晶体的光率体讲解课件.ppt

1.光率体概念2.均质体的光率体3.一轴晶光率体4.二轴晶光率体,2.1.2 晶体的光率体,2.1.2 晶体的光率体,一.光率体概念1.光率体是表示光波在晶体中传播时，光波振动方向与相应的折射率值之间关系的一种光性指示体。,2.光率体的做图方法：设想各个方向入射的光波均通过晶体的中心点振动，在光波的振动方向上依其折射率值的大小按比例截取一定长度的线段，再把各线段的端点联结起来，即成光率体。实际上光率体是根据晶体的不同方向上的切片，在折光仪上测出各个光波振动方向上的相应折射率值所做的立体图形。,问题：（1）晶体内部有多少个光率体？,（2）光率体的切面为什么要通过光率体的中心？,处处存在晶体是由无数个晶胞构成。,光率体表示的是某一个方向上折射率的大小，晶体所有平行的切面的光学性质相同，可以用通过光率体中心的切面来表示。,（3）光率体是在晶体中实际存在的吗？,光率体是一立体图形，是从光波振动方向与相应的折射率的实际测量中抽象得出的概念。晶体的光学性质不同，光率体亦不同。,3.光率体的特点：a.形状简单，应用方便。只要知道光线的传播方向，即可以得到两偏光的振动方向及相应折射率值。b.反映了晶体光学性质中最本质的特点。c.晶体光学的各种现象都可以应用光率体进行解释。,二.均质体（非晶体、等轴晶系）的光率体,问题：光线在均质体中的传播特点？,（1）光波在均质体中传播，其传播速度不因振动方向的改变而改变。（入射光为自然光，折射光为自然光，入射光为偏光，折射光为偏光。）（2）自然光入射后不发生双折射，介质在各个方向上的光学性质相同，即折射率值为常数,（1）按光率体作图法，其光率体为一圆球体。不同均质体因折射率不等，圆球体的半径不同。任意一个通过光率体中心的切面为一圆形。,均质体光率体的特点：,（2）任何方向的切面都为圆切面，圆切面的半径代表折射率的大小，圆切面的法线方向是入射光的方向。,2.1.2晶体的光率体,1.一轴晶晶体类型：中级晶族中级晶族（六方晶系、三方晶系、四方晶系）的晶体常数特点？,三.一轴晶光率体,四方：a=bc，=90三方与六方：a=bc，=90，=120,晶体常数的特点：水平结晶轴的轴单位相同，则水平方向上的光学性质相同。,2.1.2晶体的光率体,2.一轴晶光率体的做图：,例如：以石英晶体为例。（1）当光线垂直石英（三方晶系）c轴入射，发生双折射。产生两束振动方向相互垂直的光线。一束振动方向垂直c轴的常光，No 1.544。另外一束振动方向平行于c轴的非常光，Ne 1.553。,（2）在平行c轴的方向截取Ne，垂直c轴方向截取No，以此二线段为长短轴可以得到一椭圆。,（3）将所有沿垂直于c轴入射的光线得到的椭圆按照空间位置连接起来，即可以得到石英晶体的光率体。即为以Ne为旋转轴，以No为旋转半径的旋转椭球体。,2.1.2晶体的光率体,石英晶体光率体三个切面的立体示意图,这种光率体特点：其旋转轴为长轴（光轴），光线沿光轴方向振动的折射率值大，垂直光轴方向振动的折射率值最小。光率体为一拉长的椭球体。,2.1.2晶体的光率体,Ne=Ng,No=Np,石英晶体光率体（NeNo）示意图,c,2.1.2晶体的光率体,（2）当光线垂直方解石（三方晶系）c轴入射，No1.658，Ne1.458,方解石光率体（NeNo）示意图,2.1.2晶体的光率体,方解石一类晶光率体特点：,其旋转轴为短轴（光轴），光线沿光轴方向振动的折射率值小，垂直光轴方向振动的折射率值最最大。光率体为一压扁的椭球体。,3.一轴晶的光率体特点？,（1）是一旋转椭球体，其旋转轴为Ne轴。水平轴为No轴。,（2）Ne与No代表一轴晶矿物折射率的最大值与最小值，称为主折射率。,2.1.2晶体的光率体,Nmax一般以Ng表示，Nmin以Np表示当NgNe，NpNo时为正光性当NgNo，NpNe时为负光性Ng与Np之差（NgNp）是一轴晶矿物的最大双折射率。,Ne,No,4.光性正负的判断,5.一轴晶光率体的主要切片（1）垂直光轴的切片,2.1.2晶体的光率体,垂直光轴的光率体切片特点：,c.双折射率值为0，一轴晶光率体只有一组这样的切面。,（2)平行光轴的切面,a.切面形状为圆形，半径为No。,b.光波垂直这种切面入射(沿光轴方向入射），不发生双折射，也不改变入射光波的振动方向，折射率值为No。,2.1.2晶体的光率体,平行光轴的光率体切片特点：,(3)斜交光轴的光率体切面,c.此种切面上有最大双折射率NgNp,b.光波垂直入射（垂直光轴）发生双折射，分解成两束偏光，其振动方向分别与椭圆的长短半径平行，折射率分别等于Ne及Np。,a.切面为椭圆，长短轴分别为Ng及Np（正光性时长轴为Ne，负光性时短轴为Ne）,2.1.2晶体的光率体,斜交光轴的光率体切片特点:,a.斜交切面仍为椭圆，长短半径分别为No及Ne。,b.光波垂直此种切面入射，发生双折射，双折射率等于|NeNo|，双折射率递变于0与NgNp之间。,c.一轴晶任何斜切面始终有一个半径是No，当为正光性时，短轴为No，当为负光性时，长轴为No。,2.1.2晶体的光率体,一轴晶光率体主要切面示意图（正光性）,2.1.2晶体的光率体,一轴晶光率体应用总结：（1）当入射光线方向一定，则垂直此方向通过光率体中心可以切出椭圆或圆切面。（2）椭圆切面的长短半径方向分别代表入射光发生双折射后两条偏光的振动方向，其长度代表相应的折射率值。长短半径之差代表双折射率值。（3）光沿光轴方向入射，双折射率为零；光垂直光轴入射，双折射率最大；光斜交光轴入射，双折射率在零与最大值之间。,2.1.2晶体的光率体,四.二轴晶光率体,1.晶体类型：低级晶族（斜方晶系、三斜晶系、单斜晶系）晶体常数？,橄榄石（斜方晶系）,斜方：abc，=90单斜：abc，=90，120三斜：abc，90,晶体常数的特点？,结晶轴的轴单位在x，y，z方向均不相同,2.1.2晶体的光率体,2.二轴晶光率体的做图（以镁橄榄石为例）：（1）当光线沿C轴入射，发生双折射。,产生两束振动方向相互垂直的光线。经测定一束振动方向平行a轴，N 1.715,另外一束振动方向平行于b轴，N 1.651。在a轴上可以截取1.715，b轴上截取1.651，以此二线段可以得到一个垂直于c轴的椭圆切面。,2.1.2晶体的光率体,（2）沿a轴入射,（3）沿b轴入射,偏光的振动方向经过测定发现分别沿b轴和c轴振动，可以得到一个椭圆切面。,偏光的振动方向经过测定发现分别沿a轴和c轴振动，可以得到一个椭圆切面。,2.1.2晶体的光率体,（4）将三个椭圆的切面按照其在空间的位置联系起来，可以得到一个椭球体，即为镁橄榄石的光率体。为一三轴椭球体。,椭圆的三个轴为分别平行于a、b、c轴的折射率，规定NgNmNp，本例中Ng平行于a，Nm平行于c，Np平行于b。,）,2.1.2晶体的光率体,二轴晶光率体上主轴和光轴,3.几个基本概念：,（1）光学主轴（主轴）：三轴椭球体的三个轴（NgNmNp）,（2）光率体的主切面：包括两个主轴的光率体切面。（NgNp、NgNm、NpNm）,2.1.2晶体的光率体,（3）光轴面：包含两根光轴的切面称为光轴面（即NN面）。以符号Ap表示。,（4）光学法线：通过光率体中心垂直光轴面的直线称为光学法线（即N）。,（5）光轴角：二光轴所夹角称为光轴角，锐角符号2V，钝角符号2E。锐角平分线叫Bxa，钝角平分线叫Bxo，两者均在光轴面上。,二轴晶光率体上圆切面,2.1.2晶体的光率体,（1）主折射率大小判断光性正负：正光性：Ng-NmNm-Np,Bxa=Ng，Bxo=Np；负光性：Ng-NmNm-Np,Bxa=Np；Bxo=Ng,4.光性正负的判别,2.1.2晶体的光率体,（2）二轴晶光轴角：,2.1.2晶体的光率体,5.二轴晶光率体的几个主要切面：（1）垂直光轴的切面,特点：光线沿光轴入射,光率体切面为圆，折射率为Nm，不发生双折射，不改变入射光的振动方向。,2.1.2晶体的光率体,（2）平行光轴面的切面,特点：光线沿Nm的方向入射，光率体的切面为椭圆切面，椭圆的长短轴为Ng和Np，具有最大双折射率。,2.1.2晶体的光率体,（3）垂直Bxa的切面,负光性,正光性,特点：光线沿Bxa的方向入射，光率体为一椭圆，正光性椭圆的长短轴为Nm和Np，负光性椭圆的长短轴为Ng和Nm，双折射率介于最大和零之间。,2.1.2晶体的光率体,（4）垂直Bxo的切面,正光性,负光性,特点：光线沿Bxo的方向入射，光率体的切面为椭圆切面，正光性椭圆的长短轴为Nm和Ng，负光性椭圆的长短轴为Np和Nm，双折射率介于最大和零之间。,2.1.2晶体的光率体,(5)斜交切面（既不垂直于主轴，也不垂直于光轴的切面，是最常见的切面)a.垂直于主轴面的斜交面,光率体切面的椭圆中有一个是主轴（Ng、Np或Nm），另一半径为Np或Ng。在这种切面中比较重要的是垂直光轴面的斜交面。其椭圆半径之一是Nm。,2.1.2晶体的光率体,b.任意斜交面,2.1.2晶体的光率体,二轴晶主要切面类型及特征,2.1.2晶体的光率体,晶体的光率体主要切面小结,1.均质体的光性方位2.一轴晶光性方位3.二轴晶光性方位,2.1.3 晶体的光性方位,2.1.3 光性方位,光率体主轴与结晶轴之间的关系称为光性方位。同一种晶体的光性方位基本是固定的，可以帮助鉴定晶体。一、均质体的光性方位,二.一轴晶的光性方位光轴（旋转轴）与结晶轴的c轴相当，与晶体的高次对称轴相当，光率体的中心与晶体中心一致。,石英,方解石,2.1.3 光性方位,三.二轴晶的光性方位,二轴晶光率体为三轴椭球体。具在三个相互垂直的二次对称轴、三个对称面及对称中心，与斜方晶系相当。,斜方晶系的光性方位：三个二次对称轴与光率体的三个主轴重合一致，三个对称面与主轴面重合。但重合的方式有六种，即：Ng|a，2种；Ng|b，2种；Ng|c，2种。,光轴面|（100）：Ng|c，Nm|a，Np|b Ng|b，Nm|a，Np|c光轴面|（010）：Ng|c，Nm|b，Np|a Ng|a，Nm|b，Np|c光轴面|（001）：Ng|a，Nm|c，Np|b Ng|b，Nm|c，Np|a,2.1.3 光性方位,2.1.3 光性方位,单斜晶系光性方位：单斜晶系最高对称型L2PC，光性方向为：二次轴与主轴之一重合，另二晶轴与主轴以一定角度斜交，有三种不同方位，即Ng|b,Nm|b,Np|b.,三斜晶系光性方位：仅C与光率体中心重合，光率体主轴与晶轴斜交。,2.1.3 光性方位,