正交偏光镜下的晶体光学性质1-4节.ppt

,第四章,二、矿片的消光现象及消光位,三、正交下矿片的干涉现象,四、干涉色及干涉色色谱表,一、正交偏光镜的装置及光学特点,正交偏光镜间的晶体光学性质,第一节,正交偏光镜的装置及光学特点,第四章,图4-1 正交偏光镜的装置及光学特点,除用下偏光之外，再推入上偏光镜，并使上下偏光振动方向互相垂直，便构成正交偏光系统。,光学特点:,1.在正交偏光镜间，不放任何矿片时，视域完全黑暗。,2.若在正交偏光镜间的载物台上放置矿片，则由于矿物 的性质和切片方向不同，而显示不同的光学现象。,第四章,二、矿片的消光现象及消光位,三、正交下矿片的干涉现象,四、干涉色及干涉色色谱表,一、正交偏光镜的装置及光学特点,正交偏光镜间的晶体光学性质,第二节,矿片的消光现象及消光位,第四章,矿片在正交下呈现黑暗的现象，称为消光现象。,什么情况下消光呢？,注:消光现象,1.在正交偏光镜间，物台上放置均质体或非均质体垂直 光轴的矿片时，视域变黑。,光率体切面是：,圆切面,光波垂直这种切面入射：,是否发生双折射？,是否改变入射光波的振动方向？,旋转载物台一周（360）过程中，矿片的消光现象不改变，故称为全消光*。,2.在正交偏光镜间，物台上放置非均质体除垂直光轴以外 的其它方向矿片，这类光率体切面为,由下偏光镜透出的振动方向平行pp的偏光，垂直射入矿片后，其振动方向是否改变？*,椭圆切面。,取决于矿片上光率体椭圆半径与上、下偏光镜振动方向AA、PP之间的关系。,注:消光现象,两种情况：,当矿片上光率体椭圆半径与AA、PP平行时，从下偏光镜透出的振动方向平行PP的偏光，垂直射入矿片后，因其振动方向与矿片上光率体椭圆半径之一平行，在矿片中沿该半径方向振动通过，当其达到上偏光镜时，因PP与AA垂直，透不过上偏光镜而使矿片消光。,旋转物台一周过程中，矿片上的光率体椭圆半径与上、下偏光镜的振动方向（PP、AA）有 平行的机会，故矿片出现 现象。,四次,四次消光*,非均质体除垂直光轴切面以外的任何方向切面，在正交偏光镜间处于消光时的位置，称为消光位。当矿片处于消光位时，其光率体椭圆半径与上、下镜的振动方向存在什么关系？据此可以确定矿片光率体椭圆半径的位置。,两种情况：,当矿片上光率体椭圆半径与AA、PP斜交时，不在消光位，则将发生干涉作用。,3.在正交偏光镜间，物台上放置矿物集合体，这类矿物 不消光*。,注:消光现象,为什么？,第四章,二、矿片的消光现象及消光位,三、正交下矿片的干涉现象,四、干涉色及干涉色色谱表,一、正交偏光镜的装置及光学特点,正交偏光镜间的晶体光学性质,第三节,正交下矿片的干涉现象,第四章,当非均质体矿片上的光率体椭圆半径K1、K2与AA、PP斜交时，透出下偏光镜振动方向平行PP的偏光，进入矿片后，发生双折射，形成振动方向平行K1、K2的两种偏光。,K1、K2的折射率不等，二者在矿片中的传播速度也不相同，K1为慢光，K2为快光。K1、K2两种偏光在通过矿片的过程中，必然产生光程差（R）。,K1、K2两种偏光的振动方向与上偏光镜的振动方向AA斜交，故当K1、K2先后进入上偏光镜时要发生分解，形成K1、K2和K1、K2四种偏光。,其中K1、K2的振动方向，垂直上偏光镜的振动方向AA，不能透过上偏光镜；K1、K2的振动方向平行上偏光镜的振动方向AA，完全可以透过。,透过上偏光镜后的K1、K2两种偏光具有以下特点：1、K1、K2为同一偏光束经过两度分解而成，故其频率相等。2、K1、K2两者之间有固定的光程差。3、两者在同一平面内振动。,因此K1、K2两种偏光具备了光波干涉的条件，发生干涉作用。干涉的结果取决于两光波之间的光程差R。若光源为单色光：当光程差R2n(/2)（半波长的偶数倍）时，两种偏光互相抵消变暗。,当光程差R(2n+1)(/2)（半波长的奇数倍）时，两种偏光干涉加强（最亮）。,当光程差R介于2n(/2)和(2n+1)(/2)之间时，两种偏光干涉的亮度介于全黑和最亮之间。,矿片干涉呈现的明亮程度，还与K1、K2两种偏光和上、下偏光镜的振动方向AA、PP之间的夹角有关。,当K1、K2和AA、PP间的夹角呈45时，K1、K2的振幅最长，光的亮度最强，这时的矿片位置称为45位置。,光程差对干涉作用的结果起着主导作用。K1、K2两种偏光，通过矿片的光程应为dN1和dN2（d为矿片厚度，也是两种偏光通过矿片的几何路程，N1为K1的折射率，N2为K2的折射率）。此两种偏光存在的光程差Rd(N1-N2)即光程差与薄片厚度和双折射率成正比。,双折率与矿物的性质和切面方向有关。因此影响光程差的因素有：矿物性质、矿物切片的方向和矿片的厚度。,特别注意：不同矿物的最大双折率可以不同；对同一矿物来说，切面方向不同，双折率也不同，其中平行光轴和光轴面的切面，双折率最大，垂直光轴切面的双折率最小，其他方向切面的双折率介于最大和最小之间。,第四章,二、矿片的消光现象及消光位,三、正交下矿片的干涉现象,四、干涉色及干涉色色谱表,一、正交偏光镜的装置及光学特点,正交偏光镜间的晶体光学性质,第四节,干涉色及干涉色色谱表,第四章,一、干涉色及其成因 将石英沿Z轴方向，由薄至厚磨成楔形，称为石英楔。,若将此石英楔由薄端至厚端慢慢插入正交偏光镜间的试板孔内，则其光程差将随着石英楔厚度的增大而增大。,随着石英楔的推入，将依次出现明暗相间的干涉条带(如下图)。在光程差R=2n(/2)处，出现黑暗条带；在光程差R=(2n+1)(/2)处，出现该色光的最亮条带；光程差介于以上二者间，亮度也介于最亮与最暗之间。,若用单色光照射时：,单色光照射时，石英楔在正交下出现的干涉明暗条带,明亮与黑暗条带之间的距离取决于所用单色光的波长。红色光波波长最长，明暗条带之间的距离最大；紫色光波长最短，明暗条带间的距离最小。,正交下，不同波长单色光透出石英楔，干涉所构成的明暗条带,由于白光是七种不同波长的色光所组成，任何一个光程差（除零外）只能相当或接近于白光中部分色光半波长的偶数倍，而使这部分色光抵消或减弱；同时它又相当或接近于另一部分色光半波长的奇数倍，而使其不同程度的加强。所有未被抵消的色光混合起来，便构成了与该光程差相应的混合色，它是由于白光干涉的结果，称为干涉色。,若用白光照射时：,当用白光照射时，在正交偏光镜间随着石英楔的慢慢推入,光程差逐渐增大，视域中出现的干涉色将由低到高出现有规律的变化。这种干涉色有规律的变化就构成了干涉色级序。,二、干涉色级序及各级序的特征,随着光程差由小变大，一般可将石英楔干涉色的变化分成四五个级序：,第一级序，光程差为0550nm，主要干涉色为暗灰灰白黄橙紫红。第二级序，光程差为5501100nm，主要干涉色为蓝蓝绿绿黄紫红。第三级序，光程差为11001650nm，主要干涉色为蓝绿绿黄橙红。第四级序，光程差为16502240nm，主要干涉色为粉红浅绿浅橙。,二、干涉色级序,当光程差增大到相当于五级以上的干涉色时，几乎接近于各色光波半波长的奇数倍，同时又接近于它们半波长的偶数倍，各色光波都有不等量的出现，互相混杂的结果，形成一种与珍珠表面颜色相近的亮白色，称高级白干涉色。一般情况下矿片的厚度都在0.03mm左右，如矿片呈现高级白干涉色，则说明该矿物具有很高的双折射率。,二、干涉色级序,第一级序：具有暗灰，灰白色，而无蓝、绿色。第二级序：色调浓而纯，比较鲜艳，条带界线清楚。第三级序干涉色顺序与第二级序一致，但其干涉色色调要 比二级序浅，条带界线不及二级。第四级序及更高级序的干涉色，其光程差更大。干涉色级序越高，其色调越浅越不纯，条带界线越不清楚。,二、各级序的特征,干涉色色谱表是表示干涉色级序、光程差、双折率和薄片厚度之间关系的图表。,三、干涉色色谱表,在讨论干涉色成因时，我们是以同一矿物对不同波长的单色光双折率大小相等为基础的。实际上同一矿物对不同波长单色光的双折率并不完全相等，即有双折率色散。大多数矿物双折率色散很小，对干涉色的影响甚微，肉眼难以察觉。但少数矿物的双折率色散很强，能影响其干涉色，出现色谱表上没有的干涉色，称为异常干涉色。,四、异常干涉色,当矿物对紫光的双折率显著大于对红光的双折率时，就呈现出“柏林兰”的异常干涉色；如绿泥石、黝帘石等；当矿物对红光的双折率显著大于对紫光的双折率时，就呈现“锈褐色”的异常干涉色，如符山石。,四、异常干涉色,干涉色级序低的矿物，异常干涉色一般较为明显，易于识别；干涉色级序高的矿物，异常干涉色难与正常干涉色区别。此外，某些颜色浓的矿物，如黑云母、角闪石等，干涉色常受到颜色的干扰和掩盖，不易看清其应有的干涉色级序。,四、异常干涉色,