偏光显微镜与单偏光镜下光学性质57页PPT

E、移动薄片，使质点a移到中 心。
F、转动物台360度，如动，则 重复上述程序。
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上、下偏光方位的确定：
下偏光方位：
（黑云母一组极完全解理方向上 吸收强，颜色深。）
方法：将黑云母解理缝与十 字丝的纵线平行，然后调下偏光， 使黑云母颜色最深，此时，纵线 方向即为下偏光方向。
上偏光方位：
由于这两种偏光的振动方向与上偏光的振动方于这两种偏光的振动方向与上偏光的振动方向斜交当它们进入上偏光镜时就会再度向斜交当它们进入上偏光镜时就会再度发生双折射而发生双折射而分解形成四种偏光分解形成四种偏光但只有平但只有平行上偏光镜的两种偏光可以透过上偏光镜行上偏光镜的两种偏光可以透过上偏光镜并且具备了发生干涉作用的条件必将发生并且具备了发生干涉作用的条件必将发生干涉作用
例如： 普通角闪石：深绿－－浅绿； 黑云母：深褐色－－浅褐色
问题：均质体矿物能否有颜色、多色性和吸收性？
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3 、矿物的轮廓、贝克线、糙面及突起
（1） 矿物的轮廓和贝克线：
轮廓：两种折光率不同的矿物接触处黑暗的边缘。
贝克线：轮廓附近的一条亮线，升降镜筒发生移动。
产生原因：
相邻矿物的折射率差造成， 差值越大越明显。
载 物台，解理缝不左右移动（两组解理都
要 检验）。
⑵ 测定A、方选法切(见面右。图)
B、旋转载物台使一组解理平行
目镜十字丝，读数a。
C、旋转载物台，使另一组解理
平行同一十字丝，读数b。
D、解理夹角＝b-a。
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3 、矿物的颜色、多色性和吸收性
（1） 矿物的颜色：
矿物在薄片中呈现的颜色与手标本上的颜色不同。透射光 与反射光。 在单偏光镜下，矿物薄片呈现的颜色是矿片对白光中各单 色光波选择吸收的 结果。选择吸收为 矿片对白光中各单 色光波的不等量吸 收。

No=深蓝色，Ne=浅紫色 （电气石） 吸收性公式
No>Ne
二轴晶矿物多色性：
有三个主要的颜色通常与Ng、Nm、Np相当。
如普通角闪石
多色性公式： Ng=深绿色， Nm=绿色， Np=浅黄绿色
吸收性公式： Ng ＞Nm＞ Np
多色性与吸收性的影响因素
⑴ 与矿物本性有关：黑云母多色性明显， 紫苏辉石多色性不明显
晶体光学的研究对象是岩石薄片
3. 单偏光镜下晶体光学性质
晶体形态、大小、含量、颜色、多色 性、解理、轮廓、糙面、贝克线、突起、 闪突起等
单偏光镜的装置及其特点
1 如果是均质体或非均质体垂直光轴矿片，光率体切面为圆切面，不发 生双折射，折射率等于圆半径。
2 偏光方向与非均质体矿片的光率体椭圆长、短半径之一平行时，不改 变原来的振动方向，折射率值等于该半径的长度。
⑵ 与切片方向有关：平行光轴面切面的多 色性最明显，垂直光轴切面不具多色性。其 它方向切面介于两者之间。
⑶ 薄片愈厚，多色性愈明显。
四 轮廓、贝克线、糙面、突起及闪突起
1.矿物的轮廓与贝克线 ⑴矿物的轮廓：矿物的边缘。 ⑵贝克线：矿物边缘一条比较明亮的细线。当升降
镜筒时，亮线发生移动。
红柱石颗粒的边缘
解理宽度基本一致，裂纹宽窄不一。 ⑵ 解理的完全程度 ① 极完全解理： 如云母； ② 完全解理： 如辉石； ③ 不完全解理： 如橄榄石。
⑶ 矿片中解理的宽度、清楚程度，除与矿 物解理的完全程度有关外，还受晶体与树 胶折射率的差值所控制，以及与切片方向 有关。
（4）解理夹角的测定 • 要选择同时垂直两组解理的切面。判断：① 两组解理最细最清楚；②把解理缝平行目镜 十字丝纵丝时，升降载物台，解理缝不左右 移动（两组解理都要检验）。 • 测定方法

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1.4 实验步骤
1.4.1认识偏光显微镜的构造 1 偏光显微镜的构造
2）光学部分
反光镜：有平、凹两面，光线弱或用高倍物镜时用凹 面
下偏光镜：将自然光转变为偏光
锁光圈：调节进光量的大小
聚光镜：将平行光线变为锥光
镜筒：可调节升降，上接目镜，下接物镜，镜筒光学 长度为物镜后焦到目镜前焦
2）调节视域亮度 镜头装好以后，推出上偏光，勃氏镜，打开锁光圈转动 反光镜对准光源，调节视域亮度。光线不要太强
3）调节焦距 A·放上薄片，手摸一下，一定要盖玻片朝上，用弹簧夹夹 好 B·下降镜筒。用粗调旋扭朝前旋转，眼睛从侧面注视镜头， 将镜头下降到镜头工作距离以内，切匆使镜头与薄片接 触，以免损坏镜头。要锻炼能两个眼睛都睁开看。
Start in PPL: • Color/pleochroism • Relief • Cleavages • Habit
Then go to XPL: • Birefringence • Twinning • Extinction angle • Uniaxial or biaxial? • 2V if biaxial • Positive or negative?
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1.4.2 单偏光镜下观察晶体光学性质的内容
▪ 单偏光镜下观察，即只使用下偏光镜 ▪ 观察内容有
晶体形态、解理 突起、糙面、贝克线 颜色与多色性 晶体颗粒大小、百分比含量。
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1 晶体形态
▪ 晶体形态相关因素： 晶体依一定的结晶习性而生成一定的形态 矿物的形态、大小、晶体的完整程度与形 成条件、析晶顺序有关
• No cleavages: quartz, olivine(橄榄石) • 1 good cleavage: micas(云母) • 2 good cleavages: pyroxenes(辉石), amphiboles(角 闪石)

解理的概念
矿物晶体在外力作用下，沿 着一定方向裂成光滑平面的 性质。裂成的光滑平面称为 解理面，解理在岩石薄片中 表现为平行的细缝，称解理 缝。
解理等级 极完全解理、完全解理、
中等解理、极不完全解理
岩石薄片中解理缝的清晰程度
1、与切片方位有关。 2、受矿物与树胶折射率差值影响。
解理夹角的测定
N树胶=1.539
低负突起 Ne=1.468
闪 突 起 现 象
单偏光镜下的晶体光学性质
第一节 晶体矿物形态的观察 第二节 解理及解理夹角的测定 第三节 矿物的颜色和多色性 第四节 矿物的边缘、贝壳线、糙面及突起
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选择垂直两组解理 面的切面，其特点 是：解理缝细而清 晰，升降镜筒解理 缝不左右移动。
单偏光镜下的晶体光学性质
第一节 晶体矿物形态的观察 第二节 解理及解理夹角的测定 第三节 矿物的颜色和多色性 第四节 矿物的边缘、贝壳线、糙面及突起
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多色性——不同方向上矿物呈现不同颜色的现象 吸收性——颜色浓度的变化
第五章 偏光显微镜
一、偏光显微镜的构造 二、偏光显微镜的调节与校正
目镜
粗动螺旋
一
勃氏镜
、 偏 光 显 微 镜 的 构 造
微动螺旋 上偏光镜 试板孔
物镜 载物台 下偏光镜 锁光圈 滤色片
反光镜
一 、 偏 光 显 微 镜 的 构 造
一 、 偏 光 显 微 镜 的 构 造
一 、 偏 光 显 微 镜 的 构 造
二
偏
光
显
微1
镜 的 调 节 与
装 卸 镜 头
校

N矿>N胶
矿物
矿物
矿物
N矿<N胶
矿物
矿物
矿物
二、糙面
明亮 明亮 明亮
N矿>n胶
N矿<n胶 N矿=n胶
糙面产生的原因示意图
糙面的明显程度级别：显著、较显著、不显著
三、突起
N矿>n胶
N矿=n胶
N矿<n胶
正突起
负突起
N树胶＝1.539
低负突起 N=1.47-1.54 高负突起 N=1.41-1.47
单偏光镜下的晶体光学性质
第一节 晶体矿物形态的观察
第二节 解理及解理夹角的测定 第三节 矿物的颜色和多色性 第四节 矿物的边缘、贝壳线、糙面及突起
一、矿物的边缘与贝壳线
利用矿物边缘粗细明暗程度， 可以估计矿物的相对折光率
准焦平面 矿物 树胶
贝壳线移动规律：提升镜筒，贝壳线向折光率高的这边移动
中正突起 N=1.59-1.66
极高突起 N>1.75
低正突起 N=1.54-1.59
高正突起 N=1.66-1.75
突起等级
四、闪突起
中正突起 No=1.659 N树胶=1.539
低负突起 Ne=1.468
闪 突 起 现 象
单偏光镜下的晶体光学性质
第一节 晶体矿物形态的观察
第二节 解理及解理夹角的测定 第三节 矿物的颜色和多色性 第四节 矿物的边缘、贝壳线、糙面及突起
多色性——不同方向上矿物呈现不同颜色的现象 吸收性——颜色浓度的变化
浅紫Βιβλιοθήκη 深蓝浅蓝NeNo
多色性公式：No=深蓝色、Ne=浅紫色 多色性吸收公式：No>Ne
Np=浅黄绿色
Ng=深绿色

2.1晶体光学基础
2.1.3 光的折射与全反射
应用
设：疏介质折射率——n； 密介质折射率——N；
由折射定律： sin φ/sin 90°=n/N n = Nsinφ
当N已知时，由全反射原理可求出另一介质的折射率n。 阿贝折光仪
2.1晶体光学基础
根据晶体的光学性质，将透明固体 物质分为二类：均质体与非均质体。
2.常见晶体形态： ① 粒状（石英，橄榄石）； ② 针状（莫来石）； ③ 柱状（辉石，硅灰石）； ④ 板状（硅酸三钙）； ⑤ 纤维状（石膏，失透石）； ⑥ 片状（云母）； ⑦ 放射状（透辉石）。 ⑧ 球粒状（硅酸二钙） ⑨ 骨架状（磷石英，方石英）；
晶体的形态
3.晶体自形程度:根据晶体发育的完好程度，分为以下四种
折射率值是宏观地反映介质的微观结构的光学常数，是鉴定透 明矿物的最可靠常数之一。
2.1晶体光学基础
2.1.3 光的折射与全反射
当入射光由疏介质射入密介质时，i＞r， 即折射线靠近法线；
当入射光由密介质射入疏介质时，i＜r， 即折射线离开法线方向折射。增大入射 角i，折射角r也随之增大，当r=90°时， 光线不再进入折射介质中，此时的入射 角称为全反射角（或临界角，用φ表示）， 当入射角大于临界角时，即产生全反射。
2.1晶体光学基础
5、二轴晶光率体 (1)形态——三轴椭球体，有大、中、
小三个主折射率，用Ng、Nm、Np表示。并且有正负之分。
(2)举例（镁橄榄石）： 当光波沿c轴方向入射， 发生双折射，产生二束偏 光，其一振动方向平行a 轴，折射率为 Ng=1.715，另一偏光振 动方向平行b轴，折射率 为Np=1.651,由此可得 ⊥c轴的椭圆切面；
（1）自形晶—晶形完整，一般为规则的多边形，边棱为直线。 在析晶早，结晶能力强，环境条件适宜晶体生长的条件下形成 （如：烧成良好的水泥熟料中的C3S晶体）；

吸收的总强度又取决于矿物本身的性质和薄片的厚度 ，对同一种矿物来说，薄片越厚颜色越深。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2、多色性与吸收性 非均质体矿物的光学性质因方向不同而异，对光
波的选择吸收及吸收总强度也随方向而异。因此在单 偏光镜下旋转物台时，许多非均质体矿物薄片的颜色 及颜色深浅要发生变化。
矿片颜色变化的现象称为多色性； 颜色深浅变化的现象称为吸收性。
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在磨制薄片时，由于机械力的影响，使解理张开 形成细缝，加拿大树胶充填于其中。
由于矿物折射率与
加拿大树胶不同，光
透过时发生折射、反
射作用而使这些解理
缝显示出来。解理的
完善程度不同，解理
缝表现情况亦不同。
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根据解理的完善程度，可以划分为下列三级： 1、极完全解理：解理缝细、密、长，往往贯穿整个晶 体
观察一些不同
方向的切面形
态，综合分析
井结合手标本
上矿物的形态，
才能作出符合
实际的判断。
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二、解理及解理夹角的测定
解理是鉴别矿物的重要特征之一。不同的矿物， 其解理方向、完善程度、组数及解理夹角不同。
同时，解理还 往往与晶面、 晶轴有一定联 系，所以解理 还可以作为测 定某些光学常 数的辅助条件 的依据。
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一轴晶多色性与吸收性
一轴晶矿物有两个主要的颜色，分别与Ne、No相当。
垂直光轴的切面
，为圆切面，半径＝
No，双折射率等于零
。无多色性。
平行光轴的切面，
为椭圆切面，其两个
半径为No和Ne。有最
大的双折射率值，为
Ne-No 。 多 色 性 最

物镜的光孔角及数值孔径是物镜的重要参数。通过物镜前 透镜最边缘光线与前焦点所构成的夹角称光孔角（下图）。 半光孔角的正弦与观察介质折射率的乘积为数值孔径nsinθ， 以N.A表示。数值孔径的大小与物镜的分辨率有关，数值孔 径越大，分辨率越高。
d 0.61 n sin
10、目镜（接目镜）：附有 目镜3个，5×及10×两个 （其中一个装分度尺，一个 装十字丝）。显微镜的放大 倍率等于目镜放大倍率与物 镜放大倍率的乘积。
单偏镜的装置及光波通过下偏光镜及晶片的情况当晶片上的光率体椭圆切面半径与pp斜交时图9d由下偏光镜透出的振动方向平行pp的偏光进入晶片后发生双折射分解形成两种偏光其振动方向分别平行晶片上光率体椭圆切面长短半径的方向折射率值分别等于椭圆长短半径双折射率等于椭圆长短半径之差二者在晶片中的传播速度不单偏镜的装置及光波通过下偏光镜及晶片的情况单偏光镜下观察测定的主要特征有
三、实验指导 所谓单偏光镜下的研究，就是观察、测定晶体薄片的光学性
质时，只使用下偏光镜（起偏镜）。由反光镜反射来的自然光 波，通过下偏光镜后，变成振动方向平行下偏光镜振动方向PP 的偏光（图9A）。
图9 单偏镜的装置及光波通过下偏光镜 及晶片的情况
如果物台上放置均质体或非均质体垂直光轴的晶片时，这类 晶片的光率体切面为圆切面，由下偏光镜透出的振动方向平行 PP的偏光，进入晶片后，沿任一圆半径方向振动通过薄片， 基本不改变原来的振动方向（图9B），此时晶片的折射率值 等于圆切面半径。
三、偏光显微镜的构造
偏光显微镜的型号 很多，但各种型号 的主要构造大体相 同。现以我国江南 光学仪器厂生产的 XPT—6型偏光显 微镜为例，其构造 按顺序自下而上为：
1、镜座：支持整个显 微镜的全部质量，其外 形为具有立体柱的马蹄 形。

当研究透明矿物时，将被研究物制 成薄片在透射光下进行研究；当研究不透明 矿物时，将被研究物制成光片在反射光下进 行研究，前者称为透射偏光显微镜，简称偏 光显微镜；后者称为反射偏光显微镜，简称 反光显微镜。二者的外形，内部构造均有所 区别，但放大原理完全相同。 显微镜的类型很多，但构造基本相似。
齐齐哈尔大学无机非金属材料系
齐齐哈尔大学无机非金属材料系
上偏光镜

构造同下偏光镜，但 振动方向常与下偏光 镜振动方向垂直，并 以 AA 表 示 上 偏 光 镜 的 振动方向，可摆出光 路进行单偏光观察， 并配有λ片、 1/4 λ片 及石英楔子 (I-IV 级 ) 。
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勃氏镜

位于目镜与上偏光镜之间，是一个小的凸 透镜。可以推进或拉出。勃氏镜可以清晰 地观察标本的干涉图，缩小光圈，可以档 去周围矿物透出光的干扰，而使干涉图更 清晰。
1.2偏光显微镜
研究晶体光学性质所使用的显微镜和生物 显微镜的区别在于装有起偏镜 (下偏光镜，前偏 光镜 ) 和检偏镜 ( 上偏光镜，后偏振镜，分析镜 ) 。 自然光经起偏镜后成为在某一固定方向上振动 的偏振光。由于装有起偏镜和检偏镜，故将此 类显微镜称为偏光显微镜。
齐齐哈尔大学无机非金属材料系
1.2.1偏光显微镜的结构
下偏光镜 一般由人造偏光片制成，光通过它后变 为振动方向固定的偏光。一般下偏光镜 是可以转动的，可以调节其振动方向， 通常以PP表示下偏光镜的振动方向，可 360°旋转，并标有指示刻度。
注：偏光镜所用材料可分为两类：一类为冰洲石（无色透明的方解石
CaCO3），特点是获得的直线偏光非常纯粹，且没有颜色，但大且没裂纹 的冰洲石难找。对波长589nm的钠光，分解为折射率1.6585的常光和 1.4864的非常光两束偏光；另一类为偏光玻璃及偏振片，它又分为微晶型 和分子型。微晶型所用的是一种复杂的有机化合物晶体，其成分为过碘硫 酸奎宁。分子型偏振片利用聚乙烯醇塑胶膜内部刷状结构的分子，胶膜只 允许平行分子排列方向的光振动通过，因而产生直线偏光。因制造容易， 所以应用广泛。偏光玻璃是用两层磨平的光学玻璃，中间夹一层偏光薄膜 粘合而成，在须用大面积的偏光板时，可将薄膜制成厚0.5－1毫米的胶板， 这就是偏振片，其缺点是耐热温度低50C°(偏振片)、80 C°(偏光玻璃)

五、轮廓与贝克线、糙面、突起及闪突起
（一）轮廓与贝克线 1、定义 两折射率不同的介质接触处，出现两条边， 较黑暗的边——轮廓，亦称边缘；明亮的细 线——贝克线，亦称光带，升降镜筒移动。贝 克线是1893年德国学者Becke发现的。
2、贝克线移动规律 提升镜筒：贝克线向折射率大的介质方向移动。 下降镜筒：贝克线向折射率小的介质方向移动。 由此，可确定相邻两介质n值的相对大小 灵敏度很高，△n=0.001时仍清楚。
4、突起正负的区别 在实验课中进行。 注意： 1）贝克线、糙面、突起都是光学假象，不 是晶体本身固有的性质，是由于矿物与树胶的 折射率存在差值产生的，并与差值的大小有关， 相互相存的，要综合分析，可估计n值的大致 范围。 2）用什么介质粘片，突起正负不同（与粘片 介质n值有关） 如：超薄片 用环氧树脂粘片 N=±1.60 石英 Ne=1.553 No=1.544 N胶=1.54 正突 起 若是环氧树脂粘片，则都是负突起。
等量吸收：透过后仍为七色光的混合白光，只是 强度有所减弱，此时矿物没有颜色，称为无色矿 物。 描述：单偏光下无色透明。 不等量吸收：则透出矿片后各种色光强度比例将 发生改变，呈现特定的颜色，亦称选择吸收。 单偏光下看到的颜色，就是选择吸收之结果。
选择吸收后呈现什么颜色，遵守混合——互补原 理：即除去吸收的色光，其余色光互相混合，为 矿物在薄片中的颜色。 颜色的深浅（浓度）取决于吸收的总强度。吸 收强度大，颜色深，反之则浅。还与矿物本身的 性质和薄片厚度有关。 均质体：不同方向选择吸收和吸收总强度相同， 故各方向的颜色及深浅相同。 非均质体：因方向不同而异。
长石残骸中的莫来石针状晶体
表面形成方石英的残留石英颗粒
优质郎窑红釉的显微结构（单偏光）
固相烧结高纯氧化铝瓷的反光显微镜照片