晶体光学及光性矿物学学习资料

《晶体光学与光性矿物学》教程讲义教案第一至五章第一章：晶体光学基础1.1 引言介绍晶体光学与光性矿物学的重要性概述教程的目标和内容1.2 晶体的基本概念定义晶体及其特点晶体的分类和空间点阵1.3 晶体的光学性质介绍晶体光学性质的基本原理晶体的折射率、双折射和偏振1.4 晶体的衍射和干涉解释衍射和干涉现象衍射和干涉在晶体光学中的应用第二章：光性矿物学基本概念2.1 引言介绍光性矿物学的研究对象和方法概述光性矿物学的发展历程2.2 矿物的基本概念定义矿物及其特征矿物的分类和命名2.3 矿物的光学性质介绍矿物的光学性质及其测定方法矿物的折射率、双折射和偏振2.4 光性矿物学的研究方法介绍光性矿物学研究的基本方法光学显微镜和X射线衍射等技术第三章：矿物的结晶习性3.1 引言介绍矿物结晶习性的重要性概述本章内容3.2 矿物的晶体结构介绍矿物的晶体结构及其类型晶体的空间点阵和晶胞参数3.3 矿物的结晶习性解释矿物的结晶习性及其影响因素晶体的生长和晶体习性的变化3.4 矿物的形态和分类介绍矿物的形态及其分类方法晶体的形状和晶体习性的关系第四章：矿物的光学性质4.1 引言概述矿物光学性质的重要性介绍本章内容4.2 矿物的折射率和双折射解释矿物的折射率及其测定方法矿物的双折射和偏振现象4.3 矿物的颜色和条痕介绍矿物的颜色和条痕的形成原因颜色和条痕在矿物鉴定中的应用4.4 矿物的光泽和硬度解释矿物的光泽及其形成原因矿物的硬度及其测定方法第五章：光性矿物学的实验技术5.1 引言介绍光性矿物学实验技术的重要性概述本章内容5.2 光学显微镜的使用介绍光学显微镜的结构及其操作方法显微镜在光性矿物学中的应用5.3 X射线衍射技术解释X射线衍射技术的原理及其应用X射线衍射在矿物学中的应用5.4 其他实验技术介绍其他光性矿物学实验技术例如：红外光谱、拉曼光谱等第六章：矿物的物理性质6.1 引言概述矿物物理性质的重要性介绍本章内容6.2 矿物的密度和相对密度解释矿物的密度和相对密度的概念测定矿物密度和相对密度的方法6.3 矿物的热性质介绍矿物的热性质及其测定方法矿物的熔点、热膨胀和导热性6.4 矿物的电性质解释矿物的电性质及其影响因素矿物的电阻率和导电性第七章：矿物的化学成分7.1 引言介绍矿物化学成分的重要性概述本章内容7.2 矿物的元素组成解释矿物元素组成的基本概念矿物的化学元素和化合物的鉴定7.3 矿物的离子替代和同质多象解释离子替代和同质多象的概念离子替代和同质多象在矿物形成中的应用7.4 矿物的化学反应介绍矿物化学反应的基本原理矿物的化学反应和化学测试方法第八章：矿物的成因和分类8.1 引言概述矿物成因和分类的重要性介绍本章内容8.2 矿物的成因分类解释矿物成因分类的基本概念火成岩、沉积岩和变质岩中的矿物8.3 矿物的地质分布介绍矿物的地质分布特征矿物的分布规律和成矿条件8.4 矿物的经济价值和应用解释矿物经济价值的概念矿物的开采、利用和保护第九章：光学矿物学的实验操作9.1 引言介绍光学矿物学实验操作的重要性概述本章内容9.2 光性矿物学实验的操作步骤详细介绍光性矿物学实验的操作步骤实验操作的注意事项和技巧9.4 实验结果的分析和讨论介绍实验结果分析和讨论的方法分析实验结果和探讨实验中发现的问题第十章：矿物鉴定的综合应用10.1 引言概述矿物鉴定综合应用的重要性介绍本章内容10.2 矿物鉴定的方法和技巧介绍矿物鉴定的方法和技巧光学显微镜、X射线衍射等技术在矿物鉴定中的应用10.3 矿物鉴定的实例分析分析矿物鉴定的实际案例讨论矿物鉴定过程中的难点和解决方法10.4 矿物鉴定的综合应用解释矿物鉴定在实际应用中的重要性矿物鉴定在地质勘探、矿产开发等领域的应用前景第十一章：光学矿物学实验：岩石薄片的制备与观察11.1 引言介绍岩石薄片制备与观察在光性矿物学中的重要性概述本章内容11.2 岩石薄片的制备方法详细介绍岩石薄片的制备步骤和技术要点包括样品的选择、切割、磨光和抛光等过程11.3 光学显微镜的使用与操作解释光学显微镜的结构和功能操作显微镜进行岩石薄片观察的步骤和技巧11.4 岩石薄片的观察与描述介绍岩石薄片观察的方法和注意事项描述岩石薄片中的矿物组成、结构和构造特征第十二章：光性矿物学实验：X射线衍射分析12.1 引言介绍X射线衍射分析在光性矿物学中的重要性概述本章内容12.2 X射线衍射原理解释X射线衍射的原理和现象X射线衍射在矿物学中的应用12.3 X射线衍射仪的使用与操作详细介绍X射线衍射仪的结构和功能操作X射线衍射仪进行矿物分析的步骤和技巧12.4 X射线衍射分析的应用介绍X射线衍射分析在矿物学中的应用实例讨论X射线衍射分析在矿物鉴定和成因研究中的应用第十三章：光性矿物学实验：红外光谱分析13.1 引言介绍红外光谱分析在光性矿物学中的重要性概述本章内容13.2 红外光谱原理解释红外光谱的原理和现象红外光谱在矿物学中的应用13.3 红外光谱仪的使用与操作详细介绍红外光谱仪的结构和功能操作红外光谱仪进行矿物分析的步骤和技巧13.4 红外光谱分析的应用介绍红外光谱分析在矿物学中的应用实例讨论红外光谱分析在矿物鉴定和成因研究中的应用第十四章：光性矿物学实验：拉曼光谱分析14.1 引言介绍拉曼光谱分析在光性矿物学中的重要性概述本章内容14.2 拉曼光谱原理解释拉曼光谱的原理和现象拉曼光谱在矿物学中的应用14.3 拉曼光谱仪的使用与操作详细介绍拉曼光谱仪的结构和功能操作拉曼光谱仪进行矿物分析的步骤和技巧14.4 拉曼光谱分析的应用介绍拉曼光谱分析在矿物学中的应用实例讨论拉曼光谱分析在矿物鉴定和成因研究中的应用第十五章：总结与展望15.1 总结回顾整个教程的内容和重点知识点强调光性矿物学在地质学和矿物学中的重要性15.2 展望讨论光性矿物学的发展趋势和未来挑战探索光性矿物学在新领域的应用前景重点和难点解析本文档为您提供了一部关于晶体光学与光性矿物学的教程讲义教案，涵盖了从晶体光学基础、光性矿物学基本概念、矿物的结晶习性、矿物的光学性质、矿物的物理性质、矿物的化学成分、矿物的成因和分类、光学矿物学的实验技术、矿物的经济价值和应用，到光学矿物学实验操作以及矿物鉴定的综合应用等十五个章节的内容。

解释一下概念干涉图；波的干涉所形成的图样叫做干涉图样。

光率体；表示在晶体中传播的光波振动方向与晶体对该光波的折射率（简称相应的折射率）之间关系的立体几何图形。

多色性；非均质体矿物颜色色彩发生改变、呈现多种色彩的现象称为多色性；光轴；光束（光柱）的中心线，或光学系统的对称轴。

（当光在晶体内沿某个特殊方向传播时不发生双折射，该方向称为晶体的光轴。

）消光位；非均质体矿物的斜交OA切面，在正交偏光镜下处于消光时的位置，称为消光位；双折射；光束入射到各向异性的晶体，分解为两束光而沿不同方向折射的现象。

消光；正交偏光镜下透明矿物矿片呈现黑暗的现象称为消光；吸收性；非均质体矿物颜色深浅发生改变的现象称为吸收性；光轴角；两光轴之间的夹角。

偏振光；自然光穿过某些介质，经过反射、折射、双折射、选择吸收等作用，可以改变其振动状态，变成在垂直光波传播方向的某一个固定方向上振动的光波，具有这种振动特征的光波称为平面偏振光，简称偏振光或偏光。

光性非均质体；又简称非均质体，包括除等轴晶系以外的其余六个晶系的所有矿物。

是各向异性的介质，其光学性质随方向不同而异。

光性方位；指的是光率体在晶体中的定向，以光率体主轴与晶体结晶轴之间的相互关系表示。

双折射率；双折射和偏光化后分解形成的这两种振动方向互相垂直且传播速度不等因而折射率也不同的偏光的折射率的差值，称为双折射率；消光角；是指矿片在消光位时，目镜十字丝与结晶方向（晶轴、解理纹、晶面纹）之间的夹角，即切面光率体椭圆半径方向与结晶方向之间的夹角。

平行消光；矿片在消光位时，矿物的解理纹、双晶纹、晶面纹等与目镜十字丝之一平行。

斜消光；矿片在消光位时，矿物的解理纹、双晶纹、晶面纹等与目镜十字丝斜交（不垂直也不平行）。

对称消光；矿片在消光位时，切面上的两组解理纹，或两组双晶纹，或两个方向的晶面纹的夹角等分线与十字丝方向一致。

负延性；切面延长方向与短半径（Np或Np’）平行或交角小于45°。

晶体光学及光性矿物学复习资料晶体光学1、晶体光学：晶体光学是研究光在单晶体中传播及其伴⽣现象的分⽀学科2、光性矿物学：⽤透射偏光显微镜研究透明矿物的光学性质的学科。

矿物学的⼀个分⽀。

内容包括晶体光学3、两者关系：包含与被包含关系4、折射定律：折射线在⼊射线与法线组成的平⾯内；折射线和⼊射线分别位于法线两侧；两介质⼀定时，⼊射⾓的正弦与折射⾓的正弦之⽐为⼀常数N，N称为折射介质2相对折射介质1的相对折射率，即N=sini/sinr=N2/N1。

5、相对折射率：光在两种不同介质中速度的⽐值叫做相对折射率。

6、光性均质体简称均质体，其光学性质不随⽅向发⽣变化，为各向同性的介质。

7、光性⾮均质体简称⾮均质体，各个⽅向的光学性质不同。

8、⼀轴晶光率体：垂直切⾯类型光率体切⾯为圆，其半径等于No，光波垂直这种切⾯⼊射(平⾏光轴⼊射)时，不发⽣双折射，其折射率等于No N= 0，⼀轴晶只有⼀个这样的圆切⾯。

平⾏切⾯类型光率体切⾯形状为椭圆光波垂直此切⾯⼊射，发⽣双折射,分解成两种偏光，其振动⽅向必然平⾏椭圆切⾯的长短半径，相应地折射率为两个主折射率Ne和No，双折率N=|Ne-No|，是⼀轴晶矿物的最⼤双折率。

斜交切⾯为椭圆形光波垂直于此切⾯⼊射, 即斜交光轴⼊射，会发⽣双折射分解成两种偏光，其振动⽅向分别平⾏椭圆切⾯的长短半径，相应的折射率分别为No和Ne’，且总有⼀个为No双折率，N=|Ne’-No| < |Ne-No| 正晶时，短半径为No；负晶时，长半径为No9、⼆轴晶光率体主要切⾯特征①垂直光轴切⾯为圆切⾯，半径等于Nm，光波垂直这种切⾯⼊射时，不发⽣双折射。

折射率为Nm。

②平⾏光轴⾯切⾯椭圆切⾯，半径分别等于Ng与Np，光波垂直这种切⾯⼊射时，发⽣双折射，双折射率等于椭圆半径之差，Ng-Np是⼆轴晶矿物最⼤双折率。

③其它切⾯椭圆切⾯，发⽣双折射，长、短半径不同。

10、光性⽅位：光率体主轴与晶体结晶轴之间的关系就是光性⽅位，表⽰光率体的主轴N；Ne和No，或者Ng、Nm、Np与晶体的结晶轴a、b、c之间的关系。

习题二一、名词解释偏光，双折射，双折射率，光率体，光性方位，多色性，消光，干涉色，补色法则，光学主轴，光轴，一轴晶，二轴晶二、回答下列问题1、研究透明矿物的晶体光学性质应用哪种光？2、矿物折射率的大小与哪些因素有关？3、光在均质体和非均质体矿物中的传播有何异同？4、试从形态、主轴(主折射率)、光轴、主要切面、光性等方面，对比一轴晶与二轴晶光率体的特征。

5、绘出下列切面，并标出轴名(主折射率)及双折射率的相对大小(以正光性为例)。

哪种切面双折射率最大？∥Ap、⊥Ap的斜交切面、⊥OA (1)、⊥OA (2)、⊥Bxa、∥A、斜交A 6、写出下列切面的轴性、光性、切面方向和双折射率大小。

geN7、何谓光性方位？单斜晶系矿物的光性方位有何特点？举例说明之。

8、使用偏光显微镜的操作步骤及应注意事项。

9、如何校正中心？10、单偏光镜装置有何特点？在单偏光镜下可研究矿物晶体的哪些光学性质？11、何谓多色性、吸收性？写出黑云母及角闪石的多色性及吸收性公式。

12、试描述下列矿物的形态、解理组数及完善程度。

OlAmp Py13、试根据贝克线的移动规律判别下列相接触的三种矿物折射率值的相对大小及其正负。

箭头表示下降镜筒时贝克线移动的方向。

14、下图为某二轴晶矿物不同方向切片相接触，提升镜筒时，贝克线如何移动？用箭头表示在图上。

15、如何区分突起的正负和高低？简述矿物的突起等级、糙面粗糙程度、边缘粗细特征的成因及其三者之间的相关关系。

16、背述正极高、正高、正中、正低、负低突起折射率值的范围及边缘、糙面的特征？17、单偏光镜下矿物为什么显示出突起高低不一的现象？矿物的突起越高，糙面愈显著，是否其折射率值就一定越大？18、具有两组解理的矿物在任何切片上均能见到两组解理吗？测定解理的夹角，为何一定要在垂直两组解理的切面上进行？测定步骤如何？19、如何检查AA、PP是否正交？若AA、PP不正交，则如何调节？20、非均质体矿片在正交偏光镜间为何有的呈现全消光，有的则显四次消光？哪些矿物呈现全消光，哪些矿物为四次消光？21、非均质体任意方向的切片，在消光位时，其光率体切面的光学主轴与AA、PP的振动方向是何关系？22、矿物切片干涉色的高低受哪些因素的影响？23、简述干涉色色谱表上每一级干涉色的特征。

一、课程简介1.1 课程背景晶体光学与光性矿物学是研究矿物光学性质及其成因的科学，是地质学、矿物学、材料科学等领域的重要基础学科。

本课程旨在帮助学生系统地掌握晶体光学与光性矿物学的基本理论、基本知识和基本技能，培养学生运用光学原理解决实际问题的能力。

1.2 课程目标（1）了解晶体的基本概念、分类及空间点阵的基本类型；（2）掌握晶体光学的基本定律，如折射定律、干涉定律、衍射定律等；（3）熟悉光性矿物的基本性质，如折射率、双折射、吸收系数等；（4）掌握光性矿物鉴定及晶体结构分析的方法和技术。

二、教学内容2.1 晶体基本概念及分类1. 晶体的定义与特征2. 晶体的分类3. 空间点阵的基本类型2.2 晶体光学基本定律1. 折射定律2. 干涉定律3. 衍射定律2.3 光性矿物基本性质1. 折射率2. 双折射3. 吸收系数4. 光性矿物颜色2.4 光性矿物鉴定方法1. 显微镜观察法2. 折射率测定法3. 双折射观察法4. 吸收系数测定法2.5 晶体结构分析方法1. X射线衍射法2. 电子显微镜法3. 光学晶体学方法三、教学方法与手段3.1 教学方法本课程采用讲授、实验、讨论相结合的教学方法，注重培养学生理论联系实际的能力。

3.2 教学手段1. 多媒体课件：用于讲解晶体光学与光性矿物学的基本概念、定律和实验操作方法；2. 实验设备：用于培养学生的实际操作技能；3. 学术文献：引导学生关注晶体光学与光性矿物学领域的最新研究成果。

四、课程考核与评价4.1 考核方式本课程考核分为平时成绩和期末成绩两部分，其中平时成绩占30%，期末成绩占70%。

4.2 评价方法1. 平时成绩：根据学生出勤、课堂表现、作业完成情况进行评价；2. 期末成绩：通过期末考试对学生掌握晶体光学与光性矿物学知识情况进行评价。

五、教学进度安排5.1 课时安排共计32课时，其中理论讲授24课时，实验操作8课时。

5.2 教学进度1. 晶体基本概念及分类（2课时）2. 晶体光学基本定律（6课时）3. 光性矿物基本性质（4课时）4. 光性矿物鉴定方法（4课时）5. 晶体结构分析方法（4课时）6. 实验操作（8课时）六、教学策略与实施6.1 教学策略1. 案例教学：通过分析典型矿物晶体光学性质实例，使学生更好地理解理论知识；2. 互动式教学：鼓励学生提问、发表观点，提高课堂参与度；3. 实践教学：加强实验环节，培养学生的动手能力和实际操作技能。

4.3薄片中矿物的颜色与多色性、吸收性
4.3.1薄片中矿物的颜色
薄片中矿物的颜色是矿物薄片对白光中各色光选择吸收结果。

4.3.2薄片中矿物的多色性与吸收性（难点+重点）
4.3.2.1概念
（1）多色性：
林培英教材P53：在偏光显微镜下旋转物台时，矿物颜色发生变化的现象。

李德惠教材：由于光波在晶体中的振动方向不同，而使薄片中同一矿物颜色发生改变的现象。

思考：上面2种说法在本质上是否一致。

（2）吸收性：由于光波在晶体中的振动方向不同，而使薄片中同一矿物颜色深浅发生改变的现象。

因为晶体不同方向对不同波长光选择吸收不同。

角闪石多色性
角闪石光性方位图
4.3.2.2薄片中矿物多色性、吸收性的表现及其观测方法（重点）
多色性：No＝深蓝色，Ne＝浅紫色
吸收性：No ＞Ne
4.3.2.3多色性、吸收性的表示方法
（1）一轴晶：
多色性公式：No＝色，Ne＝色
吸收性公式：No ＞Ne 或 Ne ＞No (色深的＞色浅的) （2）二轴晶：
多色性公式：Ng＝色，Nm＝色，Np＝色
吸收性公式： Ng＞Nm ＞Np (正吸收)
或 Np＞Nm ＞Ng (反吸收)
4.3.2.4 薄片中矿物多色性明显程度影响因素
（1）与矿物种类有关
如黑云母极其明显，为强多色性；
紫苏辉石不明显，为若多色性；
石英看不出
均质体无多色性
（2）与矿片切面方向有关（重点）
（3）与矿片厚度有关
矿片越厚多色性越明显。