第4章_晶体光学B

《晶体光学与光性矿物学》复习思考题第一章晶体光学基础1.光波在均质体和非均质体中的传播特点有何不同？为什么？2.光波在非均质体中传播时,其传播速度及相应折射率值是取决于光波的传播方向?还是取决于光波的振动方向？3.光轴、一轴晶、二轴晶的概念？4。

光率体的概念？一轴晶光率体、二轴晶光率体的形态特点？5。

一轴晶光率体平行光轴的椭圆切面、垂直光轴的圆切面各有多少个？6。

一轴晶光率体的光性正负是如何定义的？7。

分别画出一轴晶正光性、负光性光率体的三种（垂直OA、平行OA、斜交OA）主要切面,指出各切面的双折射率，并注明每一个切面的光率体半径名称。

8。

二轴晶光率体的光性正负是如何定义的？9。

二轴晶光率体的主要光学要素有哪些？10.什么是光轴角（2V）、光轴面（AP）、光学法线？11。

分别画出二轴晶正光性、负光性光率体垂直Bxa切面、垂直Bxo切面、垂直OA切面、平行AP切面、垂直AP的斜交OA切面,指出各切面的双折射率，并在各切面上标出光率体要素。

12.什么是光性方位？矿物的光性方位与所属晶系之间有何关系?指出中级晶族、斜方晶系、单斜晶系、三斜晶系矿物的光性方位.第三章单偏光显微镜下的晶体光学性质1。

正交偏光镜下可观察测定透明矿物的哪些光学性质？2.什么叫矿物的边缘、糙面?边缘的粗细和糙面的明显程度与哪些因素有关?为什么有的矿物（如橄榄石)边缘明显、糙面显著，而有的矿物（如石英）轮廓看不清楚、表明较为光滑？3.什么叫贝克线？贝克线的移动规律是什么？4.什么叫突起？薄片中矿物的突起高低取决于什么因素？为什么在偏光显微镜下同一薄片中的不同矿物颗粒给人一种突起高低不同的感觉？5.如何规定突起的正负？在薄片中怎样确定正突起和负突起？6。

举例说明矿物突起划分为哪6个等级？7.什么是闪突起？哪些矿物具闪突起？具有闪突起的晶体是否无论在任何切面都能见到闪突起？什么样的切面闪突起最明显?8.解理纹的可见度与哪些因素有关？9。

晶体光学复习题答案一、单选题1. 晶体光学中，下列哪种晶体的光轴只有一个？A. 单轴晶体B. 双轴晶体C. 立方晶体D. 异轴晶体答案：A2. 光在单轴晶体中的传播速度，下列哪个描述是正确的？A. 沿光轴传播速度最快B. 垂直于光轴传播速度最快C. 沿光轴传播速度最慢D. 垂直于光轴传播速度最慢答案：A3. 在双轴晶体中，光的传播速度与光轴的关系是？A. 沿三个主轴传播速度相同B. 沿三个主轴传播速度不同C. 沿两个主轴传播速度相同D. 沿两个主轴传播速度不同答案：B4. 晶体光学中，光的双折射现象是由于？A. 晶体内部结构的对称性B. 晶体内部结构的非对称性C. 晶体外部环境的影响D. 晶体的光学性质答案：B5. 晶体光学中，下列哪种晶体的光轴有两个？A. 单轴晶体B. 双轴晶体C. 立方晶体D. 异轴晶体答案：B二、多选题1. 晶体光学中，晶体的光学性质包括哪些？A. 折射率B. 双折射C. 光轴D. 色散答案：A, B, C, D2. 晶体光学中，下列哪些因素会影响晶体的光学性质？A. 晶体的化学成分B. 晶体的晶体结构C. 晶体的外部环境D. 晶体的温度答案：A, B, C, D三、判断题1. 晶体光学中的光轴是晶体内部的一个虚拟轴，它与晶体的物理性质无关。

答案：错误2. 双轴晶体的三个主轴中，有两个主轴的折射率是相同的。

答案：正确3. 晶体光学中的色散现象是指光在晶体中的传播速度随波长的变化而变化。

答案：正确4. 晶体光学中的双折射现象只发生在非均质性晶体中。

答案：错误四、简答题1. 简述晶体光学中光的双折射现象及其产生的原因。

答案：晶体光学中的光的双折射现象是指当光入射到非均质性晶体时，会分解成两个偏振方向不同的光束，这两个光束在晶体中的传播速度不同，从而产生不同的折射率。

这种现象产生的原因是晶体内部结构的非对称性，导致光在晶体中的传播受到不同方向上的折射率的影响。

2. 描述晶体光学中光轴的定义及其在晶体光学研究中的作用。

晶体光学课后复习思考题参考答案（若有部分错误，请谅解~）第一章1.研究透明矿物的晶体光学性质应用哪种光？为什么？参考答案：根据实验的需要；不同的晶体光学性质需要用不同的光来鉴定。

2.矿物折射率的大小与哪些因素有关？参考答案：矿物自身构造3.①光波在均质体和非均质体中的传播特点有何不同？②为什么？参考答案：①光波射入均质体中，发生单折射现象，基本不改变入射光波振动特点和振动方向。

P5；光波沿光轴方向射入非均质体中时，不发生双折射，基本不改变入射光波的振动特点和振动方向。

光波沿非光轴方向射入非均质体中时，入射光波会发生双折射而分解形成两种偏光。

P5；②由于均质体的光学性质各个方向相同，而非均质体的光学性质随方向的不同而不同。

4.①光波在非均质体中传播时，其传播速度及相应折射率大小是取决于光波的传播方向还是取决于光波的振动方向？②为什么？参考答案：①取决于光波的振动方向P6；②根据电磁波理论，组成物质的原子或离子受电磁波扰动将极化成偶极子，可见光波在吴志忠的传播主要就是通过偶极子的感应振动来进行的。

在晶体中使振动偶极子回复到平衡位置的回复力强度控制光波的传播速度。

因此，光波在非均质体中的传播速度取决于光波的振动方向。

P65.绘出一轴晶负光性光率体的三种主要切面，并注明每一个切面的半径名称。

垂直光轴切面斜交光轴切面平行光轴切面P9 6.解释下列名词：光率体、一轴晶、二轴晶、光轴、常光、非常光、光学主轴、主轴面、光轴面、光轴角、Bxo、Bxa、双折射率。

光率体：表示光波在晶体中传播时，光波的振动方向与相应折射率之间关系的光学立体图形。

P6一轴晶：只有一个光轴的非均质体称一轴晶。

P5二轴晶：有两个光轴的非均质体成为二轴晶。

P5光轴：在非均质体中，不发生双折射的特殊方向成为光轴（Z轴、OA）P5常光：当光波射入一轴晶时，发生双折射形成两种偏光，其中振动方向垂直Z晶轴，其传播速度及其相应折射率值不变的偏光称为常光，以符号”o”表示。

第四章 光学材料光学材料包含光学玻璃、工程塑料、天然晶体、人工晶体，以及若干种金属，如锆、 银、金、镍、锗、铍及其若干金属和非金属氧化物。

作为光学材料，必须满足一些基本要求，如要具有良好的机械性能和化学稳定性，可 加工性，具有均匀的折射率分布等。

用作镜头的光学材料，最重要的性能是折射率和透过率，这两个物理量都随波长变化， 是波长的函数。

折射率随波长的变化称为色散。

影响光学材料透过率的主要因素有界面的反射损失和材料的吸收损失。

对反射用的光学材料而言，反射率是最重要的指标。

光学镀膜是在光学元件（透镜、棱镜、反射镜等）表面镀上单层或多层金属或非金属 薄膜以改善光学性能，例如：增透膜，反射膜，半反半透膜，以及其它特殊用途的膜层。

§ 1•透射光学材料的特性光能的反射和吸收损失根据菲涅尔公式，光由普通介质材料表面反射的系数为:2 /2 / -■1 sin (I -1 ) tan (I - I ) —| 2/~ 2 /~ 2 sin (I +1) tan (I +1 )式中I 和I /是入射角和折射角。

当光垂直入射时:式中：n 和n /透镜表面前后介质的折射率。

对于透镜来说，表面的反射是一种光能损失。

对于由k 个表面组成的光学系统， 不计材料的吸收损失时，其透过率为：kk「= （1「R ） 匕在光学系统中，胶合面两边介质的折射率差通常小于 0.3，因此，反射损失通常小于 0.5%，可以忽略不计。

光经过光学材料时，光能量难免不被吸收，光经过厚度为 xmm 的光学材料，如果只计吸收，其透过率为K 二t 2x=e 3式中：a 为材料的吸收系数如果把光学材料表面的反射损失和材料内部的吸收损失均考虑在内， 则光学系统的透过率是其表面透过率和材料内部透过率的乘积：T 二「K■t 2^t 1k e "x上面只是适用于各反射面的反射率相同的情况。

对于空气中的单透镜来说，两个反射面/(n 2—n)(n /n)（折射面）的反射率以及透过率不同，则透过率为T 1T 2KT- 21 — K R 1 R 2如果忽略材料的内部吸收（K =1 ）,则单透镜:康拉第（Conrady ）公式:.b cn，=a•'3.5平均折射率和平均色散之间的关系为:折射率光学材料的折射率是光学材料的另 一个重要的指标参数，它是波长的函数, 如图4 — 1所示。

第一章1、为什么一轴晶光率体所有椭圆切面上都有No？二轴晶光率体任意切面上是否都有Nm？在哪些切面上才有Nm？（P15）答：一轴晶光率体是以Ne轴为旋转轴的旋转椭球体，所有斜交光轴的切面都与圆切面相交，因此，所有斜交光轴的椭圆切面的长、短半径中必有一个是主轴No。

否。

（1）垂直光轴OA切面（2）垂直锐角等分线Bxa切面（3）垂直钝角等分线Bxo切面（4）垂直光轴面NgNp的斜交切面2、怎样定义一轴晶光率体的光性符号？(P14)怎样定义二轴晶光率体的光性符号？(P20)答：一轴晶光率体只要比较出Ne′、No的相对大小即可确定出矿物的光性符号。

因为一轴正晶Ne＞Ne′＞No，一轴负晶Ne＜Ne′＜No，即只要确定出No＜Ne′，则矿物光性符号1、要测定矿物的轴性和光性符号，应该选择在正交偏光下干涉色最高的切面。

（×）2、2、在同一岩石薄片中，同种矿物不同方向的切面上，其干涉色不同。

（√）3、3、对于一轴晶矿物来说，其延性和光性总是一致的。

（√）4、4、两非均质体矿片在正交镜间的45°位重迭，当异名半径平行时，因总光程差为零而使矿片变黑暗的现象，称为消色。

（√）5、5、贝克线的移动规律是下降物台，贝克线总是向折射率大的物质移动。

（√）6、6、二轴晶光率体，当Np＞Nm＞Ng时，为负光性。

（×）7、7、矿物的多色性在垂直光轴的切面上最不明显。

（√）8、8、一轴晶光率体的旋转轴永远是Ne轴。

（√）9、9、某矿物的最高干涉色为Ⅱ级紫红，因此该矿物的某些切面可能出现Ⅰ级紫红。

（√）10、10、一轴晶平行光轴切面的干涉图与二轴晶平行光轴面切面的干涉图特点完全一样，在轴性明确的情况下也不能用作光性正负的测定。

（×）为正，No＞Ne′则矿物光性符号为负。

二轴晶光率体必须确定Bxa方向是Ng轴还是Np轴：若Bxa=Ng（Bxo=Np），则光性符号为正；若Bxa=Np（Bxo=Ng），则光性符号为负。

实验四单偏光镜下的晶体光学性质——矿物边缘、贝克线、糙面及突起(2学时，验证性) 一、预习内容：矿物的边缘、贝克线、糙面及突起特征，闪突起现象二、目的要求：1.进一步理解矿物边缘、贝克线、糙面、突起及闪突起的含义；2. 根据矿物边缘、糙面和贝克线移动方向来区分突起等级。

3. 学会应用贝壳线移动规律确定相邻矿物折光率的相对大小及其突起正负；4. 了解闪突起及折射率色散的特征。

三、实验内容：1.观察矿物的边缘、贝克线、糙面及突起薄片号：(3210) 石英、白云母和萤石(3460) 普通角闪石(1103) 橄榄石、单斜辉石(3480) 石榴石根据以上矿物边缘轮廓、糙面特征及突起高低，确定它们的突起等级和突起正负。

2.观察矿物闪突起现象薄片号：(3140) 方解石(3210) 白云母3.用贝壳线、色散效应法比较相邻矿物折光率的高低四、实验提示：1.矿物的边缘、贝克线的观察在单偏光镜下，从岩石薄片中找相邻两个折射率不同的物质接触处，置于视域中心，缩小缩光圈，在矿物边缘处可见到一条较黑暗的界限，即矿物的边缘；在边缘附近处还可见一条较明亮的细线，即贝克线。

2. 糙面的观察在单偏光镜下，可观察到某些矿物表面象粗糙皮革一样，不光滑，呈麻点状的现象，即糙面。

矿物与树胶折射率差值愈大，糙面愈显著，反之亦然。

如石榴石、橄榄石、萤石的糙面显著；而石英糙面就不显著。

3. 突起等级的观察(1) 根据矿物边缘、糙面的明显程度及突起高低，可将突起划分为六个等级，分别为负高突起、负低突起、正低突起、正中突起、正高突起和正极高突起。

(2) 观察贝克线的注意事项贝克线是矿物颗粒黑暗边缘附近的明亮细线，不仔细观察难于发现。

在观察贝克线时要选择颗粒较清洁的边缘部分，将其移至视域中心，适当缩小锁光圈，微微提升镜筒或下降物台，这样贝克线会显得更清晰。

观察矿物与树胶之间的贝克线移动方向，可确定矿物突起正负；结合糙面、边缘的明显程度，可确定矿物突起等级。

晶体光学知识总结1、简述正交偏光镜下样品可能呈现的现象及一般结论。

答：均质体：全暗，转后：似明似暗；非均质体集合体转后全亮。

2、两晶体薄片重叠，简述从偏光显微镜中观察的干涉色的变化情况。

3、画出一轴晶垂直光轴切片干涉色图，并说明其形象特点，以及如何测定光性正负。

答：图像特点：由一个黑十字与同心圆干涉色色圈组成。

黑十字由两个互相垂直的黑带组成。

黑带即消光影。

两个黑带分别与上、下偏光镜振动方向平行，两个黑带中心部分往往较窄，边缘部分较宽，黑十字交点位于视域中心（与目镜十字丝交点重点），为光轴出露点。

干涉色色圈以黑十字交点为中心，成同心环状，其干涉色级序由中心向外逐渐升高，干涉色色圈愈外愈密。

矿物的双折率愈大，干涉色色圈愈多；反之，双折率愈小，干涉色色圈愈少。

转动物台360°，干涉图不发生变化。

测定光性符号一轴晶垂直光轴切片的干涉图中，黑十字的四个象限内，放射线方向代表Ne′的方向；同心圆的切线方向代表No的方向。

加入试板，观察干涉图中黑十字四个象限内干涉色的升降变化，根据补色法则即能确定Ne′与No的相对大小。

4、画出二轴晶垂直锐角等分线切片图，并说明其形象特点，以及如何测定光性正负。

答：干涉图由一个黑十字及“∞”字形干涉色色圈组成。

黑十字交点位于视域中心，为Bxa的出露点；黑十字的两个黑带分别平行上、下偏光镜振动方向，其粗细不等，在光轴面方向的黑带较细，在两个光轴出露点上更细，垂直光轴面方向（Nm方向）的黑带较宽。

“∞”字形干涉色色圈以两个光轴出露点为中心，其干涉色级序向外逐渐升高，而且愈外色圈愈密。

干涉色色圈的多少取决于矿物的双折率及矿片厚度。

双折率愈大，矿片愈厚，干涉色色圈愈多；双折率愈小，矿片愈薄，干涉色色圈愈少，甚至在黑十字四个象限内仅出现一级灰干涉色。

二轴晶矿物的光性符号是根据Bxa究竟是Ng或是Np确定的。

当Bxa=Ng时为正光性；Bxa=Np为负光性。

测定光性符号时，最好使光轴面与目镜十字丝成45°夹角，此时干涉图成对称的两上弯曲黑带，视域中心为Bxa出露点，弯曲黑带顶点为光轴出露点，其联线为光轴面与薄片相交的迹线，通过Bxa出露点垂直光轴面的方向为Nm方向。