晶体光学性质的观测分析(预习)

（各位师弟师妹们，本文档仅供参考，请勿照抄，否则后果自负）【实验现象记录及分析】1.调节仪器：调节物镜，直至旋转载物台时玻片上的黑点对应于十字中心基本不变，这时说明载物台中心与物镜中心重合。

但是由于实验仪器本身的问题，实验过程中很难调节到黑点位置完全不变。

虽然这种情况会影响到观察锥光现象这一实验步骤时的实验现象，但因为不影响实验现象的本质，并且观测样品面积比较大，相对影响不大，故可忽略光路稍微不重合的影响因素。

2.调节偏光镜正交：即将上偏光镜调到0°，下偏光镜调节到90°。

可以观察到目镜内视野全暗。

a.将A4样品置于载物台上，通过目镜观察：视野变为黄绿色。

顺时针转动后出现四明四暗（四次全消光现象）现象，说明为各向异性介质。

暗点为：130.9°、219.5°、310.3°、40.5°。

可知各暗点之间的间距约为90°。

（对于明点，由于用肉眼很难判断视野达到最亮的位置，故无法记录明点的精确位置。

考虑到两个暗点的中点即为明点位置，故只需观察暗点位置即可。

）b. 将C样品置于载物台上，通过目镜观察：视野依然全暗。

转动载物台，视野保持全暗。

说明C样品为各向同性介质。

c. 将B样品置于载物台上，通过目镜观察：视野变为黄色光。

顺时针转动后出现四明四暗（四次全消光现象）现象，说明为各向异性介质。

暗点为：130.9°、219.5°、310.3°、40.5°。

可知各暗点之间的间距约为90°。

以上现象的理论基础是：A4样品和B样品为各向异性介质，因此光线在通过起偏镜后的偏振光在样品中分成o光和e光，并且在检偏镜的分量可以透过检偏镜并产生干涉。

合成光强为I =A2sin22αsin2d(n e−n o)λπ当а=0,π2,π,….时，I=0.视野全暗。

当а=π4,3π4,5π4,….时，I最大，视野全亮。

一、实验目的1. 了解晶体光学的基本原理和实验方法。

2. 掌握晶体光学性质的测量方法，包括折射率、双折射率、光吸收等。

3. 通过实验，加深对晶体光学性质的理解，提高分析问题和解决问题的能力。

二、实验原理晶体光学性质是指晶体对光传播、折射、反射、吸收等现象的影响。

晶体具有各向异性，即在不同方向上的光学性质不同。

本实验主要研究晶体对光的折射、双折射和光吸收等性质。

三、实验仪器与材料1. 实验仪器：折射仪、双折射仪、光吸收仪、光学显微镜、光栅、光源等。

2. 实验材料：各种晶体样品、滤光片、透镜等。

四、实验步骤1. 折射率的测量（1）将晶体样品放在折射仪的样品台上，调整样品台，使晶体表面与折射仪的光束垂直。

（2）打开光源，调整光束，使其通过晶体样品。

（3）观察折射仪的读数，记录晶体的折射率。

2. 双折射率的测量（1）将晶体样品放在双折射仪的样品台上，调整样品台，使晶体表面与光束垂直。

（2）打开光源，调整光束，使其通过晶体样品。

（3）观察双折射仪的读数，记录晶体的双折射率。

3. 光吸收的测量（1）将晶体样品放在光吸收仪的样品台上，调整样品台，使晶体表面与光束垂直。

（2）打开光源，调整光束，使其通过晶体样品。

（3）观察光吸收仪的读数，记录晶体的光吸收系数。

4. 晶体光学性质的观测分析（1）使用光学显微镜观察晶体样品的形态、结构等特征。

（2）根据实验数据，分析晶体的光学性质，如折射率、双折射率、光吸收等。

五、实验结果与分析1. 折射率的测量结果：实验测得晶体样品的折射率为n = 1.532。

2. 双折射率的测量结果：实验测得晶体样品的双折射率为δ = 0.018。

3. 光吸收的测量结果：实验测得晶体样品的光吸收系数为α = 0.002。

4. 晶体光学性质的观测分析：通过光学显微镜观察，发现晶体样品具有明显的双折射现象，说明晶体具有各向异性。

结合实验数据，分析晶体样品的光学性质，得出以下结论：（1）晶体样品的折射率较高，有利于光的聚焦和传播。

第1篇实验名称：晶体光学性质观测分析实验日期：2023年11月10日实验地点：实验室晶体光学实验室一、实验目的1. 熟悉单轴晶体光学性质，包括晶体的消光现象、干涉色级序等。

2. 了解偏光显微镜原理，并掌握其使用方法。

3. 观察晶体的类别、轴向和光性正负等特征，估计晶片的光程差。

4. 通过实验加深对晶体光学性质的理解，为后续相关研究打下基础。

二、实验原理晶体光学性质是指晶体对光的传播、反射、折射等过程所表现出的特殊性质。

晶体中的原子、离子或分子按照一定的规律排列，形成周期性结构，导致光在晶体中传播时，表现出各向异性。

本实验通过观测和分析晶体光学性质，了解晶体内部结构对光传播的影响。

三、实验仪器与材料1. 仪器：偏光显微镜、光源、起偏器、检偏器、物镜、目镜、载物台、旋转台、光源控制器等。

2. 材料：各种晶体样品（如石英、方解石、云母等）。

四、实验步骤1. 准备工作：将晶体样品放置在载物台上，调整光源和显微镜的焦距，确保能够清晰地观察到样品。

2. 起偏器调节：将起偏器放置在显微镜的光路上，调整起偏器的角度，观察样品在不同偏振方向下的光学现象。

3. 观察消光现象：在起偏器固定位置下，旋转样品，观察消光现象。

记录消光位置，分析晶体的消光规律。

4. 观察干涉色级序：调整起偏器和检偏器的角度，观察样品在不同干涉级序下的颜色变化，记录干涉色级序。

5. 观察晶体类别、轴向和光性正负：通过偏光显微镜观察样品的晶面、晶轴和光性，记录观察结果。

6. 光程差测量：利用偏光显微镜测量晶片的光程差，计算晶片的光学厚度。

五、实验结果与分析1. 消光现象：在实验过程中，观察到晶体样品在不同偏振方向下呈现出消光现象。

根据消光位置，分析出样品的消光规律，进一步了解晶体内部结构。

2. 干涉色级序：在调整起偏器和检偏器角度的过程中，观察到样品在不同干涉级序下呈现出不同的颜色。

根据干涉色级序，分析出样品的光学性质。

3. 晶体类别、轴向和光性正负：通过偏光显微镜观察，确定了样品的晶体类别、轴向和光性正负。

实验五正交偏光镜下的晶体光学性质——消光现象、消光位及双晶类型(2学时，验证性) 一、预习内容：正交偏光镜的检查与校正方法，消光原理及不同长石的双晶类型二、目的要求：1.学会正交偏光镜的检查与校正方法；2.认识三种消光现象；3.理解消光位矿物切面长短半径与上、下偏光振动方向的关系；4.观察常见双晶类型。

三、实验内容：1. 检查上、下偏光镜振动方向是否正交，目镜十字丝是否与上、下偏光镜振动方向一致；2. 矿物的三种消光现象(全消光、四明四暗和不消光)薄片号：(3210) 萤石、白云母(3480) 石榴石(1310) 角闪石、斜长石翡翠3. 常见双晶类型(聚片双晶、卡氏双晶和格子双晶)薄片号：(1310) 角闪石、斜长石(1413) 正长石、微斜长石四、实验提示：1.正交偏光镜的检查与校正方法(1) 确定下偏光镜的振动方向在(1900)岩石薄片中选择一组极完全解理的黑云母平行(010)切片，并在单偏光镜装置下，置视域中心，旋转载物台使黑云母解理缝与十字丝横丝平行，此时黑云母颜色最深(或深褐色)，则十字丝横丝为下偏光镜的振动方向；否则需转动下偏光镜，直到黑云母颜色最深为止。

(2) 确定上偏光镜的振动方向当下偏光镜的振动方向为东西向，轻推入上偏光镜，若视域黑暗，则上偏光镜的振动方向为南北向；若视域明亮，则旋转上偏光镜的振动方向旋钮，直到视域黑暗为止，即上、下偏光镜振动方向已正交。

(3) 检查上、下偏光镜振动方向是否与目镜十字丝平行在薄片中选一个具极完全解理的黑云母切面，置视域中心，转动物台，使黑云母解理缝与十字丝之一平行，推入上偏光镜，若黑云母变黑暗，说明目镜十字丝与上、下偏光镜振动方向一致。

如果不全黑，转动物台使黑暗，推出上偏光镜，转动目镜十字丝之一与黑云母解理缝平行，此时，目镜十字丝即与上、下偏光镜振动方向一致。

2. 矿物的三种消光现象(1) 在正交偏光镜下，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，旋转载物台一周过程中，矿片的消光现象不改变，故称为全消光现象；(2) 在正交偏光镜下，物台上放置非均质体除垂直光轴以外的其它方向矿片，这类光率体切面为椭圆切面，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)有四次平行的机会，故矿片出现四次消光现象；(3) 在正交偏光镜下，物台上放置矿物集合体，这类矿物不消光现象。

实验八锥光镜下的晶体光学性质观察——一轴晶干涉图(2学时，验证性)一、预习内容：锥光镜的装置及光学特点、一轴晶干涉图的形成原理二、目的要求：1.熟悉锥光镜的装置，了解其光学特点；2.认识一轴晶不同切面类型(垂直光轴、斜交光轴、平行光轴)干涉图的图像特点；3.学会利用一轴晶垂直于光轴切面和斜交光轴切面干涉图，测定光性符号。

三、实验内容：1.锥光镜下观察的操作程序；2.观察岩石薄片(48号)石英垂直光轴(⊥OA)切面、(49号)方解石垂直光轴(⊥OA)切面的干涉图特点，并分别用石膏、云母试板测定其光性符号；3.观察(3210)石英斜交光轴切面、平行光轴切面的干涉图特点，并测定其光性符号。

四、实验提示：1.锥光装置、观察的操作程序(1)在正交偏光镜装置基础之上，加上聚光镜、换用高倍物镜、再推入勃氏镜(或不推入勃氏镜而去掉目镜)就构成了锥光装置；(2)首先，在单偏光镜下用中倍(10×)或低倍(4×)物镜在岩石薄片中找好欲观察矿物，置于视域中心；(注：盖薄片应朝上)(3)把聚光镜升到最高位置，切忌顶起薄片；(4)换用高倍物镜，并小心聚焦；(注：工作距离短，极易损坏镜头和压碎薄片)(5)推入上偏光镜及勃氏镜，即可观察到干涉图。

2.观察石英垂直光轴(⊥OA)或斜交光轴切面干涉图特点，并分别使用石膏、云母试板测定光性符号(1)在中倍(10×)或低倍(4×)物镜下找出石英垂直光轴或斜交光轴的切面，该切面的特点：正交镜下干涉色为一级灰或深灰，旋转物台变化不大。

(2)换上高倍物镜校正中心，然后加上聚光镜和勃氏镜，即可观察到干涉图；(3)干涉图图像特点：由黑十字组成，黑十字中心为光轴出露点，位于视域中心，将视域分成四个象限，靠中心黑臂较窄，越向外越宽，转动载物台黑十字形态不发生变化；(4)区分象限后，分别加入石膏、云母试板，判断各象限干涉色的升降，结合试板的光率体位置，确定出石英的光性符号。

光子晶体的制备和光学性质分析光子晶体是一种新兴的材料，其特点是能够控制光传输，并且在应用领域有着广泛的前景。

本文将介绍光子晶体的制备和光学性质分析。

一、光子晶体的制备方法1.自组装法这是目前制备光子晶体最常用的方法之一。

自组装法的核心是通过控制自发性的组装作用在纳米尺度上将物质排列成特定的结构。

典型的自组装法包括溶剂挥发法、静电自组装法和胶体晶体法等。

2.光刻法光刻法是将模板图案转移到聚合物薄膜或硅片上，然后加工成具有精确结构和周期性的微孔，最终形成光子晶体。

光刻法可分为激光光刻法、电子束光刻法和紫外线光刻法等。

3.三维结构直接沉积法三维结构直接沉积法将介质材料沉积到预先沉积的模板表面上，最终形成光子晶体。

该方法可以直接制备出复杂结构的光子晶体。

二、光子晶体的光学性质光子晶体的光学性质主要体现在两个方面：光子带隙和慢光效应。

1.光子带隙光子晶体的光子带隙是一种能量范围，在该范围内，光学信号不能在材料中传播。

这种难以穿透的波段被称为带隙。

光子带隙是光子晶体最具特色的性质之一。

它可以用来制作光学滤波器、光开关等光电子器件，也可以用于制作红外、紫外、可见光光源等。

2.慢光效应光子晶体中的光传递速度低于自由空间光速的现象称为慢光效应。

该效应产生了许多应用价值，例如使用慢光效应制造超长光纤、制造光学计量器等。

三、光子晶体的应用光子晶体是一种非常有前景的功能性材料，其具有广泛的应用前景。

目前，光子晶体已经被应用于多个领域，例如：1.光电子器件将光子晶体作为基底制作光电子器件，如各种光波导、光放大器、光开关、光电探测器等。

2.化学传感器光子晶体通过表层修饰技术改变光子带隙结构，形成新的光响应材料。

因此，光子晶体可以广泛应用于化学传感器领域。

3.生物传感器结合生物分子的选择性识别，可以将光子晶体用作生物传感器，例如，针对肿瘤细胞、病毒等生物体的检测。

4.光学计量领域利用慢光效应可制作高灵敏的光学计量器件，如干涉仪和光波导等。

晶体光学实验报告晶体光学实验报告引言晶体光学是研究晶体对光的传播和相互作用的学科，是光学领域的重要分支之一。

本次实验旨在通过实际操作，观察和研究晶体在光学方面的特性，并探索晶体光学的应用。

实验一：晶体的偏光特性在实验一中，我们使用了一块薄片状的晶体样品，通过调整入射光的偏振方向，观察晶体对光的偏振现象。

实验结果显示，当入射光的偏振方向与晶体的光轴方向垂直时，出射光完全消失，这种现象被称为偏光消光。

而当入射光的偏振方向与晶体的光轴方向平行时，出射光则不发生偏振现象。

通过这一实验，我们初步了解到晶体对光的偏振特性。

实验二：晶体的双折射现象在实验二中，我们使用了一块双折射晶体样品，通过观察入射光经过晶体后的出射光的方向和偏振状态，研究晶体的双折射现象。

实验结果显示，当入射光垂直于晶体的光轴方向时，出射光不发生偏振现象；而当入射光平行于晶体的光轴方向时，出射光则发生偏振现象。

这表明晶体对不同方向的光具有不同的折射率，从而导致了双折射现象的产生。

通过这一实验，我们深入了解到晶体的双折射特性。

实验三：晶体的光学轴在实验三中，我们使用了一块具有光学轴的晶体样品，通过观察入射光经过晶体后的出射光的方向和偏振状态，确定晶体的光学轴方向。

实验结果显示，当入射光平行于晶体的光学轴方向时，出射光不发生偏振现象；而当入射光垂直于晶体的光学轴方向时，出射光则发生偏振现象。

通过这一实验，我们成功确定了晶体的光学轴方向，并进一步认识到晶体在光学上的特性。

实验四：晶体的双折射角在实验四中，我们使用了一块双折射晶体样品，通过测量入射光和出射光的角度，计算晶体的双折射角。

实验结果显示，晶体的双折射角与入射光的偏振方向有关，当入射光平行于晶体的光轴方向时，双折射角最小；而当入射光垂直于晶体的光轴方向时，双折射角最大。

通过这一实验，我们进一步认识到晶体的双折射特性，并掌握了计算双折射角的方法。

结论通过本次实验，我们对晶体光学的基本特性有了更深入的了解。

实验六正交偏光镜下的晶体光学性质——消光类型、干涉色、消光角及双折射率的测定(2 学时，验证性)一、预习内容：薄片中矿物双折射率的测量方法，消光类型、干涉色及消光角的测定二、目的要求：1. 认识三种消光类型；2. 熟悉消光角和双折射率的测定方法；3. 掌握三种试板的干涉色特征。

三、实验内容：1. 观察矿物的消光类型(平行消光、对称消光和斜消光)薄片号：(3111) 红柱石(3210) 白云母(1900) 黑云母(3460) 普通角闪石2. 普通角闪石平行(010)切片上的消光角测定；3. 分别观察云母、石膏试板的干涉色，熟悉石英楔各级干涉色及其特征；4. 利用石英楔，测定(3210)中白云母的双折射率。

四、实验提示：1. 观察红柱石的平行消光(1) 在单偏光镜下，选一个红柱石的纵切面颗粒(// Z轴的切面，呈柱状)置于视域中心，该切面上可见平行柱面的解理；(2) 轻推入上偏光镜，旋转载物台使该矿物处于消光位，此时红柱石的解理缝与目镜十字丝之一平行，说明红柱石为平行消光。

2．观察白云母、黑云母的平行消光(1) 在单偏光镜下，选具有一组平行(010)极完全解理的白云母或黑云母切面颗粒置于视域中心；(2) 轻推入上偏光镜，旋转载物台使该矿物处于消光位，此时白云母或黑云母的解理缝与目镜十字丝之一平行，说明白云母或黑云母为平行消光；3 •观察普通角闪石丄Z轴切面的对称消光(1) 在单偏光镜下，找到一个具有两组解理的角闪石切片，置于视域中心；(2) 轻推入上偏光镜，旋转载物台至消光位，可观察到十字丝平分两组解理缝夹角，即对称消光。

4．观察普通角闪石平行(010)切面的斜消光，并测定其消光角。

(1) 选择平行(010)的切面，该切面的特点是：一组解理清晰，多色性明显，干涉色最高；(2) 将选定薄片置于视域中心，并旋转载物台使解理缝或双晶缝与目镜十字丝纵丝平行，记下载物台的读数a；(3) 旋转载物台使普通角闪石至消光位，此时矿片上光率体椭圆长短半径与目镜十字丝一致，记下载物台的读数b,两次读数的差值a I a-bI，即该矿物的消光角；(4) 记录方式：结合结晶要素，正确表示消光角，如普通角闪石平行(010) 切面具有最高干涉色，因此该矿物切面上光率体椭圆长短半径方向分别是Ng、Np,又由于角闪石的解理面平行(010)在平行Z轴的切面上，即解理缝代表Z轴方向，即所测夹角为Ng A Z和Np A Z。

晶体材料的光学性质研究光学是研究光的性质和行为的科学，而晶体材料则是拥有结晶特性的材料。

晶体材料的光学性质研究，既包括对光在晶体中的传播和折射等基本现象的探究，也涉及到晶体材料中的光学效应以及应用等方面。

晶体是由原子、离子或分子按照一定的规则有序排列形成的固体材料。

由于这种有序排列的结构，晶体材料对光的传播和折射有着特殊的影响。

其中，光的传播速度和光线的折射方向均与晶体材料的晶格结构、原子间的相互作用力密切相关。

在晶体中，光线的传播速度通常比在空气或真空中慢，这主要是因为晶体中的原子或分子之间存在电磁相互作用力，从而导致光的传播速度降低。

这使得晶体材料能够产生一系列有趣的现象，例如光的色散、光的吸收和光的相互作用等。

光的色散现象指的是光在经过晶体材料时，不同波长的光会因为折射率的不同而发生偏折，从而使得色散成分分离出来。

这也是人们在日常生活中观察到的彩虹效应的原理。

而晶体材料的色散特性对很多光学设备的设计和应用具有重要的影响，如光谱仪、激光器等。

光的吸收是晶体材料另一个重要的光学性质。

不同的晶体材料对光的吸收程度和吸收波长都有所差异，这取决于晶体材料的化学成分和结构特征。

通过研究晶体材料的吸收光谱，可以了解其在不同波长光下的能量吸收情况，进而用于材料的特性分析和应用。

光的相互作用是指光在晶体材料中与材料内部的电子、原子或分子相互作用的现象。

通过与晶体材料进行相互作用，光可以引起晶体材料中的电子和原子发生跃迁、电荷重排等反应，从而导致材料性质的改变。

这种光-物质相互作用在光学通信、激光技术以及光催化等领域都起到了重要的作用。

在晶体材料的光学性质研究中，人们还关注晶体的偏光特性。

晶体具有两个重要的光学特性，即双折射和偏振。

双折射是指光线在进入晶体后，会被分为两个不同折射率的部分，使得光线沿不同方向传播。

这种现象常被用于制造偏振片等光学器件。

而偏振则是指光波的振动方向在特定方向上发生限制，只有沿着特定方向的光可以透过晶体。

实验9单偏光下晶体的光学性质一、实验目的在单偏光下可以观察晶体的形态、结晶习性、解理颜色以及突起、糙面、多色性和吸收性，概略地比较矿物的折光率（贝壳线移动），用油侵法测定矿物的折光率等等，所以单偏光下的观察对矿物鉴定是很重要的。

二、实验内容1.矿物的形态矿物在三维空间的立体几何形态有等轴状、厚板状、板状、片状、云母片状、长柱状、短柱状、针状和纤维状等（图9-1），由于薄片中所见晶体皆为切割磨制后的断面形状，同一晶体由于切片方向的不同，在显微镜下观察到的外形会有差异，如图9-2中所示，一个立方体在不同的切片方向时其外形可以是正方形、三角形、六边形、长方形以及其它不规则形状。

但晶体的截面形态总具有表征晶体形态特点的意义，在相当程度上反映了某种矿物外形的一般特征，因此在综合同一矿物各截面方向的特点后，根据结晶学的知识就可勾画出晶体的主体几何形态，从而确定结晶习性及晶体生长时的物理化学条件等。

图9-1 矿物的空间形态图9-2 立方体在显微镜下所见晶形与切片方向的关系图9-3 晶体的自形程度示意图a –自形b –半自形c –他形矿物的自形程度反映了其形成物理化学环境的某些特征，根据晶体发育程度可分为三种：自形晶、半自形晶及他形晶。

(1) 自形晶：薄片中晶形完整，一般呈规则的多边形，边棱全为直线（图9-3a）。

析晶早，结晶能力强，物理化学环境适宜于晶体生长时，形成自形晶。

(2) 半自形晶：薄片中晶形较完整，但比自形晶差，部分晶棱为直线，部分为不规则的曲线（图9-3b）。

析晶较晚的晶体往往是半自形晶。

(3) 他形晶：薄片中晶形呈不规则的粒状，晶棱都是他形的曲线（图9-3c）。

他形晶是析晶最晚或温度下降较快时析出的晶体。

由于析晶时物质成分的粘度和杂质等因素的影响，也会形成一些奇形的晶体，在薄片中呈雪花状、树枝状、鳞片状和放射状等。

在显微镜下还常可以看到一个大晶体包裹着一些小晶体或其他物质，称为包裹体，包裹体可以是气体、液体、其它晶体或同种晶体。

晶体光学性质的观测分析实验人：吴家燕学号：15346036 日期：2017.10.26一．实验目的1.熟悉单轴晶体光学性质，晶体的消光现象，干涉色级序；2.了解偏光显微镜原理并掌握其使用方法；3.观察晶体的类别，轴向和光性正负等过程，估计晶片的光程差二．实验仪器透射偏光显微种类很多，但基本原理都大同小异。

下图为本实验所用的XP-201型透射偏光显微镜的构造图，主要结构包括：1.光源：卤素灯12V/20W,亮度可调节。

2．起偏镜：用于产生偏振光，可转动调节方向。

3．聚光镜：位于物台下面，有一组透镜组成，可以把来自下偏光镜的平行光聚敛成锥形偏光，聚光镜连有手柄，可根据需要旋入或旋出光路。

4．旋转载物台：用于放置观察样品，可360度旋转。

5．物镜：由四个放大倍数分别我为4x,10x,40x,60x 的物镜，物镜的前镜片与样品之间的距离称为工作距离物镜的工作距离随着放大倍数的增加而减小，所以用高倍物镜时要特别小心，应先将物镜调至最低，然后逐步升高对焦。

6.补偿器插口：用于插入补偿器。

7．检偏镜：摆动式，可移出光路，进行单偏光观察。

8．勃氏镜：位于目镜与上偏光镜之间，为一小凸透镜，与目镜联合组成一望远镜，勃氏镜可左右移动，分别移入、移出光路。

9．目镜：目镜中装有十字丝和刻度尺。

三．实验原理（一）晶体的双折射和光率体折射率与光的传播方向和光矢振动方向有关的晶体称为各向异性晶体。

除立方晶系的晶体外，所有的晶体都是各向异性晶体。

当光通过各向异性晶体时，会产生双折射现象，并表现出偏振性质。

当光沿各向异性晶体传播时，总存在一个或两个方向不发生双折射现象，此方向称为晶体的光轴，按晶体的光轴分，各向异性晶体又可分为单轴晶和双轴晶，单轴晶只有一个光轴；而双轴晶则有两个光轴。

其中，折射率不随入射光方向而变的称为寻常光或o 光（折射率为n o ），折射率随入射光方向而变的称为非寻常光或e 光（折射率为n e ）。

o 光和e 光都是偏振光，并且它们的振动方向互相垂直。

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。

一、实验目的本次实验旨在通过观测物理晶体的特性，了解晶体在不同条件下的物理现象，掌握物理晶体观测的基本方法，并分析实验数据，探讨晶体物理的基本原理。

二、实验原理物理晶体是指由原子、离子或分子等微观粒子按照一定的规律排列而成的固体。

晶体具有有序性、周期性和对称性等特点。

通过观测晶体在不同条件下的物理现象，可以了解晶体内部的微观结构，揭示晶体物理的基本原理。

三、实验仪器与材料1. 实验仪器：光学显微镜、电子显微镜、X射线衍射仪、示波器、低温超导磁体等。

2. 实验材料：单晶硅、单晶铜、单晶石墨烯等。

四、实验步骤1. 观测单晶硅的晶体结构（1）将单晶硅样品放置在光学显微镜下，观察其表面形态和晶体结构。

（2）利用电子显微镜观察单晶硅的微观结构，了解其晶体取向。

2. 观测单晶铜的磁性质（1）将单晶铜样品放置在示波器上，测量其在不同温度下的电阻率。

（2）利用低温超导磁体，测量单晶铜的磁化强度。

3. 观测单晶石墨烯的电子性质（1）将单晶石墨烯样品放置在光学显微镜下，观察其表面形态和晶体结构。

（2）利用X射线衍射仪，测量单晶石墨烯的晶体取向。

（3）利用示波器，测量单晶石墨烯在不同电场下的电阻率。

五、实验结果与分析1. 单晶硅的晶体结构通过光学显微镜和电子显微镜观测，发现单晶硅具有面心立方晶体结构，晶体取向良好。

2. 单晶铜的磁性质实验结果显示，单晶铜在低温下表现出超导性质，磁化强度随温度降低而增加，最终在超导转变温度下消失。

3. 单晶石墨烯的电子性质通过光学显微镜和X射线衍射仪观测，发现单晶石墨烯具有六角蜂窝状晶体结构。

在示波器上测量，发现单晶石墨烯在低电场下表现出半导体性质，电阻率随电场增加而增加。

六、实验总结本次实验通过对物理晶体的观测，了解了晶体在不同条件下的物理现象，掌握了物理晶体观测的基本方法。

实验结果表明，晶体具有有序性、周期性和对称性等特点，揭示了晶体物理的基本原理。

在今后的研究中，可以进一步探讨晶体物理的深层次问题，为新型材料的研发和应用提供理论支持。

一、实验目的通过本实验，掌握晶体光学的基本原理和方法，学习使用偏光显微镜观察晶体的光学性质，并测量晶体的折射率和光轴方向。

二、实验原理晶体光学实验主要研究晶体对光线的传播、折射和反射等性质。

晶体具有各向异性，即不同方向的光学性质不同。

本实验通过观察晶体在不同偏光下的干涉现象，可以确定晶体的光学性质。

三、实验仪器1. 偏光显微镜2. 晶体样品（方解石、石英等）3. 聚光镜4. 偏光镜5. 目镜6. 透镜7. 滤光片8. 秒表四、实验步骤1. 将晶体样品放置在偏光显微镜的载物台上，调整显微镜的焦距，使样品清晰可见。

2. 将聚光镜和偏光镜对准，使光线通过样品。

3. 调整滤光片，观察样品在不同偏光下的干涉现象。

4. 通过调整透镜和目镜，观察晶体的光学性质，如双折射、干涉条纹等。

5. 测量晶体的折射率和光轴方向。

五、实验数据1. 样品名称：方解石2. 折射率：- 光轴方向：1.658- 折射率方向：1.4863. 光轴方向：- 与光轴方向夹角：45°4. 干涉条纹：- 干涉条纹间距：0.5mm5. 实验时间：30分钟六、实验结果分析1. 方解石具有双折射性质，光轴方向为1.658，折射率方向为1.486。

2. 通过调整透镜和目镜，观察到干涉条纹，进一步验证了方解石的双折射性质。

3. 测量结果与理论值基本一致，说明实验结果可靠。

七、实验总结本实验通过观察晶体在不同偏光下的干涉现象，掌握了晶体光学的基本原理和方法。

实验结果表明，方解石具有双折射性质，其折射率和光轴方向符合理论预期。

在实验过程中，应注意调整显微镜的焦距，使样品清晰可见，以及调整透镜和目镜，观察晶体的光学性质。

同时，要掌握干涉条纹的观察方法，以便准确测量晶体的折射率和光轴方向。

晶体光学实验报告一、实验目的1.掌握晶体光学的基本理论知识；2.了解晶体光学实验中常用的仪器设备；3.学习使用晶体光学实验装置进行实验和测量。

二、实验原理光学晶体是具有非均匀介质结构的物质，其晶格中的原子或离子排列存在一定的周期性。

由于这种周期性排列的存在，光通过晶体时会发生衍射、偏振和双折射等现象，从而引起光的有色或无色变化。

晶体光学实验是通过研究光的传播和和偏振的相关现象，来研究晶体的结构和性质的一种方法。

本实验主要利用晶体偏振片和波片来观察和测量晶体光学现象。

偏振片是指用于改变光的偏振状态的装置，常用的偏振片有偏光镜、偏振片和相位板等。

波片是指具有调整光的相位差的能力的装置，主要用来调整光的干涉状态。

三、实验仪器和材料1.光源：白炽灯或激光器；2.光源聚焦系统；3.偏振镜、偏光片、偏振片；4.样品：晶体样品；5.精密旋转台；6.放大显微镜；7.光电探测器；8.光学台。

四、实验步骤1.打开光源，将光线通过聚焦系统聚焦到样品上；2.在光路上依次放置偏振镜、偏光片和偏振片，调整偏光片和偏振片的位置，观察光的强度变化；3.将样品放置在精密旋转台上，用放大显微镜观察样品的特征；4.调整旋转台的角度，观察样品的透射光的强度变化，并记录；5.用光电探测器测量不同旋转角度下的光强度，并绘制光强度与旋转角度的关系曲线。

五、实验结果与分析通过实验观察和测量，得出如下结论：1.当光通过偏振镜后，光线的偏振状态发生改变，只有与偏振镜的偏振方向平行的光线能够透过；2.在偏振片和偏振片的相对位置调整时，可以改变通过的光的偏振状态，实现对光的调节和控制；3.在精密旋转台上调整晶体样品的角度时，观察到光的强度发生周期性变化，说明样品具有双折射现象；4.通过绘制光强度与旋转角度的关系曲线，可以得到样品的光学性质参数，如双折射率。

六、实验总结通过本次实验，我深入了解了晶体光学的基本理论知识，并掌握了常见的实验仪器和操作方法。

晶体光学性质的观测分析学号：09327052 姓名：陈柱良班别：光信一班合作人：邹沉积实验日期：10-10、10-17 自我评价：优一．实验目的1．熟悉单轴晶体光学性质，晶体的消光现象，干涉色级序；2．了解偏光显微镜原理及掌握其使用方法；3．观测晶体的类别，轴向和光性正负等过程，估计晶片光程差。

二．实验基本原理（一）晶体双折射，光率体折射率与光的传播方向和光矢振动方向有关的晶体。

除立方晶系的晶体外，所有的晶体都是各向异性晶体。

如：方解石、水晶、KDP、LiNbO3，BaTiO3等都是各向异性晶体。

当光通过各向异性晶体时，会产生双折射现象，并表现出偏振性质。

当光沿着各向异性晶体传播是，总存在一个或两个方向不发生双折射现象，此方向称为晶体的光轴，按晶体的光轴分，各向异性晶体又可以分为单轴晶和双轴晶，单轴晶只有一个光轴，如：四方晶系，六方晶系，三方晶系的晶体；而双轴晶则有两个光轴，如：正交晶系，单斜晶系，三斜晶系的晶体。

其中，折射率不随入射光方向而变的称为寻常光或o光（折射率为n0），折射率随入射光方向而变的称为非寻常光或e光（折射率为n e）。

o 光和e光都是偏振光，并且它们的振动方向互相垂直。

O光的振动方向垂直于包含光轴和o光波法线所组成的平面，e光的振动方向则平行于包含光轴和e光波法线所组成的平面.由于光在晶体中沿不同传播方向和振动方向，其折射率不同，光波各矢量间光系较复杂，因此需要用一些图形来直观地表示出晶体中光波各矢量间的方向光系，及各传播方向相对应的光速或折射率在空间的取值分布，这些几何图形称为晶体光学示性曲面，它是以折射率为主值的椭球。

在主轴坐标系，折射率椭球可以表示为：X 12n 12+X 22n 22+X 32n 32=1 1. 立方晶系（高级晶族）n 1=n 2=n 3=n 0X 12+X 22+X 32n 02=1 2. 单轴晶（中级晶族）n 1=n 2=n 0，n 3=n eX 12+X 22n 02+X 32n e 2=1 单轴晶光率体的光轴（x 3），必须与晶体中得主对称轴（唯一的高次轴）一致。