宝石学基础：宝石矿物的物理性质（光学性质）
光学性质
光和宝石（自然光和偏振光）
自然光经宝石（特别是各向异性宝石）反射、折射、双折射或选择性吸收等作用后，可转变成只在一个固定方向内振动的光波，这种光称为偏振光。偏振光是在单一平面内并只在与传播方向垂直的一个方向上振动的光。
1、光的反射
是指落到宝石表面的一部分光由表面折回的现象。
由光的反射而提供的一系列重要的光学效应：
光泽：金刚光泽、亚金刚光泽、玻璃光泽、树脂光泽、丝绢光泽、金属光泽宝石的光泽也称反射率，可通过反射率仪来测试。
特殊光学效应：光彩、猫眼效应、星光效应、晕彩。
亮度：是指光从宝石亭部小面反射而导致冠部呈现的明亮和度，取决于宝石的透明度和琢磨比例。
2、光的折射
折射：是指光穿过两个不同光密度的介质时（入射线与分界呈900除外），其传播方向发生变化的现象。
全内反射；以临界角（折射角等于900时）为基准，所有小于临界角的角度与分界面相遇的入射光，将离开光密度较大的物质而进入光疏介质中。所有大于临界角的入射光与分界面相遇时，将发生全内反射（遵守反射定律）并留在光密度较大的物质中。
3、宝石的颜色
颜色不是物质固有的特征，它只是光作用于人的眼睛而在人的头脑中产生的一种感觉。这是颜色的本质。
颜色形成的条件：白光源、改变光的物质（致色元素）、接受残余光的人眼和解释它的人脑。
宝石颜色引起的因素：化学元素（自色元素、他色元素），铬元素致色的重要性。
（红宝石、祖母绿、变石），电荷转移 （堇青石），晶体结构缺陷造成电子转移（电子色心和空穴色心，如萤石）主要致色元素（Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu），放射性元素如U、Th。
色散；如钻石
干涉与衍射；如欧泊的晕彩。月长石的光彩。
多色性：一轴晶宝石具二色性，二轴晶宝石具三色性。
4、宝石的透明度
单选题
解释:1. 最大双折射率是_____.(6分)
(A) Ne-No
(B) No-Ne
(C) Ng-Np
(D) 非均质体最大折射率与最小折射率的差值
参考答案：D
2. 二轴晶是_____.(6分)
(A) 具有两个光轴的晶体
(B) 两轴不等的椭球体
(C) 光性非均质体
(D) 具有两个高次对称轴的晶体
参考答案：A
3. 光性方位是_____.(6分)
(A) 晶体的定向
(B) 晶体光率体主轴与晶轴之间的关系
(C) 晶体的延伸偏向与光率体主轴之间的关系
(D) 晶体延伸偏向与高次对称轴之间的关系
参考答案：B
4. 中级晶轴的光性方位是_____.(6分)
(A) Ne与高次对称轴一致
(B) Ne与C轴一致 (C) Ne与晶体的高次对称轴.C轴一致
(D) Ne与光率体长轴一致
参考答案：C
5. 斜方晶系的光性方位是_____.(6分)
(A)
(B)
(C)
(D)
参考答案：D
6. 单斜晶系的光性方位是_____.(5分)
(A)
(B)
(C)
(D)
参考答案：D
7. 糙面的光滑程度重要决议于_____.(5分)
(A) 矿物折射率与树胶折射率的差值
(B) 矿物折射率与树胶折射率的差值,也决议于矿片概况的磨制光洁度,视域的亮度
(C) 矿物概况真实的物理光滑程度
(D) 矿物折射率的大小 参考答案：B
8. 崛起高下决议于_____.(5分)
(A)
矿物折射率的高下,折射率高崛起高
(B) 矿物边沿的粗黑程度和糙面的明显程度
(C) 矿物色彩的深浅
(D)
矿物概况光洁程度
参考答案：B
9. 影响解理纹粗黑程度的身分有_____.(5分)
(A) 解理的完美程度
(B)
解理面与切面的夹角
(C) 解理的完美程度.解理面与切面的夹角.矿物折射率与树胶的差值
(D) 解理的完美程度.解理面与切面的夹角.矿物折射率的大小
参考答案：C
填空题
晶体光学性质的观测分析（预习报告）
一、实验目的
熟悉单期自晶光学性质, 晶体的消光现象, 干涉色级序
了解偏光显微镜原理及掌握其使用方法
观察晶体的类别、軸向和光性正负等过程, 估计晶片光程差
二、实验原理
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。如:方解石、水晶、KDP、LiNb03, BaTi03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。当光沿各向异性晶体传播时, 总存在一个或画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,各向异性品体又可分为単轴晶和双軸晶,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;而双軸晶则有西个光抽,如:正交晶系、単斜晶系、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n。),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 ne)。 o光和 e光都是偏振光,并且它们的振动方向互相垂直。
光波各矢量间关系较复杂, 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关系, 及各传插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。.折射率椭球(或光率体) 就是描述晶体最常用的晶体光学示性曲面, 它是以主折射率为主值的椭球。
在偏光显微镜中,当上下偏光镜的振动面互相垂直时,称为正父偏光镜。如在正交偏光镜间不放任何介质或放入各相同晶体时, 光线无法通过正交偏光镜, 所以视域是黑暗的; 当'
在正交偏光镜间放人各相异晶体后, 由于晶体双折射效应和晶片厚度、晶抽取向的不同而产生不同的干涉现象。如图4- l -4所示:在正交偏光镜之间加入一晶片,其中 PP表示起偏镜(下偏光镜) 的振动方向, AA表示检偏镜(上偏光镜)的振动方向, 00表示晶片光轴方向(00平行于晶片,垂直于透光方向)。如透过起偏镜的偏振光振幅为 Aoe, 光线到达厚度为 d的晶片后,
晶体光学性质的观测分析
学号：10329056 姓名：林兰凤 班别：10光信息二班
合作人：陈蕾清 实验日期：2012/11/08, 2012/11/15
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、实验仪器
XP-201型透射显微镜：光源，起偏镜，聚光镜，旋转载物台，物镜，补偿器插口，检偏镜，勃氏镜，目镜。
三、实验原理
（一）晶体双折射、光率体。
折射率与光的传播方向及光矢振动方向有关的晶体称为各向异性晶体。光通过各向异性晶体时会出现双折射现象，并表现出偏振性质。在各向异性晶体中总是存在一个或两个方向不会不会发生双折射现象，称为晶体的光轴。据此又可将晶体分为单轴晶跟双轴晶。其中，折射率不随入射方向而改的成为o光或寻常光，折射率随入射方向而改的成为e光或非寻常光。o、e光都是偏振光。
可以用几何图形直观地表示晶体中光波各矢量间的方向关系，及各传播方向相对应的光速或折射率在空间的取值分布，这类图形称为晶体光学示性曲面。光率体就是最常见的晶体光学示性曲面，它是以主折射率为主值的椭球。单晶体中eonn的称为正光性单轴晶，反之称为负光性单轴晶。
图1 单轴晶光率体的三种中心截面
图1给出了单轴晶光率体的三种中心截面。圆截面：垂直光轴的圆，半径为on；主截面：包含光轴的椭圆截面，它的一个半径为on，与光轴垂直，另一个半径为en，与光轴平行。O光振动方向必垂直于主截面，e光的振动方向则平行主截面；任意截面：是一个椭圆，截面法向N与光轴成角。
（二）正交偏光干涉：
在偏光显微镜中，当上下偏光镜的振动面互相垂直时，称为正交偏光镜。如在正交偏光镜间不放入任何介质或放入各相同性晶体时，光线无法通过正交偏光镜，所以视域是黑暗的；当放入各相异性晶体时，由于晶体双折射效应和晶片厚度、晶轴取向的不同而产生不同的干涉现象。
