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第三章晶体光学基础

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第三章第一节 晶体的常识

第三章第一节 晶体的常识

第一节晶体的常识1、认识晶体和非晶体的本质差异,明白晶体的特征和性质。

2、了解获得晶体的途径。

3、明白晶胞的概念,学会晶胞中微粒数的计算方法(均摊法),能依照晶胞的结构确定晶体的化学式。

晶体与非晶体［学生用书Ｐ3５]1、晶体与非晶体的本质差异2３、晶体的特点(1)自范性①定义:晶体能自发地呈现多面体外形的性质。

②形成条件之一:晶体生长速率适当。

③本质原因:晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列。

(2)各向异性:许多物理性质(强度、导热性、光学性质等)常常会表现出各向异性。

(3)有序性:外形和内部质点排列的高度有序、(4)熔点:有固定的熔点。

1、判断正误(正确的打“√”,错误的打“×")。

(1)晶体有自范性但其微粒排列无序、()(2)晶体具有各向同性,非晶体具有各向异性。

()(3)晶体有固定的熔点、()(4)熔融态物质快速冷却即可得到晶体。

( )(5)熔融的硝酸钾冷却可得晶体,故液态玻璃冷却也能得到晶体。

( )(6)粉末状的固体也有估计是晶体。

( )答案:(１)×(2)× (3)√(4)× (5)× (6)√2、下列物质中属于晶体的是＿_______。

A、橡胶B、玻璃C、食盐ﻩD、水晶E、塑料ﻩF、胆矾解析:固体有晶体和非晶体之分,晶体是内部微粒(原子、离子或分子)在空间按一定规律呈周期性有序排列构成的具有规则几何外形的固体,如食盐、冰、金属、水晶、大部分矿石等都是晶体;非晶体中内部粒子的排列则相对无序,如玻璃、橡胶等都是非晶体。

答案:CＤＦ1、晶体与非晶体的区别(1)依据是否具有自范性晶体具有自范性,能自发地呈现多面体的外形,而非晶体不具有自范性。

(２)依据是否具有各向异性晶体具有各向异性,在不同方向上质点排列一般是不一样的,而非晶体不具有各向异性。

(3)依据是否具有固定的熔、沸点晶体具有固定的熔、沸点,给晶体加热时,当温度升高到某温度时便马上熔化或汽化,在熔化过程中,温度始终保持不变,而非晶体没有固定的熔、沸点。

《晶体光学与光性矿物学》教程讲义教案0目录

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《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。

晶体光学基础理论

晶体光学基础理论

成绩评定
1．实验课，实验报告 20％
2．未知鉴定
20％
3．闭卷考试
60％
第一讲 晶体光学基础知识
晶体光学主要是研究可见光通过透明矿物晶体时的一些光学现 象及其变化规律，由于不同的晶体其光学性质不同（光学各向 异性），从而可以通过 其不同的光学特征鉴定矿物
本讲主要内容
●光学基本知识 ●光率体 ●光性方位 ●色散
二轴晶光率体正光性：Bxa = Ng ( Bxo = Np ) 光轴角 2 V < 90度 二轴晶光率体负光性：Bxo = Ng ( Bxa = Ng ) 光轴角 2 V > 90度
偏光显微镜技术
二轴晶光率体的切面类型
A. 垂直OA的切面 B. 平行OAP的切面 C. 垂直Bxa的切面（＋） D.垂直Bxa的切面（－） E. 垂直Bxo的切面（＋） F. 垂直Bxo的切面（－） G.任意斜交切面 H.垂直OAP的斜交切面
A:一轴晶正光性矿物的光性方位，B：一轴晶负光性矿物的光性方位
偏光显微镜技术
●低级晶族矿物的光性方位
斜方晶系、单斜晶系、三斜晶系
A: 斜方晶系矿物的光性方位 B：单斜晶系矿物的光性方位 C：三斜晶系矿物的光性方位
ห้องสมุดไป่ตู้
第四节 色散
在物理学中，色散是指白光（复色光）通过透明物质 后分解为单色光而形成红、橙、黄、绿、蓝、青、紫 连续光谱的现象。 ●白光是由多种色光组成。 ●透明物质对不同波长光波的折射率是不同的。
晶体光学 &
光性矿物学
主讲：
绪论
一、晶体光学
是研究可见光通过透明矿物晶体 所发生的折射、偏振、干涉、吸收,、 色散等一系列光学现象的基础学科； 是介绍用偏光显微镜在岩石薄片中测 定透明矿物光学性质的基本原理和基 本方法的应用学科

正交镜下光性

正交镜下光性

▲若入射光为白光，则七种单色光的干涉现象相互混合就形成了干涉色。
白光干涉色色谱 光程差 R
0 550 1100 1650 2300 nm
七种单色光的干涉条纹及白光干涉色色谱
干涉色级序
▲干涉色色谱：当入射光为白光时，随光程差由 0 逐渐加大而出现的干 干涉色色谱： 干涉色色谱 涉色系列称干涉色色谱。 ▲干涉色级序和色序：在干涉色色谱中，按光程差由0开始往后，以红色 干涉色级序和色序： 干涉色级序和色序 干涉色为界而划分的区段就构成了由低到高的干涉 色级序；相邻两种干涉色构成一个色序。
正交偏光镜下晶体光学性质
◎正交偏光镜下矿物主要光学性质： 正交偏光镜下矿物主要光学性质： 最高干涉色
1、最高干涉色 、 要熟记1—3级干涉色的色彩特征，观察矿物最高干涉色时就能做到一目了 然，特别要熟记一级紫红、二级蓝和三级绿的特征；也可用试板帮助确定。
消光类型和消光角
延性
双晶、 双晶、环带和波状消光
θ θ k21 θ
k11
k
k22
重要结论：矿物处在消光位时， ★重要结论：矿物处在消光位时，其椭圆切面长短轴分别与上下偏光振
动方向（即目镜十字丝）重合。 动方向（即目镜十字丝）重合。
▲全消光：正交镜下旋转物台，矿片一直是黑暗的现象称全消光。 全消光： ○全消光的意义：全消光时，矿片光率体切面一定是圆，即矿片 全消光的意义：全消光时，矿片光率体切面一定是圆， 为均质体或非均质体垂直OA的切面。 的切面。 为均质体或非均质体垂直 的切面
干涉色级序
▲高级白：五级及其以上干涉色称为高级白干涉色。 高级白： 高级白 ▲异常干涉色：除干涉色色谱以外的特殊干涉色，如砖红、墨水蓝、 异常干涉色： 异常干涉色 锈褐等等。 ▲干涉色可受较深颜色的影响或被其覆盖。 干涉色可受较深颜色的影响或被其覆盖。 干涉色可受较深颜色的影响或被其覆盖

光的偏振和晶体光学基础工程光学课件

光的偏振和晶体光学基础工程光学课件
kz=0
wt
Ey /2
Ey(/4)
kz=0
wt
Ey
wt=0
Ex
wt=/4
wt=/2 A
Ex Ax cos( kz wt ) Ey Ay cos( kz wt 2 ) 当＝0时，是线偏振光。
所以任意一个偏振光都可表示为:
E~
x0
Ax
eikz
y0
Ay
ei(
kz
)
＝[
x0
,
y0
]
出射光： E＝E~1＋E~2
光强：I＝A2 cos2 A2 sin 2 sin 2 sin2 n0 ne d
当＝ / 4, 3 4时，
I＝A2 sin2 n0 ne d
（二）应用
1.光弹性效应
材料的 n0 ne 随材料承受的压力而变化，因而用条纹 分布来测量压力分布。
把其中的波片变为光弹性材料。
x
y 光轴
x
1振动方向分解
E~x Acos ，E~y A sin
2通过波片
E~x Acos ，E~y A sin • ei
其中：＝
2
no
ne
d
3通过检偏器
E~x向光轴上的分解: E~1＝E~x cos Acos cos
E~y向光轴上的分解: E~2＝E~y sin A sin sin
x0
,
y0
其中：
E＝aa
x y
ei1 e i 2
＝a x e i1
1
a
y
ax
e
i（
2－1）为琼斯矢量。
通常将上式归一化，有
1
E＝
ax ax ay
a

材料研究方法--晶体光学基础

材料研究方法--晶体光学基础

二轴晶光率体
光性：正负取决于Bxa是Ng 还是Np Bxa = Ng （+） Bxa = Np （-） Bxa究竟是Ng还是Np取决于Ng、Nm、Np相 对大小
tgV = Nm − N p N g − Nm
（+）
tgV =
N g − Nm Nm − N p
(-)
二轴晶光率体
一轴晶光率体是二轴晶光率体2V=0时的 特殊情况。 物理量的渐变导致晶体光学性质发生质 变的过程。
画有黑点的纸分别放在玻璃和冰洲石下，垂直往下看： 玻璃：1个点；转动玻璃，点的位置不动。 冰洲石：2点（点的距离与冰洲石厚度有关）；转动冰 洲石，1点不动，1点随之转动。
光性均质体
等轴晶系的晶体和非晶体的光学性质在各 方向相同，称为光性均质体，简称均质体。 光波在均质体中传播时： ① 传播速度不因振动方向而发生变化。 ② 折射率值只有一个。 ③ 光波射入均质体中，其固有性质不变。
光的折射(refraction) 光的折射
折射介质对入射介质的相对折射率N 。 把真空作为入射介质，任何介质对真空 的折射率称为绝对折射率，简称折射率。 光线在介质中的传播速度与介质的折射 率成反比。 N值的大小反映介质对光波折射的本领。 折射率色散：同一介质的N因光波的波长 而异。对于同一介质，波长与N成反比。
一轴晶光率体
一轴晶是属于中级晶族各晶系的晶体， 宏观对称的共同特点是只有一根高次轴。 水平结晶轴单位相等，水平方向上光学 性质相同。光线沿高次轴方向和垂直于 高次轴的方向入射，所显示的光学性质 不同。 o光与e光⊥振动，o光⊥光轴振动， e光在入射光与光轴组成的平面内振动
一轴晶光率体（石英、方解石） 一轴晶光率体（石英、方解石）
自然光与偏振光

第3章 晶体在外场作用下的光学性质 1


+
ε3
2 x3
=1
式中x1、x2 、x3为晶体的介电主轴坐标系，n1、n2、 n3为晶体的三个主折射率值，ε1、ε2、ε3为晶体介电张 量的三个主值。
17
3.2 电光效应
电光效应引起晶体折射率的改变可以用折射率 椭球面的变化来表示。这一变化可以视为椭球 面方程中各系数产生的微小的增量。通常把有 外电场存在时的折射率椭球方程改写为 式中
9
3.1 晶体光学简介
光线在中级晶族的晶体中传播时，会发生双折 射现象。然而，存在一个特殊的传播方向；在 这个方向，偏振方向互相垂直的任意两个线偏 振光的折射率和位相速度都相同，这个特殊方 向称为晶体的光轴。可见，沿着光轴方向传播 的光不发生双折射。中级晶族对应的晶体都只 有一个光轴，因此称为单轴晶体。如：冰洲石、 石英、红宝石、冰等。
7
3.1 晶体光学简介
4、三大晶族及特性 1）高级晶族 立方晶系属于高级晶系，具有最高的对称性。 立方晶系在光学上表现为各向同性，即 ε1=ε2=ε3=n2。
8
3.1 晶体光学简介
2）中级晶族 三方晶系、四方晶系和六方晶系都属于中级晶族，它 们的高次旋转轴就是光轴。中级晶族的介电张量具有 旋转对称性(ε1=ε2 ε3≠ )，在光频条件下，ε1=ε2＝ ， 2 2 ε2＝no 。no称为寻常折射率；ne称为异常折射率。当 ne 光线具有不同的偏振方向时，寻常折射率不变。值得 注意的是，不同偏振方向的电磁波对应的异常折射率 并不等于ne，而是随偏振方向与光轴间夹角的变化而 变化。
27cossinsincoscossinsincoscossinsincoscossinsincossincoscossincossinsincoscossincossin公式31可见kdp晶体沿z轴加电场时由单轴晶体变成了双轴晶体折射率椭球的主轴绕z轴旋转了45角此转角与外加电场的大小无关其折射率变化与电场成正比这是利用电光效应实现光调制调q锁模等技术的物理基础

晶体光学基础理论


五、光率体在晶体中的位置——光性方位 光率体的主轴与结晶轴及（晶面、晶棱）之间的关系称 为光性方位。不同晶体的光性方位不同，而同一种晶体的 光性方位基本固定，故确定光性方位可以帮助鉴定晶体。 均质体光率体任意方向切面都有是圆切面，也就有无数 光轴，就不存在光学主轴与晶轴、晶面等关系，即不存在 光性方位问题。 1、一轴晶光率体在晶体中的位置 三方、四方和六方晶系晶体的光率体均属于一轴晶光率 体，一轴晶光率体为旋转椭球体，其旋转轴（光轴Ne）与 结晶轴（C轴）相当，它与晶系的高次对称轴平行（重 合）。
2、一轴晶光率体
四方、三方、六方晶系的中 级晶族晶体的水平结晶轴单位 相等，而与高次对称轴（C轴） 方向不等，a=b≠c。因此其水 平方向上的光学性质相同（N 相同），而与C轴不同，所以 一轴晶光率体是以C轴为旋转 轴的旋转椭球体。沿C轴（Ne） 方向入射光不发生双折射，C 轴称光轴，因只有一个方向这 样轴故称一轴晶，Ne、No称 光学主轴。
折射率为1.003与真空相当。所
以通常把空气的折射率当作1， 实际测定时都是与空气相比的。 光的折射
如果把光在空气中的速度定为 v 0 ，在某介质中的速度定为v 1 ， 则该介质的折射率定为
任何一种物质，折射率都与速度成反比。即传播速度 越快
（大）折射率越小；传播速度越慢折射率越大。当光从折射率 n小的介质（光疏介质）进入折射N大的介质（光密介质），由 于
三、光性均质体与光性非均质体
各种固体物质根据其光学性质可分为光性均质体和光性 非均质体两大类。
光性均质体是指光波在其中传播时，其传播速度不因振 动方向不同而发生改变的一类物质，即只有一个折射率。 光波入射光性均质体发生单折射现象，基本上不改变入射 光波的振动特点和振动方向的，如石盐，各个方向的折射 率均为1.544。当把石盐磨成薄片放在物台上，从下偏光上 来的光线向射入石盐晶体薄片后，不改变其振动方向，仍 按下偏光振动方向向上传播，而透不过上偏光镜，在正交 偏光系统下，看起来是黑的，转动物台一周都不变化。光 性均质体，简称均质体，属于这一类的有等轴晶系晶体和 非晶质的固体（如树胶、玻璃等）。

第三章单偏光


2.边缘和贝克线的成因及贝克线移动规律
成因： 由于相邻
的矿物的折 光率值不同， 当光通过接 触面时发生 折射，反射 作用所引起 的。
移动规律：提升镜筒，贝壳线向折射率值大的矿物 方向移动，下降镜筒，贝壳线向折光率值小的矿物 方向移动。
3.洛多奇尼科夫色散效应（贝克线色散）
当相邻两矿物的折光率值相差较小时，在白光 下进行观察，在两个无色矿物的界线附近，有时贝 壳线发生变化，在折光率值较低的一边出现橙黄色 细线，折 射率值较 高的矿物 一边出现 浅蓝兰色 细线，这 种现象叫 洛多奇尼 科夫色散 效应。
蓝光多于红光时产生紫光。 C、两种色光混合后产生白光，这两种光叫
做互补色光。
二、多色性和吸收性
1、基本概念
多色性：由 于光波在晶 体中的振动 方向不同， 而使矿片颜 色发生改变 的现象。
吸收性：颜 色深浅改变 的现象。
二、多色性和吸收性
2、各晶系矿物的颜色及吸收性
A、均质体：颜色不 发生改变（深浅）， 不具多色性。 B、非均质体的多色 性和吸收性：在不同 的振动方向上矿物的 吸收性和多色性不同。 ① 一轴晶矿物的多色 性和吸收性公式：有 两个主色，Ne=？No=？
第三章 单偏光镜下的晶体光学性质
§1 单偏光镜的装置及特点
单偏光镜 下观察：
形态、 解理、颜 色、多色 性、突起 、糙面、 边缘、贝 克线、色 散效应等 。
§2 矿物的形态
一、掌握矿物形态的重要性 1．根据形态可用来鉴定矿物。 2．矿物形态决定于内部构造、温度、压力和成因。 二、观察矿物的形态时应注意的问题
角闪石多色性公式：Ng=墨绿 、 Nm=绿、 Np=黄绿
吸收性公式：Ng＞面：
A、一轴晶：选∥光轴（OA）的切面，包括Ne、 No。 B、二轴晶：要测定三个主色，至少选择两个切 面，分别包括Ng、Nm、Np的切面。 ①光轴面（AP）、测Ng、Np ②⊥Bxa的切面：（+）测Nm、Np，

第三章 单偏光镜下的晶体光学性质

的凹凸不平，覆盖在矿片之上的加
拿大树胶折射率又与矿片折射率不
同。当光线通过二者之间的界面时，
发生折射，甚至全反射作用，致使
矿物表面的光线集散不一，而显得
明暗程度不相同，给人以粗糙的感
觉。
矿物的糙面原因
因此，糙面的明显程度取决于矿物折射率与树胶折
射差值的大小及矿物表面的光滑程度。一般是二者折射
率差值愈大，矿物表面的光滑程度愈差，其糙面愈明显。
图3-2C
一、单偏光镜的装置及特点
4、当矿片上的光率体椭圆切面半径
与pp斜交时(图3-2D) ，由下偏光镜透
出的振动方向平行pp的偏光，进入
矿片后，发生双折射，分解形成两
种偏光，其振动方向分别平行矿片
上的光率体椭圆切面的长短半径的
方向，折射率值等于椭圆长短半径。
图3-2D
二、单偏光下观察的内容：
§2.2 矿物的多色性及吸收性
非均质体矿物对光波的选择吸收和吸收总强度是随方向而 异。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。
Ms
Bi
图3-8 黑云母多色性和吸收性现象
§2.3 矿物的边缘
岩石薄片中，在两种折射率不同的物质接触处，可以看到 一条比较黑暗的界限，称矿物的边缘，其明显程度，取决于相 邻两物质折光率的差别。
质、以及与矿物折射率相对大小有
光的光学性质。
图3-1 单偏光镜的简单装置示意图
一、单偏光镜的装置及特点
单偏光镜的特点，可以分以下四 种情况：
1、自然光波，通过下偏光镜之
后，变成振动方向平行下偏光镜
振动方向pp的偏光(图3-2 A)
图3-2A
一、单偏光镜的装置及特点
2、如果载物台上放置均质体或非均 质体垂直光轴的矿片时，这类矿片 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， 进入矿片后，沿任一圆半径方向振 动通过矿片，不改变原来的振动方
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空间格子有下列几种要素： 1）结点 为几何点 2）行列 结点在直线上排列 3) 面网 →面网密度、面网间距 4）平行六面体:空间格子的最小单位。 在实际晶体中称为晶胞。
三．非晶质体 物质内部质点在三维空间不做规律排列，即不具有格子构造。例 如玻璃、塑料、沥青等。晶体与非晶体之间可以互相转化。 四．晶体的基本性质 1）自限性：指晶体在适当条件下可以自发地形成几何多面体 的性质。 2）均一性：指晶体各个部分具有相同的性质。 3）异向性；举例蓝晶石硬度，水晶的热膨胀性 4）对称性：指晶体中相等的晶面、晶棱和角顶以及晶体物理 化学性质在不同方向上或位置上作有规律的重复出现。 5）最小内能 是指在相同的热力学条件下。与同种化学成分的 非晶体、液体、气体相比较晶体的内能最小。（解释） 6）稳定性 在相同的热力学条件下，具有相同化学成分的晶体 和非晶体相比，晶体是最稳定的。
1.6晶体的微观对称
一 晶体微观对称的主要特点：
1.
宏观对称
2. 3.
在晶体的构造中，任何一个对称要素有无穷多个和它相同的对称 要素。 晶体微观对称除了宏观对称的要素外，出现了晶体宏观对称中不 可能的对称操作：平移操作。晶体内部特有的对称要素有： 平移轴：晶体内部构造中，任一行列方向都是一个平移轴，行列 的结点间距即为平移轴的移距，无穷多个平移轴的集合组成了平 移群。 滑移面 螺旋轴
三 晶体的三十二种对称型
将晶体中的全部对称要素按照组合定理组 合起来，称为晶体的对称型。 书写时，先写对称轴或旋转反伸轴，由高 次到低次的顺序，在写对称面、对称中心。 例如： 。 晶体中共有三十二种对称型。


四 晶体的分类
晶体中共有32种对称型，把属于同一对称型的所 有晶体归为一类，称为晶类→32类。根据有无高 次轴和高次轴多少，把这32个对称型划分为低， 中、高级三个晶族，在各族中又根据对称特点划分 为7个晶系。 对称型中无高次轴(大于等于L3）为低级晶族（三 斜晶系，单斜晶系，斜方晶系） 只有一个高次轴为中级晶族（四方或正方晶系，三 方晶系，六方晶系）； 高次轴多于一个（有4个L3）为高级晶族（等轴晶 系）。
自然光和偏振光
光波的振动方向和传播方向构成的面，称偏光的振动面。振动面呈 平
平面偏振光的简单类比
三 光线的折射和折射率
光线从一种介质传播到另一种 介质时，在界面除部分被反射 和吸收外，还有部分光线进入 第二介质发生折射成折射线。 光在两种介质中的传播速比等 于相应的入射角正弦和折射角 正弦比，对两固定介质来说此 比值是常数n，即：
2 条痕
矿物粉末的颜色。
3 光泽
指矿物表面对光的反射能力。
4 透明度 5 解理 6 硬度 常用互相刻划的方法测量矿物的相对硬度。
7 比密度
2.2 岩石
岩石的概念 岩石是天然产出的有一种或多种矿物（包括 火山玻璃、生物遗骸、胶体）组成的固态集 合体）。岩石可由一种矿物组成，而大多数 矿物由多种矿物组成。 岩石按照成因可分为：岩浆岩，沉积岩，变 质岩
二.矿物的化学成分及化学式
按照矿物的化学成分类型： 1.单质 这类矿物的元素主要以原子存在。 2 化合物 由两种或两种以上的元素化合而成的矿物。 1）简单化合物如方铅矿Pbs,石盐和刚玉等。 2）络合物 由阳离子和一种络阴离子化合而成的矿物。如 方解石Ca［CO3］,硬石膏Ca［SO4］,正长石 K ［AlSi3O8 ］ 3）复化合物 由两种或两种以上的阳离子和阴离子或者络 阴离子组成的化合物。如白云石（Ca,Mg) ［ CO3］2
根据矿物定量化学全分析的结果计算出的方法有两种： 1 实验式 表示矿物化学成分中各组分之间数量比的化学式。 2.结构式 也叫晶体化学式 既可表示矿物组成元素的种类和数量比，也可表示原子 在结构中的相互关系。 书写原则：
五 矿物的物理性质
1 颜色 矿物的颜色
矿物的颜色是矿物对白光中不同波长的光波选择吸收的结果。 分为：自色，他色，假色。
滑移面
螺旋轴
二 空间群和等效点系
晶体结构中一切对称要素的组合称为空间群。晶体中 共有230种空间群。
晶体构造中，由一个起始点开始，通过空间群中各个 对称要素的作用，由此而重复出来的一系列点的总和 称为一个等效点系。
1.6晶体的自然形态
大多呈两个或两个的晶体自然地连结在一起。这种现 象称为晶体连生。
1.4 晶体的理想形态
对于属于同一对称型的晶体，可以具有不同的形态， 例如:
晶体的理想形态：单形和聚形 一.单形 单形是由对称要素联系起来的一组晶面的总和。同一 单形中的晶面应该同形等大。单形共有47种。
低级晶族单形
中级晶族单形以上的单形的聚合称为聚形。
第四章偏光显微镜薄片研究法
简介 主要内容： 第一节 晶体光学基础 第二节 偏光显微镜及试样的制备 第三节 平行光线下晶体的光学性质 第四节 聚敛光线下晶体的光学性质 第五节 油浸法测定晶体的折射率 第六节 晶体名称的确定
第三章 晶体光学基础
一、可见光一般知识
光波是电磁振动在空间的传播。可见光也属于一种电磁 波，各种电磁波间以一定的波长范围相互区别，可见光 的波长范围为390—770nm， 其振动方向和传播方向相互垂直。
1.2 布拉维法则
晶体在生长过程中，晶面的生长速度与其面网密度有 很大关系，二者成反比关系。法国学者布拉维做了总 结：
晶体通常被面网密度大的晶面所包围。
1.3 晶体宏观对称
对称是指物体相等部分有规律的重复。晶体的对称是由其 内部格子构造决定的。 一 晶体的对称操作和对称要素
使物体的相等部分重复所进行的操作称为对称操 作； 在进行对称操作时，所借助的几何要素（点、线、 面）称为对称要素。
只有属于同一对称型的单形才能聚合在一起形成聚形，出现在 同一个晶体上。
1.5晶体定向和结晶符号
晶体的定向：在晶体上选择一个坐标系，选 择的坐标轴称为晶轴(a,b,c或x,y,z轴）， 然后根据晶面在坐标轴上的截距，用一定符 号来表示该晶面在空间的位置。 晶面符号:用晶面在各晶轴上截矩的倒数比， 化简，去掉比号，以（）扩之。 晶体符号:在单形中选择一个代表晶面，把 该晶面改用｛｝扩起来，代表一种单形。
习题及思考题
1．何谓晶体的对称?晶体的对称要素包括哪几种? 2．何谓对称型?划分晶族、晶系的依据是什么？ 3．简单叙述检验晶体有无对称中心的方法。 4. 何谓矿物? 5. 何谓类质同象与同质异象？矿物中存在哪几种类型的水？ 6. 矿物单体有哪几种形态？矿物集合体有哪几种形态？ 7. 何谓自色、他色、假色? 8. 矿物的光学性质、电学性质有哪些，这些性质间的关系如何? 9. 何谓解理、断口，矿物的解理与内部结构的关系？
晶体在外形上可能存在的对称要素如下：
对称面（P）在晶体上可以没有对称面，也可以有一个
或几个。书写时9P
对称轴Ln ：相应的对称操作为绕直线旋转

对称轴Ln,其中n为2、3、4、6。在晶体中不 可能有5次或高于6次的对称轴，这是由于它们 不符合空间格子的规律。
对称中心C：相应的对称操作为对一点的反伸
光密
绝对折射率N:当第一种介质为 真空或空气时得到的折射率。 N>1 折射率N是鉴定矿物晶体最可 靠的常数之一。
光疏
折射率的色散
射入同一介质的光波因波长不同折射率不同 的性质。
同一介质光波的波长与折射率成反比关系。在可见光 中紫色波长最短，红光波长最长，因此同一介质在紫 光中测定的折射率最大，红光最强。 晶体折射率色散能力：指晶体在两种波长中测定的折 射率之差。 为了不受色散的影响，测定折射率时用单色光（黄光）
晶体的连生分为两类：不规则连生和规则连生。 晶体的规则连生主要有三种现象：平行连晶、双 晶、浮生。
两个或两个以上的同种晶体彼此间以平行而 连续的内部构造连生在一起，所有对应的晶 面、晶棱相互平行，单体之间有凹入角，这 种规则连生称为平行连晶，如图所示
两个或两个以上的同种晶体之间按一定的对 称规律相互连结而成的规则连生。外形上是 一个单体为另一个单体的镜象反映，或一个 单体旋转180。后，可与另一个单体重合或 平行，这种连生称为双晶。
类质同象代替观象虽然很普遍，但质点的 代替不是任意的，它有三个基本条件： 1）互相替换的离于或原于半径相等或相近； 2）互相替换的离子类型(或极化性质)相似， 3）互相替换离子的总电价应相等。 类质同象根据质点替换程度不同，可分为：
完全类质同象
构成类质同象替换关系的两种质点(或组分)， 可以任意量互相代替，以至于完全代替。
无机材料岩相学
授课教师：郭巍
2009-09-9
第二章 几何结晶学
1.1 晶体及其性质
一．晶体的概念 晶体是内部质点在三维空间成周期行重复排列的固体， 或者说晶体是具有格子构造的固体。
二 ．空间格子 是表示晶体内部结构质点 重复规律的几何图形。它不等 于晶体内部具体质点的格子构 造，而是从实际晶体内部抽象 出来的无限的几何图形。
层间水是以中性水分子的形式存在于某些层状硅酸盐晶格构造层 之间的水。水的含量不定，受交换阳离子的种类和环境、温 度、湿度的控制。
3. 沸石水 4.结构水 5. 层间水
四 矿物的化学式
表示矿物化学组成的一种形式。
它对于矿物的分类，区分元素在矿物晶格中的状态，了解矿物 的成分、结构、与物理性质之间的关系、甚至推断矿物的形成 条件都具有意义。
二．自然光和偏振光
一切从实际光源发出的原始普通光波，称为自然光，例 如．太阳光、火光、电灯光等。自然光的振动特点是光 波在垂直于传播方向的任意方向上振动，而且是均匀对 称的,即自然光的振动面是任意的，不受限制。 自然光经过反射、折射、双折射及吸收等作用，均可使 其变成只在一定方向振动的光波，这种光波称为偏振光， 简称为偏光。
不完全类质同象 构成类质同象替换关系的两种质点(或组分)， 不能以任意量代替，而是在有限范围内以不 同比例替换。