晶体光学基础1

光线垂直矿片上表面入射并垂直反射； 材料光学显微分析的主要方式。 理论：《不透明矿物的晶体光学》
2.1 反光显微镜下矿物的部分光性 （1） 反射力与反射率
反射力——矿物的结晶面或抛光面对光线的反射能力。
显微镜下表现为矿物抛光面的明亮程度：灰度。 （不透明矿物属吸收性介质：仅存在吸收和反射而无透射）
（1） 单偏光下： （2） 正交偏光下： （3） 锥光下：
矿物的光性鉴定步骤
2. 材料的显微组成和结构分析（岩相分析，微米尺度）：
多在反光下进行（光片易于磨制及材料原结构易于保持）。 内容主要为：矿物和孔隙的形态、大小、数量（半定量） 及分布。
试述光学显微分析的基本原理和功能， 试述光学显微分析的基本原理和功能，并举例说明 其在无机非金属材料生产与研究中的应用。 其在无机非金属材料生产与研究中的应用。
（3）由于试样的原结构在光片制备过程中不易受到破坏， 由于试样的原结构在光片制备过程中不易受到破坏， 所以， 宜在反光下进行。 所以，显微结构分析和定量分析宜在反光下进行。
透射光下：薄片；
光线垂直矿片下表面入射并透出矿片； 主要用作矿物的光性鉴定，也可进行显微观察。 理论：《晶体光学》
反射光下：光片；
光性正负：
－）
晶体光学基础小结
1.光的折射与晶体的折射率
现象、本质、相互关系及影响因素（质点的种类与排列方式）。 2.光率体的定义及意义 . 定义：用来表示晶体中任意一点处光的振动方向与相应折射率之间关 系的光性示性体。 意义：通过光波振动方向与相应折射率之间的关系将光波在晶体中的传 播与晶体的光性联系起来，使对晶体光性的研究可以用光率体描 述。 3. 各类晶体对应的光率体形状、主切面（包括切面名称、形状、半 径/轴名、双折率）及光性正负。 4.光性方位 矿物结晶轴与光率体主轴之间的关系（一轴晶和二轴晶矿物）
思 考 题
1. 作出二轴晶光率体的主切面。 2. 何谓矿物的光性方位？矿物的光性方位有何实际意义？ 3.设普通角闪石Ng=1.701，Nm=1.691，Np=1.665，Nm=Y, Ng∧Z=30°,β=106°。确定普通角闪石的光性符号，作 出各主轴面上的光性方位图。
光率体和光性方位的意义
光率体
的颜色称为反射色，也称为表色。 如：黄铁矿呈浅黄色，磁铁矿则呈淡黄红色。
反射率多色性：非均质体矿物的反射色色调和浓度（深浅） 随测定方向的不同而变化的性质称为反射多色性。
（无色的矿物可发生灰度的变化，但严格地说其不属于反射多色性）
（3） 内反射
入射光照射到矿片上，部分光线可能进入矿物内部，并 从其到达的不同介质的分界面处（解理、裂隙、空洞、包裹 体等等）被反射回来，此现象称为内反射。
1.3.1 单偏光下晶体的主要光学性质
矿物在单偏光镜下的主要光性有：
• 晶形与解理
与矿物的结晶习性有关的特征
• 颜色与多色性
颜色：与矿物对白光中各色光的选择性吸收有关。 多色性：还与矿片的双折率有关。
• 边缘、贝壳线、糙面、突起和闪突起
与矿物自身折射率、双折率及其与树脂折射率 之差有关的特征。
(2) 薄片中矿物的颜色和多色性
2
反射偏光显微分析
指借助反光显微镜对材料光片进行岩相分析。
特点： 特点
（1）不透明矿物的光性鉴定技术。但反光下矿物的光性特 不透明矿物的光性鉴定技术。 征远没有在透光下丰富； 征远没有在透光下丰富； 测定、 （2）特殊的鉴定技术，如：反射率和显微硬度测定、 特殊的鉴定技术，
蚀象技术等等； 染色和蚀象技术等等；
经内反射的光可能是白光，也可能带有颜色 称为内反射色， 也称为体色。
（4）非均质效应
由于物镜或多或少的聚敛作用使均质体在正交反射偏光 下呈现暗淡亮光且旋转不变的现象。
（5） 偏光色效应
非均质体矿物使反射偏光发生变化，旋转物台，透出上 偏光镜的光线亮度发生规律的明暗变化，有些矿物还有颜色 的变化（此称为偏光色）的现象称为偏光色效应。
Ng、Nm和Np表示，即：
Ng > Nm > Np
有关二轴晶光率体的的几个概念（2）
光轴面 包含两根光轴的光率体切面，即NgNp主轴面，用 AP表示； 锐角，用2V表示； 光轴角 两光轴所夹锐角 锐角 Bxa 两光轴所夹锐角（即光轴角）的角平分线； 锐角 即光轴角） Bxo 两光轴所夹钝角 钝角的角平分线，显然有Bxa⊥Bxo。 钝角 ⊥
1.2.2 岩矿制片基本步骤
薄片的制作步骤 切片：20×15×3mm左右、 粗磨：用较粗磨料将矿片一面磨平； 细磨：用较细磨料逐级将此面磨光； 粘片：用环氧树脂将磨光面粘在玻片上； 重复上述粗磨、细磨，将矿片的另一面磨
薄、磨光至0.03mm； 盖片：在此磨光面上粘上盖玻片。
光片的制作步骤 前三步骤与薄片相同；注意切片厚度约为10mm 抛光：用抛光膏将磨光面在抛光机上抛光。
不同矿物的折射率是不同的；同一矿物的折射率也将随其结构对称程度不同 而变化，即在矿物的不同结构方向上对应着不同的折射率。 光在晶体中的传播特点取决于晶体中质点的种类（性质）和排列。 本质在于矿物的折射率和光在晶体中的传播特点是光与矿物作用的结果。
小
结
光率体：用来表示晶体中任意一点处光的振动方向与
相应折射率之间关系的光性示性体。
光学显微分析小结 1. 矿物的光性鉴定：
主要是透明矿物鉴定：理论为“晶体光学”，通过 矿片在偏光显微镜下呈现的光学现象差异将其识别出来。
反光下可通过矿物的形态、灰度（反射能力）及一些特殊的技术（显微 硬度、染色等）对矿物进行识别。
晶体光学基础
光在晶体中的传播 光率体 光性方位
矿物薄片在偏光显微镜下的主要光性
多色性和吸收性是与双折射有关的性质，所以，是通过旋转物 台观测的。如： 电气石：No=深蓝色，Ne=浅紫色； No>Ne 角闪石：Ng=深蓝/绿色，Nm=绿色，Np=浅黄绿色； Ng>Nm>Np
(3) 薄片中矿物的边缘、贝壳线、糙面和突起 边缘：矿物晶粒或颗粒边缘呈现的暗黑色轮廓线 边缘 贝壳线：矿物边缘附近的一条比较明亮的细线 贝壳线 糙面：矿片中某些矿物表面呈现的粗糙或麻点状 糙面
非均质体矿物不一定都有偏光色，但有偏光色的矿物一定是非均质 体。
（6）反射贝克线
由不同硬度的矿相边界面上的倾斜反射光形成的亮线称 为反射贝克线。提升镜筒，亮线移向软矿物。
利用反射贝克线很易区别碱性耐材中较硬的M2S和较软的CMS、较 硬的铁酸镁型固溶体和较软的铁酸二钙；区别较硬的刚玉和较软的莫来 石。
小
二轴晶光率体： 形状：三轴椭球体 主切面：5种
结
∥AP切面；⊥Bxa切面； ⊥Bxo切面； ⊥OA切面
； 斜交切面（可进一步分为半任意和任意∥AP 切面上）； Bxa＝Ng ＝ Bxa＝Np ＝ 或 或 Ng－Nm > Nm－Np Ng－Nm < Nm－Np （＋ （
颜色—矿物在薄片中呈现的颜色，由是矿物对白光中各 颜色 由是矿物对白光中各 色光波的选择性吸收的结果。 色光波的选择性吸收 多色性—由于光波的振动方向不同，而使非均质体矿片 多色性 颜色发生改变的现象； 颜色发生改变 吸收性—由于光波的振动方向不同，而使非均质体矿片 吸收性 颜色深浅发生改变的现象。 颜色深浅发生改变
均质体光率体：形状：圆球体
主切面：圆切面
一轴晶光率体：形状：旋转椭球体
主切面： ⊥OA切面；∥OA切面；斜交OA切面 光性正负： Ne > No （＋） Ne < No （－）
以及主切面对应的双折率大小。
思考题
1. 为什么晶体的折射率与光波在晶体中的振动方向有关？ 2. 什么叫光率体的主切面？ 3. 当入射光波为偏光，而且其振动方向平行于（与入射方向垂 直的） 光率体椭圆切面半径之一时，光波进入晶体后的情 况如何？如果入射偏光的振动方向与光率体切面半径斜 交，光波进入晶体后的情况又将如何？ 4. 作出四方晶系矿物⊥Z 晶轴和∥Z 晶轴切片上对应的光率 体切面。 5. 莫来石是斜方晶系矿物，测得其各晶轴对应的折射率分 别为： ∥X ：N＝1.642；∥Y ：N＝1.644； ∥Z ：N＝ 1.654。试作出莫来石的光率体。
2.2 材料显微组成与结构的定性观察
由于光片制备相对简单，且试样的原结构在光片制备 过程中不易受到破坏，因此，材料的显微结构分析比较适 宜在反光显微镜下进行。——定性观察：
组成矿物的形态、晶/颗粒大小、数量及分布 孔隙的形态、大小、数量及分布
这些是光学显微分析的主要内容，在透射和反射光下均可进行观测。 只是由于材料光片的制备较薄片简单、材料结构在制片过程中不易破坏、 对于岩相组成和粒/孔径分布测定光片的代表性更好等等，所以，除非需要 对材料中的矿物进行光性鉴定、或矿物某些必须观察的光学特征在透光下 更明显等，否则，材料的光学显微分析多在反光下进行。
几个重要的基本概念（1）
光学各向同性： 光学各向同性 晶体的折射率不随光波振动方向不同而异的性质。 光性均质体 均质体： 均质体 具有光学各向同性的晶体。如：等轴晶系矿物和非晶态 矿物。 光学各向异性： 光学各向异性 晶体的折射率随光波振动方向不同而异的性质。 光性非均质体 非均质体： 非均质体 具有光学各向异性的晶体。如：中级晶族和低级晶族矿 物.
2.3 材料岩相组成的定量分析 目估法
一种岩相组成的半定量方法。根据各岩相组 分在镜下视域中的形态、大小和分布，估计出它 们所占的面积百分比。
2.4 反光显微镜下的蚀象技术
用一定的化学试剂对光片抛光面进行处理，使由 于抛光作用形成于光片表面的极薄的均质性变质层溶解， 从而使材料的显微结构真实而清晰地显露出来；此外， 由于侵蚀可使某种矿物呈现特殊的颜色，因而可作为矿 物的鉴定手段。
人为构造出的，并不真实存在； 用来反映光射入晶体（光与晶体相互作用）后晶体光性的变化规律， 这是通过正确建立晶体与光率体之间关系（光性方位）后实现的。