06628(4)正交偏光系統(tǒng)及實驗

1、第三章. 正交偏光系統(tǒng)下晶體的光學(xué)性質(zhì)1.正交偏光系統(tǒng)的構(gòu)成及光學(xué)特點2.正交偏光鏡間礦片的消光現(xiàn)象及消光位3.正交偏光鏡間礦片的干涉現(xiàn)象及干涉色4.補(bǔ)色法則和補(bǔ)色器5.正交偏光間主要光學(xué)性質(zhì)的觀測和測定1一.正交偏光系統(tǒng)的構(gòu)成及光學(xué)特點PP下偏光鏡AA上偏光鏡正交偏光系統(tǒng)光路圖構(gòu)成：同時使用上、下兩個偏光鏡且其振動方向互相垂直。系統(tǒng)的光學(xué)特點：不放任何礦片時，通過下偏光鏡的光波其振動方向與上偏光鏡的振動方向互相垂直，光波不能通過，視域黑暗。2二.正交偏光鏡間礦片的消光現(xiàn)象及消光位消光現(xiàn)象礦片在正交偏光鏡間呈現(xiàn)黑暗的現(xiàn)象.(一).全消光旋轉(zhuǎn)物臺一周, 均質(zhì)體或非均質(zhì)體垂直光軸切片的消光現(xiàn)象不改

2、變（永久消光).AA上偏光鏡PP下偏光鏡晶體切片3(二). 四次消光二.正交偏光鏡間礦片的消光現(xiàn)象及消光位旋轉(zhuǎn)物臺一周, 非均質(zhì)體晶體非垂直光軸切片的光率體橢圓半徑有四次與下偏光鏡平行的機(jī)會, 故出現(xiàn)四次消光現(xiàn)象.消光位:非均質(zhì)體非垂直光軸切片在正交偏光鏡間處于消光現(xiàn)象時的位置.注意:礦片處于消光位時的意義PP下偏光鏡晶體切片AA上偏光鏡4三. 正交偏光鏡間礦片的干涉現(xiàn)象非均質(zhì)體晶體非垂直光軸的礦片, 其光率體橢圓半徑與上下偏光鏡振動方向斜交時(即礦片不在消光位時), 透過晶體分解的兩束光波將發(fā)生干涉作用. (1)兩束光波的頻率相等.(2)兩束光波具有固定的光程差.(3)兩束光波在同一平面內(nèi)振

3、動.1. 光波發(fā)生干涉作用的條件如果兩束光波具備上述條件將發(fā)生干涉作用. 5PP下偏光鏡晶體切片AA上偏光鏡K1K2K1K2光率體橢圓半徑與PP/AA斜交時的光路圖(A)和矢量分解圖(B)ABK2K1PPPPAAPPK1K2K1K1K2K2K1K26K1K2K2K1K1PP透出下偏光鏡進(jìn)入礦片后透出礦片進(jìn)入上偏光鏡K2K1PPA (3)A (4)(1)(2)B (3)B (4)AAAAK2 K”K”R=（2n+1）l2B:R=2nA:l2正交偏光鏡間偏光矢量分解平面示意圖(入射光波垂直屏幕)2.正交偏光鏡間光波的干涉作用及控制因素光源為單色光72. 正交偏光鏡間光波的干涉作用及控制因素如果光源

4、為單色光，則當(dāng)光程差等于單色光半波長的偶數(shù)倍時（R=2n /2）,干涉的結(jié)果是互相抵消而變黑暗; 光程差等于單色光半波長的奇數(shù)倍（R=（2n+1）/2）時, 干涉的結(jié)果是互相迭加，使亮度增強(qiáng).如果光程差介于二者之間，干涉的結(jié)果介于黑暗與最亮之間.顯然,光程差對干涉作用的結(jié)果起主導(dǎo)作用. 光程差 R = d8K1PPAAAAPPn1n2n1n2KKKKK2K1K2OOK1/ K2 / K1/ K2 / 礦片上光率體橢圓半徑K1, K2和上 / 下 偏光鏡振動方向的夾角大小與光波振幅大小的關(guān)系示意圖A: 450 位置B: 非450 位置 450位置:2. 正交偏光鏡間光波的干涉作用及控制因素礦片的

5、光率體橢圓半徑與上下偏光鏡成450角時, 礦片最明亮.9PP轉(zhuǎn)物臺45PPAPPAPPAAAAAA在450位置時光率體橢圓半徑分布示意圖10四.干涉色及干涉色色譜表1. 干涉色及其成因如果光源為單色光,隨著光程差的逐漸增大,將依次出現(xiàn)明亮相間的干涉條帶.干涉條帶的寬窄取決于單色光的波長.改變光程差的方法是利用石英楔.如果光源為白光,干涉結(jié)果就是一系列復(fù)雜彩色條帶的組合。即稱為干涉色. 11第一級序第二級序第三級序第四級序及更高序紅色橙色綠色藍(lán)色靛色紫色黃色=700 (mn)=620=410=450=470=515=56020040060080010002000R:不同波長單色光隨光程差改變所產(chǎn)

6、生的明暗相間的干涉條帶12132. 干涉色級序及各級序特征四.干涉色及干涉色色譜表(1).干涉色色序:若用白光做光源, 在正交偏光鏡間緩慢推入石英楔,隨著石英楔的慢慢推入,光程差連續(xù)地增大, 視域內(nèi)出現(xiàn)的干涉色由低到高有規(guī)律的變化, 干涉色這種有規(guī)律的變化叫做干涉色色序.(2)干涉色級序(四-五個級序):要記住第一級序：暗灰-灰白-淺黃-亮黃-橙-紫紅第二級序：藍(lán)-藍(lán)綠-綠-黃-橙-紅第三級序：藍(lán)綠-綠-黃-橙-紅-粉紅第四級序：粉紅-淺綠-淺橙,色淺且混雜.高級白干涉色：與珍珠表面類似的亮白色.影響因素光程差R=d14暗灰灰白淺黃橙紫紅藍(lán)藍(lán)綠綠黃橙紅藍(lán)綠綠黃橙紅粉紅淺綠3.干涉色色譜表15四

7、.干涉色及干涉色色譜表4.異常干涉色一般說來,同一礦物對不同波長單色光的雙折射率大小是不相等的,即礦物出現(xiàn)雙折射率色散.因此,不同波長單色光通過非均質(zhì)體非垂直光軸切面后的光程差也不同,結(jié)果出現(xiàn)干涉色色譜表上沒有的干涉色,稱為異常干涉色.例如:綠泥石的普魯士藍(lán)異常干涉色.16五.補(bǔ)色法則和補(bǔ)色器在正交偏光鏡間的450位置,放置兩個互相重迭的非均質(zhì)體礦片(垂直光軸方向切片除外), 光通過這兩個礦片后,它們總的光程差增減的法則.補(bǔ)色法則示意圖Np1Ng1Np2Ng2Np2Ng2Np1 Ng1R總 = R1+ R2R總 = R1- R2同名半徑 平行異名半徑 平行17(1).同名半徑平行,干涉色級序升

8、高R總=R1- R2， R總有三種情況:R總 R1,R總 R1, R總 R2: 干涉色級序介于原來兩個礦片之間R總 R2: 干涉色級序介于原來兩個礦片之間.(2).異名半徑平行,干涉色級序降低.R總=R1+ R2， 故 R總 R1 , R總 R2. 干涉色級序升高.五.補(bǔ)色法則和補(bǔ)色器 補(bǔ)色法則 R1=R2, R總= 0, 此時視域內(nèi)變黑暗,這種現(xiàn)象稱消色.18五.補(bǔ)色法則和補(bǔ)色器 補(bǔ)色器在兩個礦片中，如果一個礦片的光率體橢圓半徑名稱及光程差為已知，則可根據(jù)補(bǔ)色法則測出另一礦片的光率體橢圓半徑名稱及光程差. 所謂補(bǔ)色器就是已知光率體橢圓半徑名稱及光程差的礦片. 幾種常見的補(bǔ)色器：石膏試板: 光

9、程差約 550(nm)，正交偏光鏡間呈一級紫紅的干涉色. 它可使正交偏光鏡間礦片的干涉色級序升降一個級序.19五.補(bǔ)色法則和補(bǔ)色器 幾種常見的補(bǔ)色器：云母試板: 光程差約147nm，相當(dāng)于黃光的四分之一波長,正交偏光鏡間呈一級灰白的干涉色.它可使正交偏光鏡間礦片的干涉色級序升降一個色序.石英楔: 光程差一般為 0 - 1680(nm),在正交偏光鏡間由薄至厚可以依次產(chǎn)生 1 - 3 級干涉色.若在礦片上由薄至厚緩慢地推入石英楔，同名半徑平行時,礦片干涉色升高；異名半徑平行時，礦片干涉色逐漸降低,當(dāng)推至石英楔與礦片的光程差相等處， 礦片消色而使視域變黑暗,由此可測出礦片的干涉色級序.20實驗三.

10、干涉色級序雙折射率的測定實驗?zāi)康恼莆?-3級干涉色級序和高級白干涉色的特征學(xué)會使用補(bǔ)色器觀察礦片干涉色的升降變化學(xué)會測定礦片光率體橢圓半徑的方向和名稱學(xué)會測定最高干涉色級序和雙折射率的方法實驗內(nèi)容在正交偏光鏡間緩慢地插入石英楔,觀察1-3級干涉色級序和高級白干涉色的特征利用補(bǔ)色器測定礦片光率體橢圓半徑的方向和名稱利用楔形邊法判斷橄欖石或輝石的干涉色級序利用石英楔測定橄欖石或輝石的干涉色級序并在色譜表上查處其雙折射率.21將欲測礦物切片置于視域中心，轉(zhuǎn)動物臺使其消光，此時礦片的光率體橢圓切面的長、短半徑方向和上、下偏光鏡的振動方向一致。轉(zhuǎn)物臺450，此時礦片的光率體橢圓切面的長、短半徑方向和目鏡

11、十字絲（代表上、下偏光的振動方向）成450角,，此時礦片的干涉色最亮。從試板孔插入試板，觀察礦片的干涉色變化，如果干涉色降低，異名半徑平行；如果干涉色升高，則為同名半徑平行。試板上的光率體橢圓半徑名稱和方向是已知的，根據(jù)補(bǔ)色法則可確定出礦片上光率體橢圓半徑的名稱和方向。 注意：根據(jù)礦片干涉色的高低選擇適當(dāng)?shù)脑嚢? 礦片光率體橢圓半徑方向和名稱的測定22消光位加入試板干涉色升高 同名平行P轉(zhuǎn)物臺45加入試板干涉色降低 異名平行PPPPPAPPA光率體橢圓半徑名稱測定231.楔形邊目估法顆粒必須具有楔形邊，且最外邊為一級灰白干涉色，向里逐漸升高，并且該顆粒具有最高干涉色。2.石英楔測定法（1）選擇

12、干涉色級序最高的切片，置于視域中心，旋轉(zhuǎn)物臺使其消光。（2）旋轉(zhuǎn)物臺450,使其光率體橢圓切面長、短半徑（Ne和No或Ng和Np）和目鏡十字絲（上、下偏光振動方向） 成45角，此位置干涉色最亮。（3）從試板孔緩慢推入石英楔，觀察礦片干涉色變化，若干涉色級序逐漸升高，說明同名半徑平行，不能測，只有轉(zhuǎn)物臺90，使它們異名半徑平行。才能測。 最高干涉色級序的測定24（4）緩慢推入石英楔,礦片干涉色級序逐漸降低,直到礦片消色為止. 然后緩慢拉出石英楔,直到全部拉出為止,注意觀察礦片干涉色的變化, 如果期間出現(xiàn)一次紅帶，則礦片的干涉色為二級, 出現(xiàn)n次紅帶則其干涉色為n+1級.另一種觀測方法:當(dāng)?shù)V片消色

13、時, 可以移開礦片 (此時視域內(nèi)呈現(xiàn)原來礦片的干涉色)，然后再緩慢地拉出石英楔,直到全部拉出為止, 注意觀察出現(xiàn)的紅帶數(shù)目，如出現(xiàn)n次紅帶，則其干涉色為n+1級。 最高干涉色級序的測定2.石英楔測定法254590(1)(2)(3)用石英楔測定干涉色級序示意圖26 最大雙折射率值測定根據(jù) R = d, 雙折射率 = R/d， 因此，只要測定出礦物的最高干涉色級序和礦片厚度，即可以求出值的大小。1. 光程差R的測定（就是干涉色級序的測定）2. 薄片厚度的測定（一般為0.03mm）3. 代入公式進(jìn)行計算或查干涉色色譜表即可.27實驗四.消光類型 消光角和延性符號的測定實驗?zāi)康恼J(rèn)識消光類型學(xué)會消光角和

14、延性符號的測定方法認(rèn)識雙晶的特點實驗內(nèi)容觀察黑云母或白云母的平行消光并測定起延性符號觀察普通角閃石的對稱消光及斜消光類型;測定其消光角,即在(010)切面上測定CNg雙晶的觀察28一. 消光類型(一). 消光類型的含義:指礦片處于消光位時, 礦片的解理縫, 雙 晶縫, 或晶體的輪廓(它們與結(jié)晶軸有一定的關(guān)系)等與目鏡十字絲(代表上/下偏光的振動方向)的相互關(guān)系.(二). 消光類型的劃分:(1). 平行消光: 礦片處于消光位時,其解理縫,雙晶縫或晶棱等與目鏡十字絲之一平行.(2). 對稱消光: 礦片處于消光位時, 它的兩組解理縫,兩個晶面跡線或兩組雙晶縫夾角的角平分線與目鏡十字絲平行.(3).

15、斜消光: 礦片處于消光位時, 其解理縫,雙晶縫或晶棱等與目鏡十字絲斜交.29平行消光對稱消光斜消光一. 消光類型各種消光類型示意圖30一. 消光類型(三). 消光類型的影響因素礦片的消光類型取決于礦物的光性方位和切面方向,不同晶系礦物的消光類型具有各自的特征.1. 中級晶族:多數(shù)切面為平行消光和對稱消光,斜消光的切面少見.2. 斜方晶系:多數(shù)切面為平行消光和對稱消光,少數(shù)切面出現(xiàn)斜消光.消光角大多較小.3. 單斜晶系:不同切面的消光類型可能不同. 例如Nm平行b軸的角閃石: 在(100)面上為平行消光;在(001)面上為對稱消光; 在(010)面上為斜消光(在該切面上,Ng軸與C軸共面, 故可

16、以測定 CNg).4. 三斜晶系:多數(shù)切面為斜消光.31二.消光角及其測定方法(一). 消光角的表示方法消光角一般以結(jié)晶軸與光率體橢圓半徑之間的夾角表示.對單斜晶系而言,包含Ng,Np軸和a,c結(jié)晶軸的光軸面大多與(010)面平行,因此通?？梢栽?010)面上測定光率體主軸與結(jié)晶軸之間的夾角.例如,單斜輝石或普通角閃石即在(010)上測定其消光角(cNg).32(二). 單斜輝石和角閃石消光角的測定方法1. 選擇合適的定向切面 與光軸面平行的(010)面的特征: 有一組解理 (代表c軸方向);多色性最明顯;干涉色最高;錐光下具閃圖.2. 將礦片置于視域中心, 旋轉(zhuǎn)載物臺至消光位.3. 測定光率

17、體橢圓半徑名稱, 即確定Ng的方向.4. 測定解理縫和Ng的夾角,即cNg.(見圖示).33Ng縱絲（1）解理縫縱絲（2）消光位a45b1c1dc2定軸名45b2單斜輝石或角閃石消光角的測定步驟示意圖34三. 延性符號及其測定 延性符號含義: 指一向延長的針柱狀礦物的延長方向與其光率體橢圓長短半徑的關(guān)系. 延性符號描述: 如果礦物的延長方向和長半徑平行或兩者交角小于450, 則稱正延性; 如果礦物的延長方向和短半徑平行或兩者交角小于450, 則稱負(fù)延性. 延性符號測定: 對于斜消光的礦物, 只要測出消光角的大小,即知其延性符號.對于平行消光的礦物, 延性符號的測定方法見下頁圖. 注意: 有時延性正負(fù)不分.例如礦物的延長方向平行Nm軸; 礦物的延長方向與長短半徑的交角為450.35A 消光位B 正延性C 負(fù)延性 干涉色 升高 干涉色 降低晶體延性符號測定步驟示意圖36四. 雙晶的觀察礦物的雙晶指同一晶體由兩個或多個單體連生在一起.(一). 雙晶的表現(xiàn)形式不同單體的光性方位不同,因此在正交偏光鏡間表現(xiàn)為相鄰兩單體不同時消光, 呈現(xiàn)一明一暗的現(xiàn)象.雙晶逢: 雙晶兩單體的結(jié)合面稱為雙晶結(jié)合面,雙晶結(jié)合面與薄片平面的交線稱雙晶逢,當(dāng)雙晶結(jié)合面與薄片平面法線一致時,雙晶逢最細(xì)最清楚.在00或450位置: 當(dāng)雙晶結(jié)合面與薄片平面法線一致時, 不顯雙晶.37四. 雙晶的觀察(二).