錐光系統(tǒng)下晶體的光學性質

第五章.錐光系統(tǒng)下晶體的光學性質第一節(jié).錐光系統(tǒng)的裝置及特點在正交偏光系統(tǒng)的基礎上，加入聚光鏡并將其提升到最高位置，換用高倍物鏡，推入勃氏鏡或去掉目鏡，便構成了錐光系統(tǒng)。(一).錐光系統(tǒng)的裝置(二).加入聚光鏡的作用把透過下偏光鏡的平行偏光轉變成錐形偏光,并使錐形光束的焦點正好位于在薄片的下表面,以倒錐形光束進入礦片.平行偏光通過聚光鏡轉為錐形偏光示意圖錐形偏光束的特點:

除中央一條光波垂直入射礦片外,其余各光波均是傾斜入射礦片，而且愈外傾角愈大，通過礦片的距離也愈長.聚光鏡礦片平行偏光錐形偏光A.立體圖B.側示圖C.俯視圖通過聚光鏡在薄片中產生的錐形光束bacedc′d′e′a′b′bacedc′d′e′a′b′Oabcdea′b′c′d′e′10°30°120°低倍中倍高倍(二).高倍物鏡的作用能接納較大范圍的傾斜光波不同倍數(shù)物鏡能接納的錐光范圍示意圖(四).加入勃氏鏡或去掉目鏡的作用錐光鏡下觀察到的干涉圖，其成象位置在物鏡的后焦平面上，去掉目鏡，能直接觀察鏡筒內物鏡的后焦平面上的干涉圖實象，其圖形雖小，卻很清晰。不去掉目鏡，則必須推入勃氏鏡才能看到干涉圖.此時，勃氏鏡與目鏡聯(lián)合組成一個寬角度望遠鏡式的放大系統(tǒng)，其物鏡前焦平面恰在干涉圖的成象位置，可看到放大的干涉圖圖象。其圖形雖大，但較模糊。第二節(jié).干涉圖及其特點/成因/應用一.錐形偏光束通過礦片產生的光學現(xiàn)象(干涉圖)均質體:光學性質各方向一致，任何方向的入射光都不發(fā)生雙折射,在正交偏光鏡間全消光.非均質體:光學性質隨方向而異,垂直不同入射光波的光率體橢圓切面不同,當許多不同方向入射光波同時通過礦片后,到達上偏光鏡所發(fā)生的消光與干涉效應也各不相同.干涉圖:

在錐光鏡下觀察到的是錐形偏光束中,各個不同方向的入射光波，通過晶體到達上偏光鏡后產生的消光和干涉現(xiàn)象的總和,它們構成一種特殊的圖形,稱為干涉圖(干涉象).注意:

干涉圖不是物體本身的映象.第二節(jié).干涉圖及其特點/成因/應用二.影響干涉圖的因素在非均質體中,垂直錐形偏光束中各入射光波的光率體橢圓半徑在礦片平面上的分布(波向圖)是影響干涉圖的主要因素.不同軸性或不同方向的光率體橢圓半徑在礦片平面上的分布情況,可以用球面投影的方法作出(推導過程略).不同軸性或不同切片方向的礦片的波向圖不同,因此,它們的干涉圖特點也不同.第三節(jié)一軸晶干涉圖(1)垂直光軸切面(2)斜交光軸切面(3)平行光軸切面(一).垂直光軸切面的干涉圖干涉圖由一個黑十字和同心環(huán)狀干涉色色圈組成.旋轉物臺360o,干涉圖不變化.黑十字交點位于視域中心,是光軸的出露點，兩條黑帶分別平行上下偏光的振動方向.干涉色色圈從中心向外越來越密,且干涉色級序升高(干涉色色圈的多少取決于礦物的雙折率和礦片的厚度).一軸晶垂直光軸切面的干涉圖示意圖1.特點2.垂直光軸切面干涉圖的成因(1).黑十字成因:在垂直光軸切面波向圖中,黑十字范圍內的光率體橢圓半徑在礦片平面上的分布與上/下偏光鏡的振動方向平行或近似平行,故在正交偏光鏡間出現(xiàn)消光而出現(xiàn)黑十字.A.垂直光軸切面干涉圖B.垂直光軸切面波向圖NoNoNe’Ne’(2).干涉色色圈成因:由黑十字交點(光軸出露點)向外,光波通過礦片的距離逐漸增大,雙折率也逐漸增大,既光程差逐漸增大,所以形成逐漸增高的干涉色色圈.(3).旋轉物臺360o:波向圖不變化,故干涉圖也不發(fā)生變化.鑒別軸性、切片類型、測定光性符號、測定No的折射率或No的顏色。3.垂直光軸切面干涉圖的應用A.Ne’和No的方位一軸晶垂直光軸切面光性符號測定示意圖NoNe′升Ne′No升NoNe′降Ne′No降B（+）C（-）NoNe′升Ne′No升NoNe′降Ne′No降NoNe′Ne′NoNoNe′Ne′No(二).斜交光軸切面的干涉圖1.小角度斜交光軸切片的干涉圖

0°45°90°135°特點:

光軸出露點雖不在視域中心，但仍在視域之內，由不完整的黑十字和干涉色環(huán)組成。四個象限的位置仍能分辨，光軸的出露點圍繞十字絲交點作圓周運動，黑臂作上下、左右平行移動。其應用:

同垂直光軸切面干涉圖小角度斜交光軸切片干涉圖中黑帶移動規(guī)律示意圖小角度斜交光軸切片干涉圖應用小角度斜交光軸切片光性符號測定示意圖Ne′NoA.（+）Ne′NoB.（-）45°22.5°90°0°大角度斜交光軸切片干涉圖中黑帶移動規(guī)律示意圖特點:光軸出露點（黑十字交點）不在視域之內，視域之內只見一條黑臂及部分干涉色環(huán)。轉動物臺,黑臂作上下、左右平行交替移動。它的應用：當確知光軸出露點的方位，并能判斷象限時，可以用來測定光性正負。2.大角度斜交光軸切片干涉圖（+）大角度斜交光軸切片干涉圖應用示意圖（-）Ne’Ne’NoNo三.平行光軸切面干涉圖1.干涉圖特點：(1).當?shù)V片處于00位時:視域中為一粗大而模糊的黑十字，幾乎占滿視域，只在四個象限邊緣出現(xiàn)干涉色.稍轉物臺（12o-15o），黑十字從中心分裂，并沿光軸方向迅速逸出視域,因變化迅速,故稱為瞬變干涉圖或閃圖.其成因可用平行光軸切面波向圖解釋.A.平行光軸切面干涉圖B.平行光軸切面波向圖AA光軸方向AAPP光軸方向光軸光軸A.平行光軸切面干涉圖B.平行光軸切面波向圖1.干涉圖特點：(2).當?shù)V片處于450位時:視域最亮.如果礦物的雙折率較大,則在相對的象線內出現(xiàn)對稱的雙曲線形干涉色色帶,且在光軸所在的兩個象線內,干涉色由中心向兩邊逐漸降低,其它兩個象線內,干涉色由中心向兩邊逐漸生高.如果如果礦物的雙折率較小,則只出現(xiàn)一級灰干涉色.成因可用平行光軸切面450位波向圖解釋.PP光軸45oA(-)PP光軸B(+)P平行光軸切面干涉圖測定光性符號示意圖2.平行光軸切面干涉圖的應用當軸性已知時,可以確定切片類型和光性符號Ne=淺黃綠色No=褐綠色PPNeNoPPNeNo平行光軸切面測定多色性公式示意圖2.平行光軸切面干涉圖的應用繪圖說明石英C軸切面干涉圖特征并測其光性符號（7）.觀察（8）（9）（10）干涉圖特征，并確定切面類型、光軸（C軸）方向

光性符號（10號片用石英楔測）實驗內容

注意:

正確使用錐光裝置,掌握高倍鏡的使用方法第五章.錐光系統(tǒng)下晶體的光學性質第三節(jié).二軸晶干涉圖主要切片類型：1.垂直銳角等分線切面干涉圖※2.垂直光軸切面干涉圖(常用)3.斜交光軸切面干涉圖4.垂直鈍角等分線切面干涉圖5.平行光軸面切面干涉圖(常用)NmNmNgNpNmNmNgNpNgNgNg=BxaNp=BxaOANmNpNpOAOAOAOAOAOAOANmNpNmNg⊥OA切面∥AP切面⊥Bxa（+）切面⊥Bxa（）切面二軸晶礦物主要切片類型示意圖NmNmNgNpNmNmNg`Np`Ng`NgNgNgNg`Ng`NpNpNpNmNmNmNpNpNg⊥Bxo（+）切面⊥Bxo（）切面⊥AP的斜交（+）任意斜交（+）二軸晶礦物主要切片類型示意圖一.垂直銳角等分線切面干涉圖(1).在0o位置時由一個黑十字及“∞”字形干涉色色環(huán)組成.黑十字交點在視域中心,為Bxa出露點.黑十字的兩條臂粗細不等，光軸面跡線方向黑臂較細，且在兩光軸出露點處最細；Nm方向黑臂較粗.“∞”字形色環(huán)以兩個光軸為中心，干涉色向外逐漸升高,當?shù)V片雙折射率很低時，四個象限只有灰白干涉色而無干涉色色環(huán).(2).轉動物臺時黑十字逐漸分裂為一對雙曲線形的黑臂。(3).在45o位置時，雙曲線形的彎曲黑臂頂點相距最遠，頂點的距離與光軸角的大小成正比，雙曲線的頂點即光軸的出露點，其連線方向為光軸面跡線，中點為Bxa出露點。1.垂直銳角等分線切面干涉圖特點(4).90o位置時黑臂完全復原為黑十字，只是光軸面及Nm方向互換了位置一.垂直銳角等分線切面干涉圖2.垂直銳角等分線切面干涉圖的成因拜-弗定律:光波沿任意方向射入二軸晶礦物中,垂直此入射光波的光率體橢圓半徑,必定是入射光波與兩個光軸所構成的兩平面夾角的兩個平分面與率體橢切面的二交線方向.應用到垂直銳角等分線切面上即:垂直任一入射光波的光率體橢圓半徑,必定是入射光波出露點與兩個光軸出露點聯(lián)線所構成的兩個夾角的角平分線方向.拜-弗定律平面示意圖+++光軸光軸+垂直Bxa切片不同位置的波向圖2.垂直銳角等分線切面干涉圖的成因A.0o

位置B.45o

位置PC.90o

位置PAAPPAAPAAPP（1）確定軸性及切片類型（2V小于45o）（2）測定光性符號（3）測定光軸角大小.3.垂直Bxa切面干涉圖的應用

測定光性符號的理論依據(jù)(1).Bxa=Ng（Bxo=Np)正光性;Bxa=Np（Bxo=Ng）負光性.(2).在450位置時,Bxa和Bxo的投影方位.(見下頁圖示)二軸晶垂直Bxa切面干涉圖中,在光軸面與薄片平面交線方向,光率體橢圓長短半徑的分布方位示意圖NmNmNmNmNp/

NpNgBxaBxo光軸Bxa=Ng（+）銳角區(qū)NmNmNp/Ng光軸面跡線NmNmBxaBxoNgNmNp′NmNmNmNg/光軸Bxa=Np（-）銳角區(qū)NmNmNmNp′Ng/

光軸面跡線NmNm二軸晶垂直Bxa切面干涉圖中光率體要素分布(A)和Bxa/Bxo的投影方位(B)Bxa投影方向Bxo投影方向Bxa投影方向NmNmNm(B)AP銳角區(qū)Nm鈍角區(qū)鈍角區(qū)(A)利用垂直Bxa切片干涉圖測定光性符號示意圖

光性符號測定方法Bxa=Ng（+）Bxa=Np（-）Nm銳角區(qū)鈍角區(qū)鈍角區(qū)NmNpNmNg二.垂直一個光軸切面的干涉圖1.干涉圖特點：相當于垂直Bxa干涉圖的一半.光軸出露點位于視域中心.隨著物臺的轉動,干涉圖變化特點如下:(1).在0o位置時,光軸與上下偏光振動方向平行，出現(xiàn)一條直的黑臂及卵形干涉色環(huán)，黑臂最細的地方為光軸出露點.(2).轉動物臺黑臂逐漸發(fā)生彎曲.(3).至45o位置時，黑臂彎曲最大.黑臂彎曲的頂點位于視域中心，為光軸的出露點，凸向Bxa的出露方位.(4).當物臺轉動角度大于45o時,黑臂又漸趨平直，到90o時，黑臂完全恢復平直，只是方向恰與最初位置正交。繼續(xù)轉動物臺上述變化重復出現(xiàn)。0°AP光軸AP光軸90°45°AP銳角區(qū)光軸135°AP銳角區(qū)光軸垂直一個光軸切面干涉圖ABCD(1).確定軸性及切片類型(2V小于80o);(2).測定光性符號；(3).測定光軸角大小.2.垂直一個光軸切面干涉圖的應用垂直一個光軸切面干涉圖測定光性符號示意圖

光性符號的測定方法45oNmNm(+)(A)0o位置(B)45o位置(C)加入檢板Nm(D)加入檢板(-)根據(jù)垂直光軸切片干涉圖中黑帶彎曲程度目估2V大小2V角的目估方法單偏光鏡下(Nm)=藍綠色0°15°30°45°60°90°

測量Nm顏色在單偏光鏡下,垂直一個光軸的切面的任何方向都是Nm.

黑帶彎曲程度與2V大小關系三.斜交光軸切面干涉圖1.干涉圖特點相當于垂直Bxa或垂直光軸切面干涉圖的某一部分,圖象類型繁多.它們的黑十字和黑臂及干涉色色環(huán)都不完整，旋轉物臺時,黑臂常呈彎曲狀掃過視域.可分兩種情況：1.近于垂直光軸和近于垂直Bxa切面的干涉圖2.斜交光軸及光軸面切面的干涉圖近于垂直Bxa切面干涉圖隨物臺轉動的變化特點

近于垂直Bxa切面干涉圖的特點光軸光軸光軸光軸ApAp(A)0o位置(B)45o位置(C)90o位置(D)135o位置

近于垂直光軸切面干涉圖的特點光軸光軸ApAp(A)0o位置(B)45o位置(C)90o位置(D)135o位置近于垂直光軸切面干涉圖隨物臺轉動的變化特點2.二軸晶斜交切面干涉圖的應用（1)確定軸性及切片類型（2)測定光性符號垂直一個光軸切面干涉圖測定光性符號示意圖

光性符號的測定方法光軸Ap光軸Ap光軸Ap光軸45o(A)0o位置(B)45o位置(C)加入檢板(D)加入檢板Bxa=Np(-)Bxa=Ng(+)四.平行光軸面切面干涉圖1.干涉圖特征：與一軸晶平行光軸的干涉圖相似，也稱瞬變干涉圖或閃圖.(1).當切面的Bxa與Bxo分別平行上下偏光的振動方向時，視域出現(xiàn)一個粗大模糊的黑十字，幾乎充滿視域.(2).轉動物臺小角度（7o-10o

），黑十字迅速分裂為兩個雙曲線形狀黑臂逸出視域，黑臂逸出方向為Bxa方向.(3).轉到45o位置時視域最亮，并出現(xiàn)干涉色若礦片雙折射率較大或礦片較厚時，可以看到對稱的干涉色帶，從中心向外緣，沿Bxa方向上的兩個象限，干涉色降低，沿Bxo方向的兩個象限干涉色升高.2.干涉圖應用：主要用以確定切面類型,但當軸性已知時,可用來測定光性正負。四.平行光軸面切面干涉圖

干涉圖特點PAPABxaBxoPPAABxaABxoNmOAOA(A)0o位置(B)45o位置(C)波向圖平行光軸面切面不同位置干