1、1.1.晶體光學晶體光學 康維國等，晶體光學.長春: 東北師范大學出版社,1993 2.2.光性礦物學光性礦物學 常麗華, 陳曼云等.透明礦物薄片鑒定手冊.北京: 地質出版社,2006 北京大學地質系.光性礦物學.北京:地質出版社1979.3. 3. 巖石學巖石學 路鳳香，桑隆康 主編. 巖石學. 北京：地質出版社，2001 林景仟 主編. 火成巖巖類學與巖理學. 北京：地質出版社，1995 姜在興 主編. 沉積學. 石油工業出版社，2003 賀同興, 李樹勛等. 變質巖巖石學. 北京: 地質出版社，1988必備參考書必備參考書 晶體光學是借助偏光顯微鏡偏光顯微鏡來研究可見光通過透明礦物晶透明

2、礦物晶體體所產生的光學現象光學現象（顏色、折射、雙折射、干涉等）及其規律的一門科學。教學參考書教學參考書康維國，梁萬通，劉亞琴康維國，梁萬通，劉亞琴. 晶體光學晶體光學. 長春長春: 東北師范大學出版東北師范大學出版社，社，1993.李德惠. 晶體光學. 北京: 地質出版社，1984北京大學地質學系巖礦室. 光性礦物. 北京: 地質出版社, 1979孟慶麗孟慶麗. 光性礦物學簡明教程光性礦物學簡明教程. 北京北京: 地質出版社地質出版社, 1985長春地質學院實驗中心. 透明礦物薄片鑒定(二). 校內教材, 1975 6 常麗華，陳曼云等常麗華，陳曼云等. 透明礦物薄片鑒定手冊透明礦物薄片鑒定

3、手冊.北京北京: 地質出版社地質出版社, 2006第一章第一章 晶體光學基礎晶體光學基礎第一節第一節 光的基本性質光的基本性質第二節第二節 光在晶體中的傳播光在晶體中的傳播第三節第三節 光率體光率體第四節第四節 光性方位光性方位第一節第一節 光的基本性質光的基本性質光光( (波波) )具有具有“波粒波粒”兩相性兩相性 晶體光學主要利用的是光的波動理論.光光( (波波) )是一種電磁波是一種電磁波 電磁波譜中頻率較高,波長范圍較短(390770nm)的一個區段,由波長不同的七色光組成.光光( (波波) )是一種橫波是一種橫波 光的傳播方向與振動方向互相垂直。晶體中許多光學現象都與光波是橫波這一特

4、征有關.10-11101031051071091012101510-5波長（波長（n m）射線射線射線射線紫外線紫外線可見光可見光紅外線紅外線短無線電波短無線電波廣播波段廣播波段長無線電波長無線電波可可見見光光放放大大紅紅橙橙黃黃綠綠藍藍靛靛紫紫390（n m）430460500570590650770第一節第一節 光的基本性質光的基本性質自然光和偏振光自然光和偏振光自然光自然光: 在垂直光波傳播方向的斷面內，光波作任意方向的振動，且振幅相等.偏振光偏振光： 在垂直光波傳播方向的斷面內，光波只在某一固定方向上振動(只有一個振動面)。自然光轉化為偏振光的過程稱偏振化。偏振化。第一節第一節 光的基

5、本性質光的基本性質自然光和偏振光特點示意圖自然光和偏振光特點示意圖自然光自然光振動面振動面偏振光偏振光第一節第一節 光的基本性質光的基本性質光的折射與介質的折射率光的折射與介質的折射率N 1-2 ： 第二介質對第一介質的相折率。若第一介質為真空若第一介質為真空，則N 1-2 為介質的(絕對)折射律（N）。N 1。 N ：微觀特征的宏觀反映；物質的固有屬性；重要的光數。=N 1- -2 Sin Sin VBVANANB= = =MVA玻璃塊B NB=2.00空氣A NA=1.00NOPPVB第一節第一節 光的基本性質光的基本性質全反射與全反射臨界角全反射與全反射臨界角=N 1- -2 Sin S

6、in VBVANANB= = =根據可知當光波從光密介質光密介質入射到光疏介質光疏介質時, 入射角總是小于折射角 , 當 = 90 0 時, = , 此時入射角稱為全全反射臨界角反射臨界角. .當入射角 時, 折射光波不再進入折射介質而全部返回到入射介質, 這種能量的突變稱為全反射全反射.空氣空氣B NB=2.00abcOABCDE de玻璃塊玻璃塊A NA=2.009090全反射與臨界角示意圖全反射與臨界角示意圖第二節第二節 光在晶體中的傳播光在晶體中的傳播 晶體（介質）可分兩類：光性均質體和光性非均質體晶體（介質）可分兩類：光性均質體和光性非均質體光性均質體光性均質體 特點：特點：光學性質

7、各方向相同（各向同性）。 包括：包括：等軸晶系礦物和非晶質物質。 光波在均質體中的傳播特點光波在均質體中的傳播特點: 光波的傳播速度不因振動方向振動方向不同而發生改變，即均質體 的折射率不因光波在晶體中的振動方向振動方向不同而發生改變. 即均質體折射率值只有一個。均質體折射率值只有一個。光 波 在 均 質 體 中 傳 播 示 意 圖光 波 在 均 質 體 中 傳 播 示 意 圖A-A-自然光自然光B-B-偏光偏光第二節第二節 光在晶體中的傳播光在晶體中的傳播光性非均質體光性非均質體 特點：特點：光學性質因方向不同而改變。 包括：包括：中級晶族和低級晶族 的礦物。 光波在非均質體介質中的傳播特點

8、：光波在非均質體介質中的傳播特點： （1） 光波傳播速度因在晶體中的振動方向振動方向不同而發生改變。因而非均質體的折射率也因光波在晶體中的振動方向振動方向不同而改變。即非均質體的折射率值有許多個。非均質體的折射率值有許多個。 （2）光波進入光性非均質體后，除特殊方向外，都要發生雙折射。相關術語解釋見下頁相關術語解釋見下頁光波射入非均質體，除特殊方向外，都要分解為振動方向互相垂直，傳播速度不同，折射率不等的兩種偏光，此種現象稱為雙折射.雙折射是非均質介質雙折射是非均質介質的普遍特征的普遍特征.光通過非均質體分解成二束偏光示意圖光通過非均質體分解成二束偏光示意圖 雙折射雙折射C兩種偏光折射率值之差

9、稱為雙折射率. 雙折射率雙折射率 光光 軸軸光波沿非均質體的特殊方向特殊方向入射時，不發生雙折射，這種特殊的方向稱為光軸。中級晶族具有一個這樣的特殊方向，稱為一軸晶礦一軸晶礦物物；低級晶族具有兩個這樣的特殊方向，稱為二軸二軸晶礦物晶礦物。第三節第三節 光率體光率體1. 光率體的由來光率體的由來 晶體光學中的許多現象都與光波的振動方向與相應折射率值有 關，為了更好地反映光波的振動方向與相應折射率值之間的關 系，引入了物理學中的光率體的概念。2. 光率體的概念光率體的概念 表示光波在晶體中傳播時表示光波在晶體中傳播時, 折射率值隨光波振動方向變化的一折射率值隨光波振動方向變化的一 種立體幾何圖形或

10、一種光性指示體。種立體幾何圖形或一種光性指示體。3. 光率體的作法光率體的作法: 設想自晶體中心起，沿光波振動方向按比例截取相應的折射率 值 ，再把各個線段的端點連接起來便構成了光率體.第三節第三節 光率體光率體4. 均質體光率體均質體光率體 傳播速度不因振動方向不同而發生改變, 即折射率值各方向相等.光率體是一個球體，球體的半徑代表該晶體的折射率.第三節第三節 光率體光率體5. 一軸晶光率體一軸晶光率體 5.1 推導推導A.光波沿 C 軸方向射入晶體, 得到一半徑為No的圓切面。B.光波垂直 C 軸射入晶體，得 到一包含 Z軸且半徑分別為 Ne和No的橢圓切面。C. 聯系上面兩個切面特征可以

11、 得到一軸晶光率體的構成。第三節第三節 光率體光率體5. 一軸晶光率體一軸晶光率體 5.2 主要特征主要特征（1）一軸晶光率體是一個以C軸為旋轉軸的旋轉橢球體旋轉橢球體.（2）直立軸(旋轉軸)永遠是Ne,水平軸永遠是No. （3）Ne和No代表一軸晶光率體最大與最小折射率值，稱為主折射主折射率率。其它方向的折射率大小介于Ne和No之間，代號Ne。Ne與No的差值為一軸晶礦物的最大雙折射率最大雙折射率。（4）若 Ne No，稱為正光性正光性 ；若NeNo, 稱為負光性負光性 。第三節第三節 光率體光率體5. 一軸晶光率體一軸晶光率體 5.2 主要切面類型及特征主要切面類型及特征（1）垂直光軸切面

12、）垂直光軸切面 （2）平行光軸切面）平行光軸切面（3）斜交光軸切面）斜交光軸切面 各個切面特征見圖示各個切面特征見圖示NeNo入射光方向入射光方向NoNoNoNeNoNo入射光方向入射光方向NoNeNoNoNoN/e入射光方向入射光方向N/eNeNoNo一 軸 晶 正 光 性 光 率 體 主 要 切 面 示 意 圖一 軸 晶 正 光 性 光 率 體 主 要 切 面 示 意 圖(1)(1)垂直光軸切面垂直光軸切面(2)(2)平行光軸切面平行光軸切面(3)(3)斜交光軸切面斜交光軸切面6. 二軸晶光率體二軸晶光率體 1.6511.715b=Npca=Ngc1.6801.651ac=Nmb=Npa1

13、.6801.715ba=Ngc=NmbNg（a） Np（b） Nm（c） 第三節第三節 光率體光率體6.1 推導（略）推導（略）第三節第三節 光率體光率體6. 二軸晶光率體二軸晶光率體 (1) (1) 三軸不等的橢球體。三軸不等的橢球體。(2)(2) 三個光學主軸三個光學主軸（Ng、Nm、Np軸）。(3)(3) NgNg、NmNm、NpNp（三個主折射率且 Ng Nm Np）。(4)(4) 三個主軸面三個主軸面(彼此之間互相垂直)。(5) (5) 兩根光軸兩根光軸(OA)(OA)。6.2 主要特征（要素）主要特征（要素）6. 二軸晶光率體二軸晶光率體 6.3 相關術語相關術語第三節第三節 光率

14、體光率體(6) 光軸面（光軸面（AP）：）：包含兩根光軸的切面。同NgNp面。(7) 光軸角光軸角(2V)：兩根光軸所夾的銳角。(8) 銳角等分線銳角等分線(Bxa)：兩光軸所夾銳角的等分線。(9) 鈍角等分線鈍角等分線(Bxo)：兩光軸所夾鈍角的等分線。(10) 光性正負光性正負: (+) Ng-Nm Nm-Np或 Bxa = Ng (-) Ng-Nm Nm-Np或 Bxo = Ng6. 二軸晶光率體二軸晶光率體 6.4 主要切面類型及特征主要切面類型及特征第三節第三節 光率體光率體(1)垂直光軸切面垂直光軸切面 （ OA）(2) 平行光軸面切面（平行光軸面切面（/AP） (3) 垂直垂直B

15、xa切面：（切面：（+）NmNp面面 （）（）NgNm面面 (4) 垂直垂直Bxo切面：（切面：（+）NgNm面面 （）（）NmNp面面 (5) 斜交切面：斜交切面：NgNp面面各個切面特征見圖示各個切面特征見圖示NmNmNgNpNmNmNgNpNgNgNg=BxaNp=BxaOANmNpNpOAOAOAOAOAOAOANmNpNmNgOA切面切面AP切面切面Bxa（+）切面）切面Bxa（）切面）切面NmNmNmNmNgNpNmNmNgNpNgNgNgNgNgNgNpNpNpNmNmNpNpNgBxo（+）切面）切面Bxo（）切面）切面AP的斜交（的斜交（+）任意斜交（任意斜交（+） 指光率體

16、在晶體中的位置，即光率體主軸（指光率體在晶體中的位置，即光率體主軸（NoNo、NeNe軸或軸或NgNg、 NmNm、NpNp軸）與結晶軸（軸）與結晶軸（a a、b b、c c軸）之間的相互關系軸）之間的相互關系. .第四節第四節 光性方位光性方位1.1.高級晶族：高級晶族：可不考慮其光性方位問題.2.2.中級晶族（一軸晶）：中級晶族（一軸晶）：結晶軸C軸與光軸Ne軸一致。3.3.低級晶族（二軸晶）：低級晶族（二軸晶）：（1）斜方晶系（三個主軸分別平行結晶軸）（2）單斜晶系（晶體的b軸與三個主軸之一平行）（3）三斜晶系（三個主軸與三個結晶軸均斜交）中級晶族中級晶族光性方位示意圖光性方位示意圖結晶

17、軸結晶軸C C軸與光軸軸與光軸NeNe軸一致軸一致斜方晶系斜方晶系( (左左) )單斜晶系單斜晶系( (右右) )光性方位示意圖光性方位示意圖三個主軸與三個結晶軸重合三個主軸與三個結晶軸重合結晶軸結晶軸b b與三個主軸之一重合與三個主軸之一重合三個主軸與三三個主軸與三個結晶軸斜交個結晶軸斜交三斜晶系三斜晶系光性方位示意圖光性方位示意圖第二章第二章 偏光顯微鏡偏光顯微鏡一一. 偏光顯微鏡的構成偏光顯微鏡的構成 .(7). 上,下鎖光圈: 控制光的通過量.一一. 偏光顯微鏡的構成偏光顯微鏡的構成(二二). 光學系統主要部件光學系統主要部件.倍數分為三類:高倍鏡高倍鏡 40 100 中倍鏡中倍鏡 1

18、0 20 低倍鏡低倍鏡 2.5 4 有關術語有關術語:前透鏡前透鏡,后透鏡后透鏡,孔徑角孔徑角,數值孔徑數值孔徑一一. 偏光顯微鏡的構成偏光顯微鏡的構成(二二). 光學系統主要部件光學系統主要部件,與聚光鏡和高被鏡配合使用.二二. .偏光顯微鏡的調節與校正偏光顯微鏡的調節與校正(1). 選擇并裝配物鏡和目鏡選擇并裝配物鏡和目鏡.(2). 焦準焦準.(3). 物鏡中心的校正物鏡中心的校正.(4).下偏光鏡的檢查下偏光鏡的檢查.(5).上偏光鏡的檢查上偏光鏡的檢查第三章第三章 單偏光系統下單偏光系統下晶體的光學性質晶體的光學性質單偏光系統的構成單偏光系統的構成 在只使用下偏光鏡(起偏鏡)的情下，

19、觀察和測定礦物的光學性質的系統。單偏光系統的光路圖單偏光系統的光路圖 (附圖說明）單偏光系統光波通過晶體的光路圖單偏光系統光波通過晶體的光路圖其它切面其它切面: PP與晶體光與晶體光率體橢圓半徑之一平行率體橢圓半徑之一平行均質體或非均質均質體或非均質體垂直光軸切面體垂直光軸切面下偏光鏡PP下偏光鏡晶體切片PP下偏光鏡晶體切片PP晶體切片下偏光鏡其它切面其它切面: PP與晶體與晶體光率體橢圓半徑斜交光率體橢圓半徑斜交主要內容主要內容礦物的直觀（外表）特征礦物的直觀（外表）特征 （形態、解理等）與礦物吸收性有關的光學性質與礦物吸收性有關的光學性質: （顏色、多色性、吸收性等）與礦物折射率有關的光學

20、性質與礦物折射率有關的光學性質 （突起、閃突起、 糙面、邊緣、貝克線、色散線等）一一. 礦物的形態礦物的形態(1) (1) 控制因素：控制因素： 礦物成分,內部結構,物化條件,晶出順序. . (2) (2) 觀察內容：觀察內容： a.自形程度：自形晶,半自形晶,它形晶. b.單體形態：粒狀,針狀,板（條）狀、柱狀、片狀 c.集合體形態：纖維狀,放射狀,球粒狀,網狀,交生狀,雛晶狀(3) (3) 觀察方法觀察方法 綜合不同切面特征,正確判斷礦物的單體形態一一. 礦物的形態礦物的形態同一單體不同切面形態示意圖同一單體不同切面形態示意圖二二. 解理及解理夾角解理及解理夾角解理在薄片中的表現形式解理在

21、薄片中的表現形式 沿一定的方向平行排列的細縫(解理縫)。縫中為樹樹膠所充填膠所充填，因礦物的折射率與樹膠不同而使解理縫得以顯現。解理等級的劃分解理等級的劃分 (1) 極完全解理：解理縫細而密集,貫穿整個晶體。 (2) 完全解理：解理縫清楚，縫較稀，不完全貫穿晶體。 (3) 不完全解理：解理縫寬而稀疏,不清楚,斷續通過晶 注意解理與礦物裂紋的區別注意解理與礦物裂紋的區別二二. 解理及解理夾角解理及解理夾角影響解理縫清晰程度的因素影響解理縫清晰程度的因素(1)礦物解理的完善程度。(2)切片的方向。(3)礦物折射率和加拿大 樹膠折射率差值。該 差值決定了解理縫的 可見臨界角。aba解理縫寬度與切片方

22、向變化示意圖解理縫寬度與切片方向變化示意圖判斷解理等級和組數時判斷解理等級和組數時, 注意綜合觀察多種切片注意綜合觀察多種切片.二二. 解理及解理夾角解理及解理夾角解理夾角的測定解理夾角的測定 1、切片方向的選擇、切片方向的選擇ACBDEHFGK=606060選擇同時垂直兩組解理面的切片。選擇同時垂直兩組解理面的切片。 特征特征是兩組解理縫最細最清楚，當解理縫平行目鏡十字絲時，微微升降鏡筒，兩組解理縫不左右移動。二二. 解理及解理夾角解理及解理夾角解理夾角的測定解理夾角的測定2、解理夾角的測定步驟、解理夾角的測定步驟（1）選擇顆粒，置于視域心；（2）轉動物臺使一組解理縫平行目鏡十字絲縱絲 (圖

23、A)，讀取此時載物臺刻度盤上的度數a；（3）再轉動物臺，使另一組解理縫平行目鏡十字 絲縱絲，讀取此時載物臺刻度盤上的度數b； (圖B), a與b之差即為所測解理夾角。二二. 解理及解理夾角解理及解理夾角解理夾角的測定解理夾角的測定2、解理夾角的測定步驟、解理夾角的測定步驟圖圖A A圖圖B B解理夾角的測定步驟示意圖解理夾角的測定步驟示意圖三三. . 顏色、多色性和吸收性顏色、多色性和吸收性顏色顏色: 指在單偏光鏡下，白光透過晶體后所呈現出來的顏色。礦物的顏色是晶體礦物對不同色光選擇性吸收的結果，是未被晶體吸收的部分色光的混合色（服從互補色原則）。 注意注意: :薄片中的顏色與手標本顏色的區別薄

24、片中的顏色與手標本顏色的區別三三. . 顏色、多色性和吸收性顏色、多色性和吸收性多色性和吸收性多色性和吸收性現象現象:在單偏光鏡下，某些非均質體礦物的顏色隨物臺轉動而發生變化，這種現象稱為多色性多色性。顏色深淺的變化成為吸收性吸收性。成因成因:非均質體礦物非垂直光軸切片，各方向的光學性質不同，對光波的選擇性吸收及吸收總強度也隨方向而變化。三三. . 顏色、多色性和吸收性顏色、多色性和吸收性多色性和吸收性多色性和吸收性表達方式：表達方式：多色性公式多色性公式 A A 和吸收性公式和吸收性公式 B B （圖示）（圖示） A:A: Ne= ?(淺紫色) No=?(深藍色)或 Ng=? Nm=? Np

25、=? B:B: Ne No(正吸收)或 Ng Nm Np(正吸收)。影響因素：影響因素：礦物本身性質、切片方向、薄片厚度。NoNePPNoNePPNoNePPPPNeNoNoPPNoNeNePPNeNoNoNe多色性公式多色性公式:, Ne = 淺紫色淺紫色, No = 深藍色；深藍色； 吸收性公式吸收性公式: No Ne電氣石平行電氣石平行Z Z軸切面的多色性和吸收性示意圖軸切面的多色性和吸收性示意圖A: Ne平行平行PPB: No平行平行PPC: Ne,No斜交斜交PP四四. .與礦物折射率有關的光學性質與礦物折射率有關的光學性質 邊緣、貝克線、糙面、突起、閃突起邊緣、貝克線、糙面、突起、閃突起1 1、突起、突起（1 1）表現形式）表現形式: : 在薄片中觀察礦物時，不同礦物的表面有高低不平 的感覺，這種現象稱為突起。（2 2）產生原因）產生原因: : 不同礦物的折射率與樹膠的折射率的差值不同，像點的位置就會高低不一樣。（3 3）等級分類