1、第四章第四章 正交偏光鏡間的正交偏光鏡間的晶體光學性質晶體光學性質正交偏光鏡，上、下偏光鏡同時推入而且正交偏光鏡，上、下偏光鏡同時推入而且兩者振動方向互相垂直（圖兩者振動方向互相垂直（圖5050）。由于所用入）。由于所用入射光波是近于平行的光束，因而又可稱為平行射光波是近于平行的光束，因而又可稱為平行光下的正交偏光鏡。符號光下的正交偏光鏡。符號“PP”PP”代表下偏光鏡代表下偏光鏡的振動方向，的振動方向，“AA”AA”代表上偏光鏡的振動方向。代表上偏光鏡的振動方向。在正交偏光間不放任何礦片時，視域完全在正交偏光間不放任何礦片時，視域完全黑暗（圖黑暗（圖5050）。因為自然光波通過下偏光鏡之）。

2、因為自然光波通過下偏光鏡之后，即變成振動方向平行后，即變成振動方向平行PPPP的偏光，因上下偏的偏光，因上下偏光偏的振動方向彼此垂直，不能透出上偏光鏡，光偏的振動方向彼此垂直，不能透出上偏光鏡，故視域黑暗。故視域黑暗。在正交偏光鏡間的載物臺上放置礦片，則在正交偏光鏡間的載物臺上放置礦片，則由于礦物性質及切片方向的不同，而顯示不同由于礦物性質及切片方向的不同，而顯示不同的光學現象。的光學現象。AB21KKNN 1 1、 K K1 1、K K2 2 由同一偏光束經過兩次分解（透過礦由同一偏光束經過兩次分解（透過礦片和上偏光鏡時）而成，其頻率相等。片和上偏光鏡時）而成，其頻率相等。2 2、 K K1

3、 1、K K2 2 之間有固定的光和差（由之間有固定的光和差（由K K1 1、K K2 2繼承繼承下來的光程差）。下來的光程差）。3 3、 K K1 1、K K2 2 在同一平面內（在同一平面內（AAAA）內振動。）內振動。因此，、兩種偏光具備了光波干涉的條件，必將發生因此，、兩種偏光具備了光波干涉的條件，必將發生干涉作用。干涉的結果取決于兩種偏光之間的光程差干涉作用。干涉的結果取決于兩種偏光之間的光程差R R。 K1 K1、K2K2透出上偏光鏡后的特點透出上偏光鏡后的特點 22Rnn(21)2Rn22n(21)2n22Rnn(21)2Rn1、 K1、K2振幅相同，振幅相同，方向相反，干涉結果

4、相互抵消而黑暗方向相反，干涉結果相互抵消而黑暗d d * * N N1 1d d * * N N2 2 R Rd d（N N1 1 N N2 2 ）(R)(R)(d)(d)（N N1 1 N N2 2 ）4 干涉色及干涉色色譜表干涉色及干涉色色譜表R Rd d（N N1 1 N N2 2 ）(21)2Rn22Rn(21)2Rn二、干涉色級序及各級序的特征二、干涉色級序及各級序的特征干涉色色譜表是表示干涉色級序、光程差、雙折率及薄片厚度之間關系的圖表（圖干涉色色譜表是表示干涉色級序、光程差、雙折率及薄片厚度之間關系的圖表（圖57及附彩色色譜表）。它是根據光程差公式：及附彩色色譜表）。它是根據光程

5、差公式：R=d（N1-N2），作成的圖表。），作成的圖表。四、異常干涉色四、異常干涉色我們在討論干涉色的成因時，是以同一礦物對不同波長單色我們在討論干涉色的成因時，是以同一礦物對不同波長單色光的雙折率大小相等為基礎的，實際上，同一礦物對不同波長單光的雙折率大小相等為基礎的，實際上，同一礦物對不同波長單色光的雙折率大小并不都是相等。色光的雙折率大小并不都是相等。只有當只有當Ne、No或或Ng、Nm、Np的色散曲線平行時（第一章的色散曲線平行時（第一章圖圖17A及圖及圖18A、B），不同單色光的雙折率大小才相等。如果），不同單色光的雙折率大小才相等。如果Ne、No或或Ng、Nm、Np的色散曲線不平

6、行（圖的色散曲線不平行（圖17B、C、D及圖及圖18C、D、E、F），則不同波長單色光的雙折率不等，即該礦物），則不同波長單色光的雙折率不等，即該礦物具雙折率色散。具雙折率色散。多數礦物的雙折率色散很小，各單色光的光程差差異不大，多數礦物的雙折率色散很小，各單色光的光程差差異不大，對干涉色影響甚微，難于察覺，可忽略不計。少數礦物的雙折率對干涉色影響甚微，難于察覺，可忽略不計。少數礦物的雙折率色散較大，可以影響干涉色。因而這部分礦物呈現色譜表上沒有色散較大，可以影響干涉色。因而這部分礦物呈現色譜表上沒有的干涉色。稱的干涉色。稱異常干涉色異常干涉色。五、平行偏光鏡間的干涉色五、平行偏光鏡間的干涉色

7、當載物臺上放置非均質體當載物臺上放置非均質體任意方向（除垂直光軸以外）的礦片任意方向（除垂直光軸以外）的礦片時，和正交偏光鏡間的情況一樣，透時，和正交偏光鏡間的情況一樣，透出下偏光鏡的振動方向平行出下偏光鏡的振動方向平行PP的偏的偏光，經過礦片和上偏光鏡時，因兩度光，經過礦片和上偏光鏡時，因兩度分解而具備了干涉條件，必然要發生分解而具備了干涉條件，必然要發生干涉作用。但其干涉結果與正交偏光干涉作用。但其干涉結果與正交偏光鏡間不同（圖鏡間不同（圖58）。）。 當用單色光照射時：當用單色光照射時：22RnR=(2n+1)2 如用白光照射時，出現的干涉色，是正交偏光鏡間呈現如用白光照射時，出現的干涉

8、色，是正交偏光鏡間呈現干涉色的互補色。干涉色的互補色。例如當光程差為例如當光程差為550550納米時，在正交偏光鏡間，呈現納米時，在正交偏光鏡間，呈現一級紫一級紫紅紅的干涉色，但在平行偏光鏡間則呈現的干涉色，但在平行偏光鏡間則呈現黃綠色黃綠色干涉色。干涉色。在巖石薄片鑒定工作中，平行偏光鏡間的觀察很少用，僅有在巖石薄片鑒定工作中，平行偏光鏡間的觀察很少用，僅有時以區別在正交偏光間難于區分的一級灰白與高級白干涉色時用。時以區別在正交偏光間難于區分的一級灰白與高級白干涉色時用。正交偏光鏡間所呈現的一級灰白干涉色，在平行偏光鏡間則變為正交偏光鏡間所呈現的一級灰白干涉色，在平行偏光鏡間則變為暗橙紅色，

9、而高級白，仍為白色。暗橙紅色，而高級白，仍為白色。第五節第五節 補色法則及補色器補色法則及補色器在正交偏光鏡間，測定一些晶體光學性質時，往往借助在正交偏光鏡間，測定一些晶體光學性質時，往往借助于一些補色器（或試板）。應用補色器時，需遵循補色法則。于一些補色器（或試板）。應用補色器時，需遵循補色法則。一、補色法則一、補色法則在正交偏光鏡間，兩個非均質本任意方向的礦片（除垂在正交偏光鏡間，兩個非均質本任意方向的礦片（除垂直光軸以外的），在直光軸以外的），在45位置重疊時，光通過此兩礦片后總位置重疊時，光通過此兩礦片后總光程差的增減法則（光程差的增減具體表現為干涉色級序的光程差的增減法則（光程差的增

10、減具體表現為干涉色級序的的升降變化），稱為補色法則。的升降變化），稱為補色法則。設一非均質體礦片的光率體橢設一非均質體礦片的光率體橢圓半徑為圓半徑為NgNg1 1與與NpNp1 1，光波射入此礦，光波射入此礦片后發生雙折射，分解形成兩種偏片后發生雙折射，分解形成兩種偏光，透出礦片后所產生的光程差為光，透出礦片后所產生的光程差為R R1 1。另一礦片的光率體橢圓半徑為。另一礦片的光率體橢圓半徑為NgNg2 2與與NpNp2 2，產生的光程差為，產生的光程差為R R2 2。將兩個礦片重疊于正交偏光鏡將兩個礦片重疊于正交偏光鏡間，并使間，并使兩礦片的光率體橢圓半徑兩礦片的光率體橢圓半徑與上、下偏光鏡

11、的振動方向成與上、下偏光鏡的振動方向成4545夾角夾角。光波通過兩礦片后，必然產。光波通過兩礦片后，必然產生一個生一個總光程差總光程差，以，以R R表示。總光程表示。總光程差差R R是加大還是減小，取決于兩礦片是加大還是減小，取決于兩礦片重疊的方式（即重疊時光率體橢圓重疊的方式（即重疊時光率體橢圓半徑的相對位置）。半徑的相對位置）。當兩個礦片的同名半當兩個礦片的同名半徑平行時（即徑平行時（即NgNg1 1NgNg2 2、NpNp1 1NpNp2 2）( (圖圖59A)59A)，光透過，光透過兩礦片后，其總光程差兩礦片后，其總光程差R=RR=R1 1+R+R2 2，其中，其中RRRR1 1、RR

12、RR2 2。由于光程差的增減表現為干由于光程差的增減表現為干涉色級序的升降，因此總光涉色級序的升降，因此總光程差程差R R反映出的干涉色，比原反映出的干涉色，比原來兩個礦片各自的干涉色級來兩個礦片各自的干涉色級序都高，即同名半徑平行時序都高，即同名半徑平行時干涉色級序升高（圖干涉色級序升高（圖59A59A）。）。由上可知：兩礦片在正交偏光鏡間由上可知：兩礦片在正交偏光鏡間4545位置重疊時，位置重疊時，當其光率體橢圓半徑的同名半徑平行時，總光程差當其光率體橢圓半徑的同名半徑平行時，總光程差R R等等于原來兩礦片的光程差之和，表現為干涉色級序升高；于原來兩礦片的光程差之和，表現為干涉色級序升高；

13、異名半徑平行時，總光程差異名半徑平行時，總光程差R R等于原來兩礦片光程差之等于原來兩礦片光程差之差，其干涉色降低（比原來干涉色高的礦片降低，比原來干差，其干涉色降低（比原來干涉色高的礦片降低，比原來干涉色低的礦片不一定降低），若涉色低的礦片不一定降低），若R1=R2R1=R2，則總光程差，則總光程差R=0R=0，此，此時礦片消色而變黑暗。時礦片消色而變黑暗。在兩個礦片中，如果一個礦片的光率體橢圓半徑名稱及在兩個礦片中，如果一個礦片的光率體橢圓半徑名稱及光程差為已知，則可根據補色法則，測定另一礦片的光率體光程差為已知，則可根據補色法則，測定另一礦片的光率體橢圓半徑名稱及光程差。橢圓半徑名稱及光

14、程差。偏光顯微鏡里所附的補色器，就是已知光率體橢圓半徑偏光顯微鏡里所附的補色器，就是已知光率體橢圓半徑名稱及光程差的礦片。名稱及光程差的礦片。如果礦片干涉色為如果礦片干涉色為一級灰（一級灰（R=150nmR=150nm左右）左右）, ,加入石加入石膏試板后，膏試板后，當當同名半徑平行同名半徑平行時，時，總光程差總光程差 R=550+150=700nmR=550+150=700nm，礦，礦片干涉色由片干涉色由一級灰變為二級藍綠一級灰變為二級藍綠；當當異名半徑平行異名半徑平行時，時，總光程差總光程差 R=550-150=400nmR=550-150=400nm，礦，礦片干涉色由片干涉色由一級灰變為

15、一級橙黃一級灰變為一級橙黃。這兩種干涉色（這兩種干涉色（二級藍綠與一級橙黃二級藍綠與一級橙黃）對礦片所具的）對礦片所具的干涉色（干涉色（一級灰一級灰）來說，都是）來說，都是升高升高，但對石膏試板所具有，但對石膏試板所具有的干涉色（的干涉色（一級紫紅一級紫紅）來說，則）來說，則有升有降有升有降。因此，在這種情況下，判斷干涉色級序的升降，應當因此，在這種情況下，判斷干涉色級序的升降，應當以石膏試板的干涉色為準以石膏試板的干涉色為準。或者記住或者記住，當礦片干涉色為一級灰時，加入石膏試板，當礦片干涉色為一級灰時，加入石膏試板后，后，干涉色升高時礦片干涉色變二級藍，降低時礦片干涉干涉色升高時礦片干涉色

16、變二級藍，降低時礦片干涉色變一級黃色變一級黃。石英楔的光程差一般是從石英楔的光程差一般是從01680nm01680nm左右，在正交偏光左右，在正交偏光鏡間，由薄至厚可以依次產生鏡間，由薄至厚可以依次產生一級至三級的干涉色一級至三級的干涉色。在礦片上由薄至厚插入石英楔后出現的情況：在礦片上由薄至厚插入石英楔后出現的情況：當同名半徑平行時當同名半徑平行時，礦片干涉色級序逐漸升高；，礦片干涉色級序逐漸升高；異名半徑平行時異名半徑平行時，礦片干涉色逐漸降低，當插至石英楔，礦片干涉色逐漸降低，當插至石英楔光程差與礦片光程差相等處，礦片消色而出現黑帶。光程差與礦片光程差相等處，礦片消色而出現黑帶。根據光程

17、差根據光程差R=d(N1-N2)，已知在正常厚度，已知在正常厚度（0.03mm左右）的巖石薄片中，同一礦物因切片方向不同，左右）的巖石薄片中，同一礦物因切片方向不同，雙折率雙折率(N1-N2)值的大小不同，呈現的干涉色級序高低也不值的大小不同，呈現的干涉色級序高低也不同。同。因此觀察和測定干涉色級序時，必須選擇干涉色最高因此觀察和測定干涉色級序時，必須選擇干涉色最高的顆粒。一般鑒定時采用統計方法，多測幾個顆粒，取其中的顆粒。一般鑒定時采用統計方法，多測幾個顆粒，取其中最高的。最高的。精確測定則必須選擇平行光軸或平行光軸面的顆粒，精確測定則必須選擇平行光軸或平行光軸面的顆粒，這種顆粒要在錐光下檢

18、查確定。這種顆粒要在錐光下檢查確定。干涉色級序的觀察和測定方法有兩種：干涉色級序的觀察和測定方法有兩種：（一）楔形邊法（一）楔形邊法利用礦物楔形邊緣的干涉色色圈，利用礦物楔形邊緣的干涉色色圈，判斷礦物的干涉色級序，是比較簡便的判斷礦物的干涉色級序，是比較簡便的方法。方法。在巖石薄片中，礦物顆粒往往具在巖石薄片中，礦物顆粒往往具有楔形邊緣，其邊緣較薄，向中間逐漸有楔形邊緣，其邊緣較薄，向中間逐漸加厚，因而礦片的干涉色級序也是邊緣加厚，因而礦片的干涉色級序也是邊緣較低，向中央逐漸升高（圖較低，向中央逐漸升高（圖64）。）。如如最外圈為一級灰白最外圈為一級灰白，向中央干，向中央干涉色逐漸升高而構成細

19、小的干涉色色圈涉色逐漸升高而構成細小的干涉色色圈或不連續的干涉色細條帶。其中或不連續的干涉色細條帶。其中經過一經過一條紅帶，則礦片干涉色為二級；經過條紅帶，則礦片干涉色為二級；經過n條紅帶，礦片干涉色為條紅帶，礦片干涉色為(n+1)級級。如果如果礦片邊緣最外圈不是從一級灰白開始，礦片邊緣最外圈不是從一級灰白開始，則不能應用這種方法判斷干涉色級序。則不能應用這種方法判斷干涉色級序。1、將選定的礦片（平行光軸或光軸面的切面）置于視域、將選定的礦片（平行光軸或光軸面的切面）置于視域中心，旋轉物臺，使礦物消光。中心，旋轉物臺，使礦物消光。2、再轉物臺、再轉物臺45，使礦片上光率體橢圓半徑與目鏡十，使礦

20、片上光率體橢圓半徑與目鏡十字絲成字絲成45夾角，觀察干涉色，此時礦片上干涉色最亮。夾角，觀察干涉色，此時礦片上干涉色最亮。3、慢慢插入石英楔，觀察礦片干涉色的變化，可能出現、慢慢插入石英楔，觀察礦片干涉色的變化，可能出現下列兩種情況：下列兩種情況：（1）隨著石英楔的插入，礦片上干涉色逐漸升高，證明）隨著石英楔的插入，礦片上干涉色逐漸升高，證明石英楔與礦片上光率體橢圓切面同名半徑平行，石英楔與礦片上光率體橢圓切面同名半徑平行，必須旋轉物必須旋轉物臺臺90，使異名半徑平行，再進行測定。，使異名半徑平行，再進行測定。（2）隨著石英楔的慢慢插入，礦片的干涉色逐漸降低，）隨著石英楔的慢慢插入，礦片的干涉

21、色逐漸降低，說明石英楔與礦片上光率體橢圓切面異名半徑平行。說明石英楔與礦片上光率體橢圓切面異名半徑平行。當石英楔插入到礦片當石英楔插入到礦片光程差相等光程差相等處，處，礦片消色而黑暗礦片消色而黑暗（往往不是全黑，而是暗灰或混有礦物本身顏色）。（往往不是全黑，而是暗灰或混有礦物本身顏色）。再慢慢抽出石英楔，礦片上干涉色又逐漸升高，至石再慢慢抽出石英楔，礦片上干涉色又逐漸升高，至石英楔全部抽出時，礦片顯示出原來的干涉色。在抽出石英楔英楔全部抽出時，礦片顯示出原來的干涉色。在抽出石英楔的過程中，注意觀察礦片上干涉色的變化，的過程中，注意觀察礦片上干涉色的變化，如果其間經過一如果其間經過一次紅色，則礦

22、片干涉色為二級，經過次紅色，則礦片干涉色為二級，經過n次紅色，礦片干涉色次紅色，礦片干涉色為（為（n+1）級。）級。若一次觀察不清楚可反復操作。若一次觀察不清楚可反復操作。三、雙折率的測定三、雙折率的測定同一礦物切片方向不同，雙折率大小不同，顯同一礦物切片方向不同，雙折率大小不同，顯然只有測定最大雙折率才有鑒定意義。所以測定礦然只有測定最大雙折率才有鑒定意義。所以測定礦物的雙折率，必須在平行光軸（一軸晶）或平行光物的雙折率，必須在平行光軸（一軸晶）或平行光軸面（二軸晶）的切面上進行。軸面（二軸晶）的切面上進行。這兩種切片的特征是：正交偏光鏡間干涉色最這兩種切片的特征是：正交偏光鏡間干涉色最高，

23、錐光下顯示平行光軸或平行光軸面的干涉圖高，錐光下顯示平行光軸或平行光軸面的干涉圖（圖象特征在第五章中介紹）。（圖象特征在第五章中介紹）。根據光程差公式根據光程差公式 ，測出薄片厚，測出薄片厚度及光程差后，即能確定雙折率值。度及光程差后，即能確定雙折率值。 12()Rd NN12()Rd NN（一）光程差的測定方法（一）光程差的測定方法 利用石英楔測定干涉色級序（方法同利用石英楔測定干涉色級序（方法同上），在干涉色色譜表上求出相應的光程上），在干涉色色譜表上求出相應的光程差。差。因色譜表上每一種干涉色都占有一定因色譜表上每一種干涉色都占有一定的寬度，所以求出的光程差誤差在的寬度，所以求出的光程差

24、誤差在20-20-40nm40nm之間。之間。（二）薄片厚度的測定方法（二）薄片厚度的測定方法12RdNN12()Rd NN四、消光類型與消光角的測定四、消光類型與消光角的測定1、平行消光（圖、平行消光（圖65A）：礦片消光時，解理縫、雙晶縫或晶體輪廓與）：礦片消光時，解理縫、雙晶縫或晶體輪廓與目鏡十字絲之一平行。目鏡十字絲之一平行。2、對稱消光（圖、對稱消光（圖65C）：礦片消光時，目鏡十字絲為兩組解理縫兩個）：礦片消光時，目鏡十字絲為兩組解理縫兩個晶面跡線夾角的平分線。如角閃石垂直兩組解理的切面。晶面跡線夾角的平分線。如角閃石垂直兩組解理的切面。3、斜消光（圖、斜消光（圖65B）：礦片消光

25、時，解理縫、雙晶縫或晶體輪廓與目）：礦片消光時，解理縫、雙晶縫或晶體輪廓與目鏡十字絲斜交。此時，光率體橢圓半徑匚解理縫或雙晶縫之間的夾角鏡十字絲斜交。此時，光率體橢圓半徑匚解理縫或雙晶縫之間的夾角稱消光角。具體表現為礦片消光時，目鏡十字絲與解理縫、雙晶縫之稱消光角。具體表現為礦片消光時，目鏡十字絲與解理縫、雙晶縫之間的夾角。間的夾角。單斜晶系單斜晶系 礦物的光性方位是礦物的光性方位是其結晶軸其結晶軸Y軸與光率體三主軸（軸與光率體三主軸（Ng、Nm、Np）中的一個主軸平行，其）中的一個主軸平行，其余兩個主軸與結晶軸余兩個主軸與結晶軸X軸、軸、Z軸斜軸斜交。這類礦物不同方向切面的消光交。這類礦物不

26、同方向切面的消光類型可能有下列四種情況。類型可能有下列四種情況。（1）在）在100晶帶（晶帶軸為晶帶（晶帶軸為X軸）中，在平行軸）中，在平行(001)的切面上是的切面上是對稱消光（圖對稱消光（圖66C）。在平行）。在平行（001）、（）、（okl）切面上可能出現）切面上可能出現兩組斜交的解理縫，但不一定都是兩組斜交的解理縫，但不一定都是對稱消光，有時還可能平行某一組對稱消光，有時還可能平行某一組解理消光。解理消光。010是是100與與001兩兩個晶帶共有的。個晶帶共有的。平行（平行（010）的切面上）的切面上（圖（圖66），包），包含含Z晶軸和晶軸和X晶軸，對于角閃石和輝石類晶軸，對于角閃石和輝石類Nm=Y晶軸的礦物說來，（晶軸的礦物說來，（010）平行光）平行光軸面，這種切面包含軸面，這種切面包含Ng和和Np軸。其柱面軸。其柱面解理縫方向代表解理縫方向代表Z軸方向，在這種切面軸方向，在這種切面上能測得上能測得Ng與與Z晶軸的真實夾角