第五章锥光镜下的晶体光学性质讲述.ppt

第五章 锥光镜下的晶体光学性质 §1 锥光镜的装置及光学特点 在正交偏光镜（PP⊥AA）的基础上，推上载物台之下的聚光镜并且升至最高位置，换用高倍物镜，推入勃氏镜或去掉目镜，便构成了锥光镜的装置。 聚光镜的作用是使透出下偏光镜的平行偏光束变成锥形偏光束（图72）。锥形偏光束是以不同方向射入矿片的。 在锥形偏光束中，除中央一条光波是垂直射入矿片之外（图72），其余各光波都是倾斜射入矿片，而且愈外倾斜角度愈大，在矿片中所经历的距离愈外愈长。锥形偏光束中的偏光，不管如何倾斜，其振动面仍与下偏光镜振动面平行，即在薄片平面上的投影方向总是与PP方向平行。 非均质体矿物的光学性质因方向而异，垂直不同方向的入射光的光率体切面不同，其长短半径在薄片平面上的方位不完全相同，它们与上、下偏光镜振动面方向AA、PP之间的关系不完全相同。 许多不同方向入射光波同时通过矿片后，到达上偏光镜所发生的消光与干涉效应也各不相同。因此，锥光镜下观察到的，应当是各个不同方向入射光通过矿片后所产生的消光与干涉效应的总合。它们构成特殊的图形，称为干涉图。 用高倍物镜的目的在于能接纳较大范围的倾斜入射光波（图73）。 低倍物镜的数值孔径小，工作距离长，通常只能接纳与薄片法线成5°夹角以内的光波，与平行薄片法线的入射光波较接近（基本上相当于平行光波），干涉图不完整而且不清楚。 高倍物镜的数值孔径较大，工作距离短，通常能接纳与薄片法线成60°夹角以内的倾斜入射光，其干涉图较完整而且较清晰。 观察干涉图时，为什么必须去掉目镜或推入勃氏镜？ 因为锥光镜下所观察的干涉图，不是矿片本身的形象，而是锥形偏光中各个不同方向偏光同时通过矿片后，到达上偏光镜所产生的消光与干涉效应总和。即观察的是干涉图（光源象）。 干涉图的成像位置不在薄片平面上，而是在物镜的后焦平面上（图74）。去掉目镜，能直接观察到镜筒内物镜后焦平面上的干涉图实象，其图形虽小却很清晰。不去掉目镜，则必须推入勃氏镜才能看到干涉图。 此外，锥光镜下观察时，还必须严格校正中心。如果中心不准，转动物台时，所测矿片离开原来位置，将看不到所测矿物的干涉图。 均质体矿物的光学性质各向同性，任何方向的入射光都不发生双折射，在正交偏光镜间全消光，锥光镜下看不到干涉图。 非均质体的光学性质则各向异性，在锥光镜下能形成干涉图，其干涉图特点随矿物的轴性和切片方向而异。 §2 一轴晶干涉图 一轴晶矿物的干涉图，因切片方向不同而不同，主要有三种类型，即垂直光轴、斜交光轴和平行光轴切片的干涉图。 一、垂直光轴切片的干涉图 （一）图象特点（图75） 一个黑十字与若干同心圆干涉色色圈组成。黑十字为两个互相垂直的黑带（即消光影）。两个黑带分别与上、下偏光镜振动方向AA、PP平行，黑带中心部分往往较窄，边缘部分较宽；黑十字交点位于视域中心（即十字丝交点），为光轴出露点。 干涉色色圈以黑十字交点为中心，成同心环状，其干涉色级序由中心向外逐渐升高，干涉色色圈愈外愈密。 干涉色色圈的多少，取决于矿物的双折率大小及薄片厚度。 矿物的双折率愈大，干涉色色圈愈多（图75）； 反之，双折率愈小，干涉色色圈愈少，甚至在黑十字的四个象限内仅出现一级灰干涉色（图75B）。 双折率相同的矿片，厚度愈大，干涉色色圈愈多；反之，薄片愈薄，干涉色圈愈少（图76.gif）。 转动物台360°，干涉图不发生变化。 （二）成因 在垂直光轴的薄片中，光轴方向垂直薄片平面。 锥形光的特点：中央一条光垂直薄片入射，其余各条光线都是倾斜射入薄片（图72）；愈外倾斜角度愈大。因此，锥形光中只有中央一条光是平行光轴入射的，其余各光都是斜交光轴入射；而且愈外斜交角度愈大。 光率体特征：垂直中央一条光波的光率体切面为圆切面，垂直其余各个斜交光轴入射光波的光率体切面都是椭圆切面，而且其长短半径的大小及在薄片平面上的分布方位各不相同，它们与上、下偏光镜振动方向的关系也各不相同。因此，它们在正交偏光镜间所发生的消光与干涉效应不同。 垂直光轴切片在锥光镜下所显示的干涉图，就是锥形偏光中各光波同时通过矿片后，到达上偏光镜所发生的消光与干涉现象总和。黑十字代表消光部分（消光影）；干涉色色圈代表发生干涉作用的部分。 为了解干涉图的成因，我们引入一个波向图的概念。反映垂直锥形光中各入射光波的光率体椭圆半径在矿片平面上的分布方位图（即常光与非常光振动方向的分布方位），称为波向图。 因为光率体椭圆切面半径方向代表光波垂直该切面入射时，发生双折射分解形成两个偏光的振动方向。因而波向图就是表示光波振动方向的图解。 一轴晶光率体各种椭圆半径在空间的分布方位，可用球面投影方法作出。使圆球体球心与一轴晶光率体中心重合（图77）。 把垂直各入射光波的光率体椭圆半径（Ne’与No’）投影到球面上。即可得出各个椭圆切面半径（常