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任务5 偏光镜 偏光镜是一种结构简单、操作方便的宝石鉴定仪器，主要用于检测宝石的光性，还可用于判断宝石的轴性、光性符号及检查宝石的多色性。 结构及原理 偏光镜主要是由上、下两个偏光片和光源组成。还配有玻璃载物台、干涉球和凸透镜。光源一般采用普通的白炽灯，有时在光源箱前侧开有一个狭窄的窗口，也为折射仪提供光源。偏光镜在设计时通常是下偏光片固定，上偏光片可以转动，从而可以调节上偏光片的方向。为了保护下偏光片，其上可有一个可旋转的玻璃载物台。干涉球和凸透镜可用来观察宝石的干涉图。 偏光镜的结构 偏光镜的原理示意图 当自然光通过下偏光片时，即产生平面偏振光，若上偏光与下偏光方向平行，来自下偏光片的偏振光全部通过，则视域亮度最大；若上偏光与下偏光方向垂直，来自下偏光的偏振光全部被阻挡，此时视域最暗，即产生了消光。 偏光镜的使用方法 1、清洁宝石，观察宝石是否透明。 2、打开偏光镜电源开关，旋转上偏光片直至消光位置。 3、将宝石放在下偏光片上方的玻璃载物台上，用手或镊子在水平方向上转动宝石360度，观察宝石的明暗变化。 三、偏光镜的应用及现象解释 1、均质体 若待测宝石为均质体，在自然光经过下偏光片透过时，光的振动方向不发生任何变化，其仍为偏正光。通过上偏光片后，光全部被阻挡不能通过。因此任意转动宝石，宝石在视域中呈全暗（消光）。 非均质体 晶体中除等轴晶系宝石外，都为非均质宝石。当待测宝石为非均质体时，在正交偏光镜下，转动360度，宝石会出现四明四暗的现象。因为非均质体除光轴方向外具有将光分解成振动方向相互垂直的两束偏振光的性质。当通过下偏光片的平面偏振光进入待测宝石时，若下偏光片振动方向与宝石的光率体两个椭圆半径之一平行时，下偏振光透过宝石，振动方向不发生变化，仍与上偏光片振动方向垂直，从而被阻挡，视域全暗；若下偏光振动方向与宝石的光率体两个椭圆半径斜交时，下偏振光被宝石分解成振动方向相互垂直的两束偏光。其中一部分光线可透过上偏光片，视域逐渐变亮，若下偏光片振动方向与宝石的光率体两个椭圆半径斜交呈45读时，视域最亮。随着宝石转动，出现了明暗交替的现象。这种明暗交替现象在宝石转动一周的过程中出现四次。必须指出的是，如果非均质体的光轴方向平行于观察方向，则在正交偏光镜下转动宝石360度，宝石不出现四明四暗现象，而是全暗。 多晶质宝石 多晶非均质体集合体宝石在正交偏光镜下，转动360度，视域中全亮。这是因为多晶集合体中大量的晶体杂乱无章地排列，不同晶体将光分解后，所产生的偏振光振动方向也是杂乱无章的，各个振动方向都有，总体效果近似自然光。聚片双晶发育的宝石情况与此类似。 多晶均质体宝石在正交偏光镜下，转动360度，视域中呈现全暗。 特殊现象 ①异常消光 许多均质体宝石在正交偏光下并不出现全暗现象，而是随着宝石的转动，在视域内出现不规则明暗变化，这种现象称之为异常消光，这是由于在均质体宝石中出现异常双折射所造成的。不同的宝石，其异常双折射的成因有所不同。玻璃在生产过程中，由于快速冷却，导致内部应力聚集，形成异常双折射，造成常见的“蛇形消光”；焰熔法合成的尖晶石由于在生产过程中加入了过量的铝，使晶体结构发生一定程度的扭曲，形成异常双折射表现出栅格状或斑纹状异常消光；石榴石由于类质同象替换，造成某些晶格不均匀，出现异常消光，甚至出现类似四明四暗的消光现象。 在鉴定过程中偏光镜常与折射仪、二色镜相互补充视域。折射仪可以判断容易混淆的异常消光现象，如石榴石有所在偏光镜下呈现假四明四暗现象，而在折射仪测试过程中只会出现一条阴影边界，并且无多色性。偏光镜可以帮助判断双折射率很小的宝石的光性，如磷灰石的双折射率只有0.003，在折射仪上很难见到双阴影边界（特别是非单色光作为光源时），若置于偏光镜下，很容易就判断出为非均质体宝石。 判断若为异常消光，可通过折射仪、二色镜进行验证，也可以在偏光镜下进行验证。首先将宝石在正交偏光镜下转动至最亮处，然后固定宝石，转动上偏光片90度使其振动方向与下偏光片振动方向平行，若宝石亮度不变或稍暗，则为非均质体宝石；若宝石变亮，则为均质体宝石。使用此方法应注意，有些红、橙、紫红色的石榴石具有极明显的异常双折射，有时仍会表现出非均质体的性质，最后用二色镜和折射仪验证。 ②全暗假象 要正确判断宝石的光性，首要条件是必须保证有足够的光线穿过宝石。有些高折射率宝石如钻石、锆石、合成立方氧化锆等，若切割良好，台面向下放置时几乎没有光线能通过，无论宝石为均质体或者非均质体，均会出现全暗的假象。此时可以变换宝石的放置位置，如将亭部刻面直接放在载物台上再次进行观察即可。此时，还可以将宝石放入与其折射率相近的浸液中，减少因散射光所造成的影响，增加透过高折射率宝石的光量。 偏光镜的局限性 在使用