第一章晶体光学基础.ppt

《晶体光学与造岩矿物》 晶体光学的参考书 1. 成都地质学院，李德惠，晶体光学，地质出版社，1984，1993 2. 北京大学地质学系岩矿教研室，光性矿物学，地质出版社，1979 3. 陈芸青，1987，晶体光学原理 ，北京大学，地质出版社 4. 康维国，1993，晶体光学，长春，东北师范大学出版社 5. 汪相，2003，晶体光学，南京，南京大学出版社 6. 曾广策主编，透明造岩矿物与宝石晶体光学. 武汉：中国地质大学出版社，1997 7. Nesse W. D. Introduction to Optical Mineralogy, Oxford Univ. Press, 2004 Nesse W. D. Introduction to Optical Mineralogy, Oxford Univ. Press, 2004 引言: 为什么学习晶体光学 第一章 晶体光学基础 第一节 光的性质 光是电磁波. 第一节 光的性质 光是电磁波. 第一节 光的性质 电磁波的振动方向与传播方向互相垂直，即电磁波是横波，故光波亦是横波。 光波是横波的概念，在晶体光学中有不少现象(单偏光、正交偏光、干涉)都与此特征有关。 据其波长 全部范围: 1015-10-5nm 按波长大－小，划分为: 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X 射线 ? 射线, 等 可见光是电磁波谱中很窄的一段，它是正常人的眼睛能见到的一段电磁波．它的波长范围大致为390－770nm 第二节 自然光和偏光 截面为圆，半径为振幅 偏光—自然光经过反射、折射、双折射或选择性吸收等作用后，可以转变为只在一个方向上振动的光波，称为偏振光或偏光。 振动面—偏光振动方向与传播方向所构成的平面称为振动面。 偏光化作用—将自然光转变为偏光的作用。 第三节 光的反射与折射 一、光的直线传播定律 光在同一种物质中传播的路线是呈直线的，称为光的直线传播定律。 例如：阳光照进房里、夜间手电筒、激光束、激光笔等的传播。 二、光的反射及反射定律 反射(Reflection)：光从一种介质射入另一种介质时，在光滑界面上，如果部分光仍回到原来的介质中，这种现象称为光的反射。 反射光在地学中的应用 反射现象与反射率是非常重要的,特别是在金属矿物与宝玉石行业，非常有用。 矿相学：反光显微镜, 用于不透明的金属矿物观察, 例如方铅矿、闪锌矿等。 反射光在地学中的应用 三、光的折射及折射定律 光线从一种介质进入另一种介质，在界面处传播方向便会发生改变，即入射光线和折射光线不在一直线上，这种现象称为光的折射(Refraction). 2、折射定律 （1) 折射线处于入射线与法线构成的平面内； （2) 入射线与折射线分别位于法线两侧, 若光疏-光密, ir, 反之光密-光疏, ir. 3、折射率(Index of refraction) （1) 相对折射率 NB-A= V A／V B = sin i /sin r NB-A为常数，仅与A，B介质性质有关 （2) 折射率 定义——光在真空与其他物质中传播速度之比称为该物质的折射率N： N=V 真空／V 物质 = sin i /sin r N真空=1， N空气=1.0003 自然界一切N=1 四、全反射 当光线由B射入A，如果入射角增至一定角度，使折射角等于90°，这个入射角称为全反射临界角，简称临界角?；入射角大于全反射临界角的所有入射线均发生全反射。 五、折射率与临界角的关系及其应用 NB sin i = NA sin r 若i = ? , r =90 NB sin ? =NA sin 90 = NA 所以： sin ? ＝ NA ／NB 若A为空气， NA =1.0003 sin ? ＝ 1 ／NB 则任何一个已知N的物质,均可以求出? 例如：宝石加工， 金刚石 ?＝24°20’ 宝石的折射率为常数,因此临界角也是一个常数,是无法改变的,唯一能改变的是光线从宝石内进入空气前的入射角. 若琢型设计能尽可能使光线的入射角大于临界角,则光线就只在宝石内发生全反射,好的琢型可以使大部分的光线经过全反射从宝石冠部射出,从而增强宝石的亮度. 钻石的折射率大，临界角小，全反射范围宽，反射量大，打磨后呈极强金刚光泽． 六、光的色散（Dispersion of Sunlight） 白光分解成七色光称色散,也称火彩．波长较长的红光折射率较小，波长较短的紫光的折射率较大． 自然光在三棱镜中的传播分解成七色光 对于不同波长的光波，介质具有不同的折射率。通常所称的折射率是以黄色光作为光源时物质的折射率。 宝石的色散 折射、折射率、临界角的相互