第一章晶体光学基础.ppt

晶体光学与光性矿物学Optical crystallography And Optical Mineralogy 周安朝 清末民初一代国学大师王国维在(人间词话)中写到: 古今之成大事业、大学问者，必经过三种之境界。“昨夜西风凋碧树，独上高楼，望尽天涯路”，此第一境也。“衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴”，此第二境也。“众里寻他千百度，回头蓦见，那人正在灯火阑珊处”，此第三境也。 第一章 晶体光学基础 一)、晶体光学概念 晶体光学是研究可见光通过透明晶体所产生的折射、反射或选择性吸收、偏光、干涉、色散等一系列现象的一门科学。 二)、学习晶体光学意义 1、它是地质学的一门专业基础课,是借助于偏光显微镜鉴定矿物、岩石的最基本、应用最广泛的方法之一，所以，它是岩石学的重要基础，也是岩石学的重要组成部分。 二)、学习晶体光学意义 2、学好晶体光学，对提高鉴定能力，进行综合分析岩石的成因、岩石形成后的变化、改造以及区域地壳运动的发展，演化研究具有十分重要的意义。如研究矿物的结晶顺序、交代关系、滚圆程度、物质来源等。 3、是研究物质成分包括宝石鉴定和材料科学研究的重要技术基础课 第一章 晶体光学基础§1.光的波动性 一、光的性质（波动性、微粒性） 光波和无线电波一样, 都是电磁波, 它们在真空中的传播速度为V=3?108m/s =3?105km/s。 电磁波的振动方向与传播方向相互垂直，电磁波是横波,故光波亦是横波。 整个电磁波是一个广阔的区段。 整个电磁波是一个广阔的区段 §2 自然光和偏光 根据光波的振动特点，把光可分为自然光和偏光。 自然光：是指直接由光源发出的光，自然光的光波振动方向在垂直于光波传播方向的平面内，作任何方向的等振幅的振动。 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固定方向上振动的光波，称为偏振光或偏光。 自然光及偏振光 §3 光的折射和全反射 一、 光的折射及折射率 光波从一种介质转到另一种介质时，在两种介质的分界面上将发生反射及折射现象。 §3 光的折射和全反射 二、折射定律（Snell’s Law） §3 光的折射和全反射 二、折射定律（Snell’s Law） 三、全反射及其临界角 §4 光波在均质体和非均质体中的传播特点 一、光性均质体： 概念：等轴晶系矿物及非晶质物质 的光学性质各个方向相同，称为光性均质体。 传播特点：无论光波方向射入如何或在晶体中传播方向如何：①发生单折射现象，基本不改变振动特点和振动方向。②自然光仍为自然光,偏光仍为偏光。③传播速度及相应的折射率值不因光波在晶体中的振动方向不同而发生改变。④均质体只有 一个折射率值。 二、光性非均质体： 概念：中级晶族和低级晶族的矿物，其光学性质随方向而异，称为光性非均质体，简称非均质体。 传播特点：光性非均质体，光波射人非均质体中，除特殊方向之外，都要发生双折射，分解成振动方向相互垂直，传播速度不同，相应折射率值不等的两种偏光。 三、光轴、一轴晶、二轴晶 １.概念：不发生双折射的这些特殊方向叫做光轴。中级晶族矿物只有一个特殊方向，称为一轴晶（光轴方向）。低级晶族有二个特殊方向，叫做二轴晶（光轴方向）。 ２.光波在一轴晶传播特点 3.光波在二轴晶传播特点 概念:光率体是表示光波在晶体中传播时,光波振动方向与相应折射率值之间关系的光学立体图形。 光率体的构成：设想从晶体中心起，沿光波的振动方向按比例截取相应的折光率值，每个振动方向都能做出一个线段，把其端点连接起来，便构成一个立体图形，即为光率体。 应建立起来的概念： 1.光率体是根据光的折射率和振动方向高度抽象的立体图形。 2.晶体内部微观结构在任何部位都相同，只要光波振动方向相同，折光率值一定相等。同一个晶体只有一个光率体，在晶体的任何部位都能反映出来。 一轴晶光率体 三、二轴晶光率体 低级晶族矿物为二轴晶矿物，结晶特点是a≠b≠c，具三度空间的不均一性，二轴晶光率体比一轴晶光率体要复杂的多。 ㈠、二轴晶光率体的构成： 以镁橄榄石为例 三、二轴晶光率体 三、二轴晶光率体