晶体光学基础.ppt

材料研究方法Ⅰ ——光学显微分析 透射偏光显微分析 反射偏光显微分析 光学显微分析 1 透射偏光显微分析 透射偏光下几种矿物的部分鉴定特征 1.1 晶体光学基础 1.1.1 光的本性 可见光是一种电磁波，由变化的电场和磁场交替产生而传播。 故光波具有电磁波的一般特性： 横波—光波的振动方向与传播方向垂直 偏振性—光波仅沿一个方向振动的性质 可见光的波长范围及波长与颜色的关系 自然光和偏振光的振动特点 自然光—在垂直光波传播方向的平面内的任何方向上都有等幅 的光振动； 偏振光—在垂直光波传播方向的平面内，只有一个固定方向上 的光振动。 1.1.2 光在晶体中的传播 现象与本质 现象—光发生传播方向的改变，即折射； 本质—晶体中的原子或离子受电磁波扰动而极化成偶极子，正 是偶极子的感应振动使光在晶体中继续传播。 结果与规律 结果—光的传播方向（折射 ）和速度发生改变；晶体则产生 各种光学性质，包括折射率。 规律—折射定律；即光在晶体中的传播方向或速度与晶体折射 率之间存在着定量的联系。 光 的 折 射 折 射 定 律 式中：N ? 折射率； i ? 入射角； r ? 折射角； V ? 光的传播速度 N被称为第二介质对第一介质的相对折射率； 若入射介质为真空（或空气），N称为折射介质的绝对折射率，简称折射率； 介质的折射率最终取决于其组成和微观结构(内部质点的种类及其在空间的排列方式)。 光在晶体中的传播规律：与晶体的结构对称程度有关。 （1）发生单折射； （2）基本不改变入射光波 的振动特征。 即：入射光为自然光时，射 入晶体后，在光波振动平面的 各个振动方向上仍有等幅光振 动；为偏振光时，则仍为沿原 方向振动的偏振光，仅仅是传 播方向和速度发生了改变。 几个重要的基本概念（1） 光学各向同性： 晶体的折射率不随光波振动方向不同而异的性质。 光性均质体： 具有光学各向同性的晶体。如：等轴晶系矿物和非晶态矿物。 光学各向异性： 晶体的折射率随光波振动方向不同而异的性质。 光性非均质体： 具有光学各向异性的晶体。如：中级晶族和低级晶族矿物. 几个重要的基本概念（2） 光轴：非均质体中光波沿其入射不发生双折射的方向，用OA表示。 一轴晶：其中只有一根OA的晶体。（中级晶族晶体属此类） 二轴晶：其中有两根OA的晶体。（低级晶族晶体属此类） 常光： 光波射入一轴晶发生双折射分解的两束偏光中，传播速度（晶体折射率）不随振动方向不同而改变的那束偏光，以符号“o”表示。 非常光：相对于常光的另一束偏光，以符号“e”表示。 双折率：双折射产生的两偏光对应折射率之差：N2－N1 思考题 1. 偏振光一定具有单色性吗？ 2. 矿物的折射率受哪些因素的影响？ 3. 如何理解光在不同晶族晶体中的传播特点？ 4.自然光射入非均质体一般将分解成两束偏光；偏光入射，情况会怎样？ 不同矿物的折射率是不同的；同一矿物的折射率也将随其结构对称程度不同而变化，即在矿物的不同结构方向上对应着不同的折射率。 光在晶体中的传播特点取决于晶体中质点的种类（性质）和排列。 本质在于矿物的折射率和光在晶体中的传播特点是光与矿物作用的结果。 1.1.3 光率体 定义：用来表示晶体中任意一点处光的振动 方向与相应折射率之间关系的光性示 性体。 形状：空间几何体 均质体的光率体 结论：（1）均质体的光率体形状为一个圆球体； （2）其主要切面只有一种：圆切面。 一轴晶光率体 三种主切面： 一轴晶的光性正负 当： Ne ? No 称为一轴晶正光性光率体，用（＋）表示； 相应矿物称为一轴晶正光性矿物 Ne ? No 称为一轴晶负光性光率体，用（－）表示； 相应矿物称为一轴晶负光性矿物 小 结 光率体：用来表示晶体中任意一点处光的振动方向与 相应折射率之间关系的光性示性体。 均质体光率体：形状：圆球体 主切面：圆切面 一轴晶光率体：形状：旋转椭球体 主切面： ⊥OA切面；∥OA切面；斜交OA切面 光性正负： Ne ? No （＋）