第五章锥光镜下的晶体光学性质选编课件.ppt
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- 第五 章锥光镜下 晶体 光学 性质 选编 课件
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1、在正交偏光镜(在正交偏光镜(PPAA)的基础上,)的基础上,推上载物台之下的聚光镜并且升至最高位置,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。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(图行偏光束变成锥形偏光束(图72)。锥形)。锥形偏光束是以不同方向射入矿片的。偏光束是以不同方向射入矿片的。在锥形偏光束中,除中央一条光波是在锥形偏光束中,除中央一条光波是垂直射入矿片之外(图垂直射入矿片之外(图72),其余各光波),其余各光波都是倾斜射入
2、矿片,而且愈外倾斜角度愈大,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下偏光镜振动面平行,即在薄片平面上的投影方向总是与影方向总是与PP方向平行。方向平行。观察干涉图时,为什么必须去掉目镜观察干涉图时,为什么必须去掉目镜或推入勃氏镜?或推入勃氏镜?因为锥光镜下所观察的干涉图,不是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,
3、到达上偏光镜所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。即观察的是干产生的消光与干涉效应总和。即观察的是干涉图(光源象)。涉图(光源象)。干涉图的成像位置不在薄片平面上,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(图而是在物镜的后焦平面上(图7474)。去掉目)。去掉目镜,能直接观察到镜筒内物镜后焦平面上的镜,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。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。如果此外,锥光镜下观察时,
4、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。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。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。干涉图,其干涉图特点随矿物的轴性和切片方向而异。2 2 一轴晶干涉图一轴晶干涉图一轴
5、晶矿物的干涉图,因切片方向不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、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。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、垂直光轴切片的干涉图(一)图象特点(图(一)图象特点(图75)一个一个黑十字黑十字与若干与若干同心圆干涉色色圈同心圆干涉色色圈组成。黑十字为两个互相垂直的黑带(即组成。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、下偏光镜消光影)。两个黑带分别与上、下偏光镜振动方向振动方向AA、PP平行,黑带中心部分往平行,黑带中心部分往往较窄,边缘部分较宽;往较窄,边缘部
6、分较宽;黑十字交点黑十字交点位于位于视域中心(即十字丝交点),视域中心(即十字丝交点),为光轴出露为光轴出露点点。干涉色色圈以黑十字交点为中心,成干涉色色圈以黑十字交点为中心,成同心环状,其同心环状,其干涉色级序由中心向外逐渐干涉色级序由中心向外逐渐升高,干涉色色圈愈外愈密。升高,干涉色色圈愈外愈密。在垂直光轴的薄片中,光轴方向垂直薄片平面。在垂直光轴的薄片中,光轴方向垂直薄片平面。锥形光的特点锥形光的特点:中央一条光垂直薄片入射,其余各条光: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(线都是倾斜射入薄片(图图7272);愈外倾斜角度愈大。因此,);愈外倾斜角度愈大。因此,锥形光中只
7、有中央一条光是平行光轴入射的,其余各光都是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。斜交光轴入射;而且愈外斜交角度愈大。光率体特征光率体特征: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,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
8、生的消光与干涉效应不同。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。干涉现象总和。黑十字代表消光部分(消光影);干涉色色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。圈代表发生干涉作用的部分。为了解干涉图的成因,我们引入一个为了解干涉图的成因,我们引入一个波向图波向图的概念。的概念。反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映垂直锥形光中各入射光波的光
9、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。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。因而时,发生双折射分解形成两个偏光的振动方向。因而波向图波向图就是表示光波振动方向的图解。就是表示光波振动方向的图解。一轴晶光率体各种椭圆半一轴晶光率体各种椭圆半径在空间的分布方位,可用球径在空间的分布方位,可用球面投影方法作出。使圆球体球面投影方法作出。使圆球体球心与一轴晶光率体中心重合心与一轴晶光率体中心重合
10、(图(图7777)。)。把垂直各入射光波的光率把垂直各入射光波的光率体椭圆半径(体椭圆半径(NeNe与与NoNo)投)投影到球面上。即可得出各个椭影到球面上。即可得出各个椭圆切面半径(常光与非常光振圆切面半径(常光与非常光振动方向)在球面上的分布方位。动方向)在球面上的分布方位。球面上经线与纬线的交点球面上经线与纬线的交点代表各入射光波的出露点。代表各入射光波的出露点。经线的切线方向,代表非经线的切线方向,代表非常光波的振动方向(常光波的振动方向(NeNe或或NeNe半径方向)半径方向);纬线的纬线的切线方面,代表常光的振切线方面,代表常光的振动方向(动方向(NoNo半径方向)。半径方向)。将
11、球面投影结果,再转换将球面投影结果,再转换为正射投影到平面上,即可得为正射投影到平面上,即可得出一轴晶不同方向切片上光率出一轴晶不同方向切片上光率体椭圆半径分布方位图(波向体椭圆半径分布方位图(波向图)。图)。图图78A78A为一轴垂直光轴切片为一轴垂直光轴切片的波向图。其的波向图。其中心为光轴中心为光轴在薄在薄片平面上的片平面上的出露点出露点;围绕中心;围绕中心的的同心圆与放射线的交点同心圆与放射线的交点,代,代表表锥形光中各入射光波锥形光中各入射光波在薄片在薄片平面上的平面上的出露点出露点;半径方向,半径方向,代表非常光波的振动方向(代表非常光波的振动方向(NeNe方向);同心圆的切线方向
12、,方向);同心圆的切线方向,代表常光的振动方向(代表常光的振动方向(NoNo方方向)。向)。知道了知道了OAOA切片上光率体椭圆半径切片上光率体椭圆半径的分布方位,根据消光与干涉原理,便的分布方位,根据消光与干涉原理,便很容易理解干涉图的形成原因。很容易理解干涉图的形成原因。当矿片上光率体椭圆半径与上、下当矿片上光率体椭圆半径与上、下偏光镜振动方向平行时,消光而构成黑偏光镜振动方向平行时,消光而构成黑带;当光率体椭圆半径与上、下偏光镜带;当光率体椭圆半径与上、下偏光镜振动方向斜交时,发生干涉作用产生干振动方向斜交时,发生干涉作用产生干涉色。涉色。1 1、黑十字的成因、黑十字的成因 在在OAOA
13、切片的波向图中,东切片的波向图中,东西、南北方向上的光率体椭圆半西、南北方向上的光率体椭圆半径与上、下偏光镜振动方向径与上、下偏光镜振动方向AA、PP平行或近于平行的那些部位平行或近于平行的那些部位(图(图78B),在正交偏光镜间消),在正交偏光镜间消光或近于消光。因此,形成分别光或近于消光。因此,形成分别与与AA、PP平行的两个黑带,互平行的两个黑带,互相垂直构成黑十字。相垂直构成黑十字。由于非常光振动方向呈放射由于非常光振动方向呈放射线,与线,与AA、PP夹角相等的椭圆夹角相等的椭圆半径方向(图半径方向(图78),其消光情况),其消光情况应为相同,由图中可看出夹角相应为相同,由图中可看出夹
14、角相等的椭圆半径方向是中部窄而边等的椭圆半径方向是中部窄而边部宽,因而黑带中部较窄而边缘部宽,因而黑带中部较窄而边缘较宽。较宽。如果双折率低时,这种现象不明如果双折率低时,这种现象不明显。显。如果偏光显微镜的上、下偏光镜如果偏光显微镜的上、下偏光镜振动方向振动方向AAAA、PPPP位置不在东西、南北位置不在东西、南北方向上,则干涉图中的黑十字也不在方向上,则干涉图中的黑十字也不在东西、南北方向,借此可以校正上、东西、南北方向,借此可以校正上、下偏光镜的位置。下偏光镜的位置。干涉色色圈的成因干涉色色圈的成因 垂直光轴切片的波向图垂直光轴切片的波向图中,其光率体椭圆半径呈放中,其光率体椭圆半径呈放
15、射状对称分布。射状对称分布。因此,无论如何转动矿因此,无论如何转动矿片,总是东西、南北方向的片,总是东西、南北方向的光率体椭圆半径与光率体椭圆半径与AAAA、PPPP平平行,其余的半径与行,其余的半径与AAAA、PPPP斜斜交,因而黑十字与干涉色色交,因而黑十字与干涉色色圈位置不发生变化。圈位置不发生变化。(三)垂直光轴切片干涉图的应用(三)垂直光轴切片干涉图的应用注意试板上注意试板上NgNg与与NpNp方向更换,或方向更换,或者试板插入方向改变,恰与上述情况者试板插入方向改变,恰与上述情况相反。相反。当干涉图的黑十字四个象限内仅当干涉图的黑十字四个象限内仅见见一级灰干涉色一级灰干涉色时,加入
16、时,加入石膏试板石膏试板(图(图82/82/照片照片3 3)后,)后,黑十字黑十字11级级紫红紫红;干涉色升高干涉色升高的两个象限,干涉的两个象限,干涉色由色由1 1级灰级灰22级蓝级蓝;干涉色降低干涉色降低的的两个象限内,干涉色由两个象限内,干涉色由1 1级灰级灰11级级橙黄橙黄。也可以使用云母试板,加入也可以使用云母试板,加入云母云母试板试板后,后,黑十字黑十字11级灰;干涉色级灰;干涉色升高的两个象限内,干涉色由升高的两个象限内,干涉色由1 1级级灰灰11级橙黄;干涉色降低的两个级橙黄;干涉色降低的两个象限内,干涉色由象限内,干涉色由1 1级灰级灰黑色。黑色。如果干涉色色圈多而密,加入云
17、母试板后,干涉色色圈移动情如果干涉色色圈多而密,加入云母试板后,干涉色色圈移动情况看不清楚,可以使用况看不清楚,可以使用石英楔或贝端克补色器石英楔或贝端克补色器。随着石英的逐渐插入(或逐渐转动贝瑞克补色器)时,在干涉随着石英的逐渐插入(或逐渐转动贝瑞克补色器)时,在干涉色级序升高的两个象限内,干涉色色圈连续向内移动;在干涉色级色级序升高的两个象限内,干涉色色圈连续向内移动;在干涉色级序降低的两个象限内,干涉色色圈连续向外移动。序降低的两个象限内,干涉色色圈连续向外移动。干涉色色圈多的干涉图,也可以使用干涉色色圈多的干涉图,也可以使用石膏试板石膏试板。加入石膏试板。加入石膏试板后(后(照片照片2
18、.jpg),黑十字变为一级紫红;),黑十字变为一级紫红;在干涉色级序升高的两个象限内,靠近黑十字交点原为一级灰在干涉色级序升高的两个象限内,靠近黑十字交点原为一级灰的位置,干涉色级序升高变为二级蓝,因而出现对称的两个蓝色小的位置,干涉色级序升高变为二级蓝,因而出现对称的两个蓝色小团团,其他干涉色色圈基本不变;团团,其他干涉色色圈基本不变;在干涉色降低的两个象限内,靠近黑十字交点原为一级灰的位在干涉色降低的两个象限内,靠近黑十字交点原为一级灰的位置,干涉色级序降低变为一级橙黄,因而出现对称的两个黄色小团置,干涉色级序降低变为一级橙黄,因而出现对称的两个黄色小团团,第一个红色色圈变为黑色圈,其他干
19、涉色色圈也基本不变。团,第一个红色色圈变为黑色圈,其他干涉色色圈也基本不变。1 1、当光轴倾角不太大、当光轴倾角不太大时,可以确定轴性及切片时,可以确定轴性及切片方向。方向。2 2、测定光性符号、测定光性符号当黑十字交点在视域当黑十字交点在视域内时,测定光性符号的方内时,测定光性符号的方法与垂直光轴切片干涉图法与垂直光轴切片干涉图的方法完全相同。的方法完全相同。如果黑十字交点在视如果黑十字交点在视域之外时,转动物台,根域之外时,转动物台,根据黑带移动情况,可以确据黑带移动情况,可以确定黑十字交点在视域外的定黑十字交点在视域外的位置位置(见图见图8787说明说明)。三、平行光轴切片的干涉图三、平
20、行光轴切片的干涉图(一)图像特点(一)图像特点当当OAOA方向方向与上、下偏光镜振动与上、下偏光镜振动方向之一平行时,为一个粗大模糊方向之一平行时,为一个粗大模糊的黑十字,几乎占据整个视域(图的黑十字,几乎占据整个视域(图90A90A)。稍稍转动物台,粗大黑十字)。稍稍转动物台,粗大黑十字从中心分裂,并沿从中心分裂,并沿OAOA方向方向迅速退出迅速退出视域(约转动视域(约转动1212-15-15),这个转),这个转角称角称明亮角明亮角。因为变化迅速,故称。因为变化迅速,故称瞬变干涉图或闪图瞬变干涉图或闪图。当当OAOA方向方向与上、下偏光镜的振与上、下偏光镜的振动方向动方向AAAA、PPPP成
21、成4545夹角时,视域夹角时,视域最亮。如果矿物的双折率较大时,最亮。如果矿物的双折率较大时,则在相对的象限内出现对称的弧形则在相对的象限内出现对称的弧形干涉色色带(图干涉色色带(图90B90B)。)。在光轴方向的两个象限内,在光轴方向的两个象限内,干涉色由中心向两边逐渐降低;干涉色由中心向两边逐渐降低;在垂直光轴方向的两个象限内,在垂直光轴方向的两个象限内,干涉色由中心向两边逐升高。干涉色由中心向两边逐升高。如果矿物的双折率较低,则如果矿物的双折率较低,则不出现弧形色带而仅为一级灰白不出现弧形色带而仅为一级灰白干涉色。干涉色。在在OAOA切片的波向图中(图切片的波向图中(图9191),),当
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