1、第三节正交偏光镜下晶体的光学性质,第三节正交偏光镜下晶体的光学性质,一、正交偏光镜的概述正交偏光： 上下偏光同时使用，并使其振方向互相垂直。,第三节正交偏光镜下晶体的光学性质,二、消光现象消光：晶体在正交偏光镜下出现黑暗的现象。消光分为全消光和四次消光1、全消光：下偏光透过晶体后， 不改变原来的振动方向， 与上偏光镜的振动方向互 相垂直，使视域黑暗， 旋转物台360，消光现象不 变，这种消光称为全消光。,均质体、非均质体垂直光轴的切面均为全消光，反之，发生全消光的晶体此切面的光率体切面一定为圆切面。,2、四次消光：光率体的椭圆半径与上下偏光的振动方向平行时，使视域黑暗，即消光，转动物台360光
2、率体的椭圆半径有四次与上下偏光平行的机会，因此出现四次消光，这种消光称为四次消光。,第三节正交偏光镜下晶体的光学性质,第三节正交偏光镜下晶体的光学性质,小结：均质体和非晶体一定是全消光，非均质体或者四次消光，或者全消光，但出现四次消光的一定是非均质体。消光位：非均质体除了垂直光轴以外的任何切面，在正交偏光镜下处于消光时的位置称为消光位。,第三节正交偏光镜下晶体的光学性质,三、干涉现象非均质体的任一椭圆切面，处于一般位置即与上下偏光斜交。下偏光通过晶体后发生双折射，光线再通过上偏光后发生干涉。干涉的条件：两条光线频率相同处于同一平面存在光程差,R,Vg Vp,Vp,Vg,第三节正交偏光镜下晶体的
3、光学性质,A+-合成光波的振幅OB与强度有关的常数光率体的椭圆半径与上下偏光振动方向的夹角R光程差所用光波的波长,第三节正交偏光镜下晶体的光学性质,设薄片的厚度为d，晶体光率体切面的两个折射率为Ng和Np,光波通过晶体时的传播速度和时间分别为Vg,Vp,tg,tp,光波在空气中的传播速度为V。,第三节正交偏光镜下晶体的光学性质,讨论:当 即 时，光率体切面为圆切面，不发生双折射。 则 光波到达目镜后无振幅，无光强，视域黑暗，表现为消光，转动物台360消光现象不变，即全消光。,当=0时，光率体的椭圆半径与上下偏光的振动方向平行，表现为消光，转动物台360 有四次等于0，因此出现四次消光。,第三节
4、正交偏光镜下晶体的光学性质,让 n是整数，即 则光程差等于半波长的偶数倍。此时视域里黑暗，但不是消光而是干涉的结果，干涉色最暗。同理时 ， 光程差是半波长的奇数倍时取得最大值，光强最大，视域最明亮，表现为干涉色最亮。,45时，sin21， 也取得最大值，转动物台360 ，有四次这样的机会，即有四次最亮，所以转动物台，有 四次消光，四次明亮。,第三节正交偏光镜下晶体的光学性质,四干涉色及色谱表.单色光干涉的情况石英为例：石英是一轴晶正光性晶体eNo=0.009,制成厚度从0 d 的楔形，正交偏光镜下慢慢插入，即d增加过程，会出现明暗相间的条带。随着d的改变，可能使R达到半波长的奇数倍或偶数倍，因
5、此出现明暗相间的条带。R=（2n+1)/2时，光线最亮，R=2n/2时，光线最暗，当R介于二者之间时，呈灰色。波长不同，明暗间距不同。（正比关系）,第三节正交偏光镜下晶体的光学性质,第三节正交偏光镜下晶体的光学性质,2、白光的干涉及干涉色级序白光是七种颜色的混合光，各色光的波长不相同；用石英楔干涉时，在同一厚度处不可能同时达到所有波长光波的半波长的奇数倍或偶数倍；有的加强，有的减弱，混合的结果形成相应光程差的特征干涉色，并存在一定的规律，即干涉色级序。干涉色级序：随着光程差的增加所产生的一系列有规律变化的干涉色序，称为干涉色级序。,干涉色级序通常每隔560m（nm）划分为一级： 第一级R=05
6、60m，干涉色级序由低到高为：黑，钢灰，蓝灰，白，黄白，亮黄，橙黄，红，紫红。第二级R=560 1120m ，干涉色级序由低到高为：紫蓝，绿，黄绿，橙红。第三级R=1120 1680m ，干涉色级序由低到高为：紫，蓝，蓝绿，黄绿，黄，橙，红。第四级R1680m ，干涉色级序由低到高为：紫灰，青灰，绿灰，淡蓝绿，浅橙红，高级白。,第三节正交偏光镜下晶体的光学性质,第三节正交偏光镜下晶体的光学性质,小结：晶体的干涉色级序完全取决于光程差R的大小， 当薄片的厚度为0.03mm时，只与双折射率 有关，所以同一晶体切片方向不同，干涉色亦不相同。,垂直光轴的切面：双折射率等于0，不显干涉色，全消光；,平行
7、光轴的切面：双折射率最大，具有最高干涉色；,斜交光轴的切面：双折射率介于最大和最小之间，干涉色介于最高和最低之间。,一轴晶,其他方向的切面：双折射率介于最大和最小之间，干涉色介于最高和最低之间。,第三节正交偏光镜下晶体的光学性质,二轴晶,垂直光轴的切面：双折射率等于0，不显干涉色，全消光；,平行光轴面的切面：双折射率最大，具有最高干涉色；,第三节正交偏光镜下晶体的光学性质,3、干涉色色谱表根据 所做的图表，已知其中的两个条件，查找第三个值。,第三节正交偏光镜下晶体的光学性质,五、补色法则和补色器1、补色法则设一种晶体的光率体椭圆半径为Ng1和Np1,所产生的光程差为R1;另一种晶体的光率体椭圆
8、半径为Ng2和Np2,所产生的光程差为R2;将二切片重叠，产生的总光程差为R,如果Ng1Ng2,Np1Np2,即光率体椭圆半径的同名轴平行，则R=R1+R2,光程差增大，干涉色级序升高；如果Ng1Np2,Np1Ng2,即光率体椭圆半径的异名轴平行，则R=R1R2,光程差减小，干涉色级序降低。,简单说，同名轴平行，光程差增大，干涉色升高； 异名轴平行，光程差减小，干涉色降低。根据补色法则，当两晶体重叠时，可以观察到干涉色的升降变化，如果已知其中一种晶体光率体的轴名，则可测定另一晶体的光率体轴名。,第三节正交偏光镜下晶体的光学性质,第三节正交偏光镜下晶体的光学性质,2、补色器石膏试板光程差R=56
9、0nm，干涉色一级紫红适用范围：光程差较小，干涉色较低的矿物，一般为一级灰白干涉色。如:某晶体R1=147nm，干涉色为一级灰白，与石膏试板重叠，石膏试板晶体R2=560nm干涉色为一级紫红。如果同名轴平行，R=R1+R2=147+560=707nm,干涉色升高为二级蓝色；如果异名轴平行，R=R1R2=560147=413nm,干涉色降低为一级橙黄色。,另如：某晶体R1=900nm，干涉色为二级黄色，与石膏试板重叠，石膏试板晶体R2=560nm，干涉色为一级紫红。如果同名轴平行，R=R1+R2=900+560=1460nm,干涉色升高为三级黄色；如果异名轴平行，R=R1R2=900560=34
10、0nm,干涉色降低为一级橙黄色。,第一级R=0560m，干涉色级序由低到高为：黑，钢灰，蓝灰，白，黄白，亮黄，橙黄，红，紫红。第二级R=560 1120m ，干涉色级序由低到高为：紫蓝，绿，黄绿，橙红。,第三节正交偏光镜下晶体的光学性质,第三节正交偏光镜下晶体的光学性质,云母试板光程差R=147nm，干涉色一级灰白适用范围：光程差较大，干涉色较高的矿物，一般为二级以上干涉色。如:某晶体R1=800nm，干涉色为二级绿色，与云母试板重叠，云母试板晶体R2=147nm，干涉色为一级灰白。如果同名轴平行，R=R1+R2=800+147=947nm,干涉色升高为二级橙黄；如果异名轴平行，R=R1R2=800147=653nm,降低为二级蓝色。,楔形的石英晶体制成，用厚度来改变光程差，变化范围较大，适用于一切干涉色的晶体。使用时慢慢推入或拉出石英楔子，观察干涉色级序的连续变化方向，来判断干涉色的升高或降低。紫，蓝，绿，黄，橙，红为升高；红，橙，黄，绿，蓝，紫为降低。,第三节正交偏光镜下晶体的光学性质,作业,1、解释概念：正交偏光，消光，全消光，四次消光，消光位，干涉色级序。2、按照光程差的大小，干涉色级序分哪几级？3、什么是补色法则？4、石膏试板、云母试板和石英楔子的光程差、干涉色和适用条件如何？,
