(1)晶体光学基础

晶体光学

晶体光学 及光性矿物学

晶体光学

晶体光学概述---- 概念 目标 应用 为什么要学习晶体光学 ? 概念: 概念: 晶体光学是研究可见光通过透明矿物晶体 所产生的光学现象(颜色、折射、双折射、干涉 等)及其规律的一门科学。 目标: 目标: 掌握偏光显微镜下研究、鉴定透明矿物的基 本原理和基本方法；掌握常见矿物的鉴定特征. 应用: 岩石学、矿物学；玻璃、陶瓷、冶金、医 应用: 岩石学、矿物学 药、化工等生产和科研部门

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晶体光学概述第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第五章 第六章 ---- 课程安排 晶体光学基础(2) 偏光显微镜(2) 单偏光镜下晶体的光学性质(6) 正交偏光镜间晶体的光学性质(6) 锥光系统下一轴晶晶体的光学性质(4) 锥光系统下二轴晶晶体的光学性质(4) 透明矿物系统鉴定(2)

常见透明矿物的系统鉴定(一) (4) 常见透明矿物的系统鉴定(二) (4) 常见透明矿物的系统鉴定(三) (4) 未知矿物系统鉴定 (8) 课程总结与讨论(2)

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晶体光学概述---- 参考书 康维国, 梁万通, 刘亚琴, 晶体光学. 长春: 1. 康维国, 梁万通, 刘亚琴, 晶体光学. 长春: 东北师范 大学出版社,1993 大学出版社,1993 2. 李德惠, 晶体光学. 北京: 地质出版社,1984 3. 北京大学地质学系岩矿室, 光性矿物. 北京: 地质出版 社,1979 孟庆丽,光性矿物学简明教程. 北京: 地质出版社,1985 4. 孟庆丽,光性矿物学简明教程. 北京: 地质出版社,1985 5. 长春地质学院实验中心, 透明矿物薄片鉴定(二). 校内 教材, 1987

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第一章 晶体光学基础第一节 光的基本性质 第二节 光在晶体中的传播 第三节 光率体※ 第四节 光性方位

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第一章 晶体光学基础

第一节 光的基本性质光具有“波粒” 一. 光具有“波粒”两相性晶体光学主要利用的是光的波动理论.

二.可见光(光波) 可见光(光波)可见光是电磁波谱中频率较高,波长范围较短 (390—770nm)的一个区段,由波长不同的七 色光组成.

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波长( 波长(n m) )10-5

紫 γ射线 射线

390(n m) ( ) 430 460

可 见 光 放 大

靛

10-1 1 10 103 105 107 109

χ—射线 射线紫外线 可见光

蓝 500 绿 黄 橙 红 570 590 650 770

红外线

短无线电波 广播波段

1012

长无线电波1015

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第一节 光的基本性质

三.光波是一种横波 光的传播方向与振动方向互相垂直. 晶体中许多光学现象都与光波是横波这一 特征有关.

四.自然光和偏振光自然光: 自然光: 在垂直光波传播方向的断面内,光波作 任意方向的振动，且振幅相等. 偏振光：在垂直光波传播方向的断面内,光波 偏振光 只在某一固定方向上振动(只有一个振动面).自 然光转化为偏振光的过程称偏振化.

偏振化. 偏振化

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A.光的传播方向垂直纸面 B.侧视图 长箭头代表光传播方向 光的传播方向垂直纸面 侧视图,长箭头代表光传播方向 侧视图

自然光的传播和振动方向关系示意图

振动面

偏振光的传播和振动方向关系示意图

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第一节 光的基本性质

五.光的折射及折射定律

光波的折射现象示意图

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第一节

光的基本性质

五.光的折射及折射定律 Sin I Sin A

=

VI VA

=

N 1 2 ( N )

=

NA NI

N 1-2 : 第二介质对第一介质的介质的相对折射律. N : 介质的(绝对)折射律. 以N表示, N ≥ 1.注意: 注意: 介质的折射律 N 是介质微观特征的宏观反 映,是物质的固有属性之一, 因此,矿物的折射律是 鉴定矿物的重要光学常数之一.

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第一节

光的基本性质

六. 全反射临界角与全反射根据 Sin I Sin A

=

NA NI

可知

当光波从光密介质入射到光疏介质时, 入射角 I 总是小于折射角 A , 当 A = 90 0时I = φ, 此时入射角φ 称为全反射临界角. 全反射临界角 当入射角 I > φ 时, 折射光波不再进入折射介 质而全部返回到入射介质, 这种能量的突变 称为全反射 全反射. 全反射

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六. 全反射临界角与全反射 A′ a T A B′ a C′ a D空气n=1

B C

E e′

i c′ φ d′ i b′

V

S

O

玻璃块N=2.00 玻璃块

R

临界角与全反射示意图

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第一章 晶体光学基础

第二节 光在晶体中的传播特性 光性均质体 光性非均质体

一.光性均质体特点: 特点:光学性质各方向相同(各向同性). 包括: 包括:等轴晶系矿物和非晶质物质. 光波在均质体中的传播特点: 光波在均质体中的传播特点: 光波的传播速度不 因振动方向※不同而发生改变，即均质体的折射 振动方向 率不因光波在晶体中的振动方向※不同而发生改 振动方向 变. 即均质体折射率值只有一个. 即均质体折射率值只有一个.

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A-自然光

B-偏光

光波在均质体中传播示意图

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第二节 光在晶体中的传播特性

二. 光性非均质体特点: 特点:光性非均质体的光学性质因方向不同而改变. 包括: 包括:中级晶族(一轴晶)和低级晶族 (二轴晶)的矿物. 光波在非均质体介质中的传播特点: 其传播速度因 光波在非均质体介质中的传播特点: 光波在晶体中的振动方向 振动方向不同而发生改变. 因而非 振动方向 均质体的折射率也因光波在晶体中的振动方向 振动方向不同 振动方向 而改变. 即非均质体的折射率值有许多个. 即非均质体的折射率值有许多个. 光波进入光性非均质体后的特点及有关术语(下页) 光波进入光性非均质体后的特点及有关术语(下页)