晶体光学知识点总结

1第一章1、晶体光学：研究可见光通过透共振、穆斯鲍尔谱学、透射电子显微镜等方法研究矿物。2、光性矿物鉴定法：是利用不同的透明矿物显示的光学性质不同，鉴定明矿物晶体时所产生的一些光学现象及其原理的一门科学。3、研究矿物的方法包括：化学分析、光谱分析、电子探针显微分析、X射线结构分析、差热分析、荧光分析以及晶体测量和比重、硬度精确测定等。此外还用红外光谱、核磁透明矿物。晶体光学是鉴定、研究透明矿物及岩石的重要方法。是一种很好的物相研究法。4、可见光：是电磁波，其波长范围约为390nm～770nm（纳米）是整个电磁波谱中很窄的一小段。可见光光波波长不同，呈现颜色也不同。白光是各种单色光按一定比例混合而成的混合光。单色光的波长由长到短，对应的色感由红到紫。5、纵波：振动方向与传播方向一致，不存在偏振问题；横波：振动方向与传播方向垂直，存在偏振问题。6、最常见的光有五种：自然光、线偏振光、部分偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光。7、自然光：各个方向上振动振幅相同的光。（一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直的、等幅的、不相干的线偏振光。）8、线偏振光（又称平面偏振光或完全偏振光）：在垂直于传播方向的平面内，光矢量只沿某一个固定方向振动。9、部分偏振光：某一方向光振动比与之垂直方向的光振动占优势。彼此无固定相位关系、振动方向任意、不同方向上振幅不同的大量光振动的组合，它介于自然光与线偏振光之间。（部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直的、不等幅的、不相干的线偏振光）10、获得偏振光的方法：由反射与折射产生（部分偏振光）、由二向色性产生（线偏振光）、双折射晶体（偏振棱镜）产生（线偏振光）。11、布儒斯特定律：若光从折射率为n1的介质向折射率为n2的介质，当入射角满足tgi0=n2/n1时，反射光中就只有垂直于入射面的光振动，没有平行于入射面的光振动，这时反射光为线偏振光，折射光仍为部分偏振光。这就是Brewster定律。其中i0叫做起偏角或布儒斯特角。12、晶体的二向色性：某些各向异性的晶体对o光和e光的吸收有很大差异。13、起偏：从自然光获得偏振光的过程。（常用的起偏器：偏振片）14、判断自然光、部分偏振光、线偏振光的方法：若以光传播方向为轴，慢慢旋转检偏片，观察透过偏振片的光：光强无变化的是自然光；光强有变化，但最小值不为零的是部分偏振光；光强有变化，但最小值为零(消光)的是线偏振光。215、几何光学的三大定律：1）光的直线传播定律（光在其中传播，速度比较快的介质称光疏介质，传播速度比较慢的介质称光密介质）；2）光的反射及反射定律；3）光的折射与折射定律16、双折射：光线进入光学各向异性媒质（如方解石）后产生两条折射光线的现象。17、o光和e光：一条光线遵守通常的折射定律（n1sini=n2sinr），折射光线在入射面内，这条光线称常光，简称o光；另一条光线不遵守通常的折射定律，它不一定在入射面内，这条光线称非常光，简称e光。18、产生双折射的原因：o光和e光的传播速度不同，o光在晶体中各个方向的传播速度相同，因而折射率no=c/vo=恒量；e光在晶体中的传播速度ve随方向变化，因而折射率ne=c/ve=是变量，随方向变化。由于o光和e光的折射率不同，故产生双折射。19、斯涅尔折射定律：入射介质与折射介质的密度确定，光线在两种介质中的传播速度固定，如发生折射，则任意入射角的正弦值与折射角的正弦值之比为一常数：sini/sinr=vi/vr20、全反射：当入射介质密度大于折射介质密度时，Vi＜Vr，故i＜r。随入射角逐渐加大，折射角相应地变得更大，当其达到90°时，则折射光线沿界面方向传播，此时的入射角为全反射临界角。21、发生全反射两个条件：①光从光密介质到光疏介质；②入射角＞临界角。22、折射率大，临界角小，全反射范围宽，光容易产生全反射，反射量大（所以钻石打磨后可显示出极强的金刚光泽）23、同一介质的折射率视所用光波的波长而异，这种白光分解成七色光的性质称为折射率色散，也称“火彩”。24、波长较长的红光折射率较小，波长较短的紫光折射率较大，色散率是根据特定波长的紫光（430.8nm）与特定波长的红光（686.7nm）的折射率差值来表示的。25、所有晶体的折射率均大于1。26、每个晶体的折射率大小取决于光在该晶体中的传播速度，即光的传播速度愈小，其折射率愈大。27、折射率值是反映晶体成分与晶体结构的重要参数。折射率值是鉴定透明矿物晶体最可靠的常数之一。28、光性均质体：光学性质各向相同（各向同性）。（①只有一个折射率，不产生双折射；②不改变入射光的性质及振动方向；③代表性晶系与矿物：高级晶族的等轴晶系和非晶质。等轴晶系矿物如石榴子石、萤石、钻石；非均质体如蛋白石、树胶、玻璃等）329、光性非均质体：光学性质随方向而异（各向异性）。（一切具有双折射特征的介质，简称非均质体）30、光波在非均质体中的传播特征：①不只一个主折射率②改变入射光性质（偏光化和双折射现象）光波进入非均质体后除特殊方向外，一般都分解成振动方向互相垂直的两种偏光——即偏光化；这两种不同方向的偏光速度不等，导致折射率不等—引起双折射；两条偏光折射率值之差称双折射率。用ΔN或Δ表示；最大主折射率值与最小主折射率值之差，称最大双折射率。③一个或两个特殊方向—光轴（以“OA”表示）31、光学均质体（非晶质体和等轴晶系）特征：光波在均质体中传播时无论在任何方向振动，传播速度与折射率值不变；光波入射均质体发生单折射现象，不发生双折射也不改变入射光的振动性质。32、光学非均质体（中级晶族和低级晶族）特征：光波在非均质体中传播时，传播速度与折射率值随振动方向的不同而发生改变，光波入射非均质体，除特殊方向外，会发生双折射。33、光轴：当光波沿非均质体的某些特殊方向传播时（如中级晶族C轴方向），不发生双折射，基本不改变入射光的振动特点和方向。把这一特殊方向称为光轴。34、中级晶族晶体只一个光轴，称为一轴晶。低级晶族晶体有两个光轴，称为二轴晶。35、在一轴晶中发生双折射时所呈现的基本规律：（No＜折射率＜Ne）①传播速度：—束偏光常光（No）的传播速度不随入射方向的改变而改变，其折射率为一常数；另一束偏光非常光(Ne')传播速度随入射方向的改变而改变，其折射率为一变数。②振动方向：常光振动方向总是垂直于入射面，而非常光的振动方向则总是平行于入射面。（光波在非均质体中传播时，决定光速及相应折射率大小的是光波在晶体中的振动方向而不是传播方向。）36、在二轴晶中发生双折射时所呈现的基本规律：①双折射后两束偏光均为非常光，以Ngˊ和Npˊ表示，它们的折射率都随入射光方向的改变而改变;②振动方向：因二轴晶有两个光轴，对应某个方向的入射光，会产生两个入射面，据菲涅尔定律，两束偏光的振动方向分别平行于两个相交入射面的两个分角面。437、主截面：光轴和晶体表面法线组成的平面。38、主平面：某一光线(o光或e光)与光轴组成的平面总结：◆（判断）一切具有双折射特征的介质，均为非均质体。（对）◆光波在非均质体中传播时，其传播速度随振动方向而变化，因而其相应的折射率也随振动方向不同而改变。非晶质体的主折射率不只一个，是两个或三个。◆光波进入非晶质体后，除特殊方向外，一般都分解成振动方向互相垂直的两种偏光，且两束偏光均为非常光—即偏光化；这两种不同方向的偏光速度不等，导致折射率不等，引起双折射。—改变入射光的性质；◆光波沿非晶质体的特殊方向（光轴）射入时，不发生双折射，也不改变入射光的性质和振动方向。中级晶族晶体只有一个光轴，称一轴晶；低级晶族晶体有两个光轴方向，称二轴晶。5第二章1、光率体：光波在晶体中传播时，表征光波的振动方向与相应折射率值之间关系的一种光性指示体（光学立体图形）。（光率体是表示光波在晶体中各振动方向上折射率和双折射率变化规律的一个立体几何图形）2、高级、中级、低级三个晶族的晶体，它们的光率体分别为圆球体、旋转椭球体和三轴椭球体。3、光率体是虚幻的：光率体是从晶体光学现象中抽象出来的光性指示体。光率体是实实在在的虽然我们看不见它，却能感觉到，并用科学的方法测定出来。4、光率体的作法：①线段的方向代表偏光的振动方向；②线段的长度代表偏光的折射率。5、均质体包括高级晶族的等轴晶系矿物（a=b=c,α=β=γ=90°）及非晶质物质，传播速度不因振动方向不同而发生改变，即折射率值各向相等。均质体的光率体特征：①形状——圆球体②半径代表该均质体的折射率值，折射率只有一个；③双折射率——△N=N-N=0④光轴——无数个。通过光率体中心所作的任何方向的切面都是圆切面。6、一轴晶光率体（（中级晶族：三方晶系，四方晶系，六方晶系a=b≠c，α=β=γ=90°光轴=c轴）（光波在非均质体中传播时，只有沿着某一特殊方向才不会发生双折射，这个方向称光轴。只有一个光轴的晶体—一轴晶）7、一轴晶光率体构成要素①2个主轴——Ne和No，椭圆切面长短半径方向代表该切面中两偏光的振动方向。Ne和No代表一轴晶两个主要光学方向，称光学主轴，即Ne轴和No轴。轴的长短即N的大小；②2个主折射率——No、Ne。No为常光折射率，No⊥c,为非常光折射率，Ne∥c，可以No＞Ne，也可以No＜Ne。介于Ne和No之间有一系列的折射率，均用Ne′表示，其光波的性质属于非常光，是任意非常光。③1个光轴OA，OA∥c◆8、光性正负：一轴正晶，标记为：一轴（+）：NeNo如：石英；一轴负晶，标记为：一轴（—）：NeNo如：方解石9、光波在一轴晶中传播时：⑴当光波振动方向⊥Z轴时，相应的折射率值相等，为常光的折射率值，以“No”表示。6⑵当振动方向∥Z轴时，折射率值与No相差最大，为非常光折射率值，以“Ne”表示。⑶当振动方向与Z轴斜交，相应的非常光的折射率值递变于No与Ne之间，以Ne'表示。（Ne′与Z轴夹角越小，Ne′越接近于Ne，反之越接近No一轴晶光率体是一个以Z轴为旋转轴的旋转椭球体。）10、一轴晶正光性光率体（石英）A当光∥Z轴入射时，无双折射，⊥Z轴的各振动方向N均为1.544（No），以No为半径，构成一个⊥Z轴的圆切面。B当光波⊥Z轴入射时，分解为振动方向⊥Z轴的No和∥Z轴的Ne＝1.553，构成一个∥Z轴的椭圆切面。垂直Z轴的其它任何方向射入的光线均可构成相同的椭圆切面。C非常光的折射率值随其振动方向与光轴的夹角而变化，夹角为0°时，折射率为特定值，用“Ne”表示；夹角介于0°～90°之间时，No＜折射率＜Ne，用“Neˊ”表示。石英一类光率体的特征是：旋转轴为长轴，Ne＞No，即Ne＝Ng（大折射率），No＝Np（小折射率）。凡是具有这种特点的光率体都称为一轴晶正光性光率体，相应的矿物称一轴晶正光性矿物。11、一轴晶负光性光率体（方解石）方解石的光率体为一以Z轴（短轴）为旋转轴的扁形旋转椭球体，即Ne＜No。凡具有这种特点的光率体称为一轴晶负光性光率体，相应的矿物称为一轴晶负光性矿物。12、一轴晶光率体无论光性正负，其旋转轴（直立轴）都是Ne轴（光轴），水平轴为No轴，Ne与No代表一轴晶矿物折射率的最大或最小值，称主折射率，其相对大小决定一晶矿物光性符号。Ne与No的差值为一轴晶矿物的最大双折射率。13、一轴晶光率体的主要切面：1）垂直光轴（OA）的切面：A光率体的切面为圆，其半径=No.B光波垂直这种切面入射（平行光轴入射）时，不发生双折射，其折射率等于NoC双折射率为0D一轴晶只有一个这样的切面2）平行光轴（OA）的切面：A切面形状为椭圆B光波垂直此切面入射，分解成两种偏光，其振动方向必然平行椭圆切面的长短半径，相应的折射率为两个主折射率ne和no。7C双折射率为|ne-no|(一轴晶矿物的最大双折射率)3)斜交光轴（OA）的切面：A切面为椭圆B光波垂直此切面入射，会发生双折射分解成两种偏光，其振动方向分别平行椭圆切面的长短半径，相应的折射率为no和ne',且总有一个为no。C双折射率为|ne-no'||ne-no|D正晶时，短半径为no，负晶时，长半径为no。（一轴晶三种切面全图无论何种切面，园