晶体光学基础原理郭ppt课件.ppt

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1、前言晶体光学是研究可见光通过透明晶体时所产生的一些光学现象及其原理的一门科学。不同的透明矿物显示的光学性质不相同，据此可鉴定透明矿物。晶体光学是研究、鉴定透明矿物及岩石的重要方法。晶体光学的应用已经不仅仅限于矿物学和岩石学方面，在玻璃、陶瓷、药品、盐类、铸石及建筑材料等方面，也应用晶体光学原理和方法进行研究和鉴定。学习目的1、学会使用偏光显微镜2、掌握晶体光学的基本原理：折射，双折射，全反射和全反射临界角，光的偏振，光率体（核心，难点，重点），光的干涉3、用偏光显微镜鉴别矿物的方法和步骤4、掌握常见造岩矿物（七大矿物）及宝石矿物的鉴定特征怎样学好本课程1.复习好课程的

2、预备知识结晶学：晶体对称，分类，晶体定向，晶面符号物理学：几何光学：折射，反射物理光学：光的波动性，干涉矿物学：矿物的手标本鉴定特征(晶形，解理，颜色)2.备齐教学用书（晶体光学）3.有正确的学习方法每次课前预习30－60分钟；课堂记笔记课后要复习30－60分钟重视实验课，不准缺实验课，不许迟到第一章晶体光学基础原理§1-1光学基础知识一、光的波动性二、可见光、单色光与白光、自然光与偏振光三、光的折射与折射率四、光的全反射和全反射角五、光性均质体和光性非均质体六、双折射和双折射率光波的振动方向垂直其传播方向，为横波。一、光的波动性光是一种电磁波，电磁波是电磁振

3、动在空间的传播过程。电磁振动方向与其传播方向互相随垂直，即电磁波是一种横波，因而光波也是一种横波。光波是一种横波，它具有波动性，能够解释反射、折射、干涉、偏振、色散、衍射等光学现象。光波与机械横波（水波、地震横波等）不同，不仅能在固体中传播，也能在液体中传播，还能在空气和真空中传播。晶体光学基础二、可见光、单色光与白光、自然光与偏振光晶体光学基础可见光是电磁波，但只是整个电磁波谱中很窄的一小段，其波长范围约为390～770nm。单色光与白光光的性质由光速v,频率f,波长λ决定，无论介质如何，f是固定的，v,λ是可变的单色光：单色光是指频率固定，或某一窄小范围的光;可以

4、是自然光，也可是偏光。可分为：红、橙、黄、绿、蓝、青、紫（波长逐渐减小）七种基本单色光。白光：七种单色光混合的光，λ＝580nm，与黄光波长相近。晶体光学基础700nm400nm光波波长不同，呈现颜色也不同。波长由长到短，相应颜色依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫色。白光实际是各种单色光按一定比例混合而成的混合光。红橙黄黄绿绿蓝靛紫晶体光学基础3.自然光与偏振光（1）自然光（2）偏振光在垂直传播方向的平面内各个方向上都有等幅的光振动只在垂直传播方向的某一固定方向上振动自然光是由无数方向横振动合成的复杂混合光波，其振动特点是：在垂直光波传播方向的平面内，各个方向上都有等振

5、幅的光振动。在垂直光波传播方向的某一固定方向上振动的光波，称平面偏振光，简称偏振光或偏光。偏振光的振动方向与传播方向所构成的平面称振动面自然光经过反射、折射、双折射及选择性吸收作用可以转变为偏光。使自然光转变为偏光的作用称为偏光化作用。晶体光学基础N=Vi/Vr=sini/sinr，N为折射介质对入射介质的相对折射率。若入射介质为真空，则N为折射介质的绝对折射率。常把空气的折射率视为1（1.00029）。光在其它介质中传播速度总是小于真空中的速度，故其它介质的折射率总大于1。三、光的折射和折射率1、折射及折射率n1(光疏质)n2(光密质)ir晶体光学基础光线从光密质N

6、射向光疏质n，折射角大于入射角，当折射角大于90°时，折射现象将不存在，光线发生全反射，此时的入射角称为全反射临界角φ。临界角的大小取决于两种介质的相对折射率，即n/N=sinφ/sin90°n=N×sinφ四、全反射及全反射临界角晶体光学基础五、光性均质体与光性非均质体1.均质体指光学性质各个方向相同的物质，如：晶体：等轴晶系，如石榴石（高级晶族）非晶体：玻璃、树胶、火山玻璃、液体传播速率不因振动方向的不同而改变，任何方向振动的光波都有相同的折射率自然光仍为自然光，偏振光仍为振动方向基本不变的偏振光特点2.非均质体光学性质因方向而异的矿物，即除等轴晶系以外的所有其它

7、晶系的矿物传播速度随光波的振动方向而变除特殊方向外均要发生双折射，分解成两个振动方向互相垂直、传播速度不同、折射率不等的两种偏光。特点非均质体中都有一个或两个特殊方向（光轴OA），当光波沿这种特殊方向传播时不发生双折射，也不改变入射光波的振动特点和振动方向中级晶族：三、四、六方晶系，沿一个方向不发生双折射，只有此方向（一轴晶）低级晶族：斜方、单斜、三斜晶系，有两个方向不发生双折射（二轴晶）六、双折射和双折射率光波通过非均质体的重要特征是，除特殊方向外，都要分解成振动方向相垂直、波速不等、折射率不等的两种偏光，这种现象称为双折射。两种偏光的折射率值之差