宝石折射率图式的形成机理及均质体_一轴晶宝石的折射率图式
珠宝鉴定——宝石鉴定基础2
§3 物理光学与晶体光学基础光波是一种电磁波，光波是横波。
自然光：一切从实际光源发出的光叫自然光。
或者说在黑体中任何物质加热发出的光叫自然光，发光时的温度叫色温，以K（绝对温度）表示，钻石颜色分级比色灯5500K-7200K。
特点：在垂直传播方向的任意方向振动，各方向振幅相等。
偏光：只在垂直传播方向的平面内的某一固定方向上振动的光波叫平面偏振光，简称偏光。
偏光通常利用光的双折射（尼科尔棱镜）或吸收作用（偏光片）产生特点：只在垂直光波传播方向的某一固定方向振动。
可见光波的波长为400-700nm（晶体光学390-770nm）宝石学常用（nm）晶体光学（nm）红 700-630&, ;, ;, ;nbs, p; 红 770-650橙 630-590橙 650-590黄 590-550黄 590-570绿 550-510绿 570-500青 510-480蓝 500-460蓝 480-450青 460-430紫 450-400紫 430-390波长与对应颜色及可见光波长范围记忆宝石学常用值即可。
入射线、折射线、反射线以及法线均在同一平面内。
反射：光从一种介质射到另一介质时，有一部分光在介质的界面处改变了传播方向，继续在原介质中传播，这种现象叫做光的反射。
主要由反射作用引起的特殊光学效应有：猫眼效应星光效应砂金效应折射：光波从一种介质进入另一种介质中传播时，因为两介质的密度不同，光在其中传播的速度也不同，致使光的传播方向发生改变，这种现象叫光的折射，即入射光线与折射光线不在同一直线方向传播。
折射定律：(1)折射光线总是在入射光线和法线所决定的平面里，并且和入射光线分居在法线的两侧；(2)N=Vi / Vr = Sini / Sinr相对折射率：N称为折射介质对入射介质的相对折射率。
绝对折射率：如果入射介质为真空或空气，则N值称为折射介质的绝对折射率，简称折射率。
衍射：波在同一均匀媒质里传播是沿直线方向进行的，如果在它的传播方向上遇到迎面挡住的孔或障碍物时，只要孔或障碍物不比它的波长大很多，这时波就会明显地绕到障碍物的后面或小孔的外面去（传播路径发生了弯曲）这种现象叫做波的衍射（绕射）。
宝石双折射率
宝石双折射率宝石双折射率概述宝石是一种常见的珠宝材料，也是一种重要的光学材料。
它具有许多特殊的光学性质，其中之一就是双折射率。
本文将详细介绍宝石双折射率的相关知识。
什么是双折射？当光线通过某些晶体时，会发生折射现象。
在普通折射中，入射光线和出射光线在同一个平面内，并且两者之间的角度相等。
但是，在某些晶体中，入射光线会被分成两个方向的偏振光线，这种现象被称为双折射。
如何测量双折射？为了测量一个晶体的双折射率，需要使用一个称为波片的装置。
波片可以将入射光线分成两个方向的偏振光线，并且可以控制这两个偏振光线之间的相位差。
通过测量在不同相位差下出射光线的偏振状态和强度，可以计算出该晶体的双折射率。
什么是宝石双折射率？宝石是一种具有双折射性质的晶体。
它的双折射率取决于入射光线的波长、入射角度和晶体的结构。
在宝石中，双折射率通常被表示为两个值，一个是快轴方向上的双折射率，另一个是慢轴方向上的双折射率。
不同种类宝石的双折射率不同种类的宝石具有不同的双折射性质。
下面列出了一些常见宝石的双折射率数据：1.钻石：快轴方向上为0.004，慢轴方向上为0.0082.红宝石：快轴方向上为0.0085，慢轴方向上为0.0093.蓝宝石：快轴方向上为0.0078，慢轴方向上为0.00824.祖母绿：快轴方向上为0.0056，慢轴方向上为0.0061应用由于其特殊的光学性质，宝石被广泛用于各种光学应用中。
例如：1.光学仪器：由于其高透明度和双折射性质，宝石被广泛用于光学仪器中，如激光器、显微镜和望远镜。
2.宝石珠宝：由于其高硬度和美丽的外观，宝石被广泛用于珠宝制作中。
3.天然宝石：许多天然宝石，如红宝石和蓝宝石，都具有双折射性质。
这些天然宝石可以通过测量其双折射率来进行鉴定。
总结本文介绍了宝石双折射率的相关知识。
通过了解不同种类宝石的双折射率数据以及其应用领域，可以更好地理解这种特殊的光学现象。
宝石学仪器 折射仪
第二章折射仪第一节折射仪的结构和工作原理一、工作原理：1、基本概念：折射反射光率体：光性指标体，是表示在晶体中传播的光波振动方向与晶体对该光波的折射率（简称相应的折射率）之间关系的立体几何图形。
1）均质体——圆球体等轴任意切面都是圆形R=N2）一轴晶——旋转椭球体：切面从圆形（常光）到以圆形半径（R=No）为某一半径的一系列椭圆形另一半径（Ne′）的最大值或最小值=NeNe＞No为正光性（U+），Ne＜No为负光性（U-）DR=︱Ne-No︱3）二轴晶——三轴（不等）椭球体：三轴分别为Ng（最大值）、Nm（中间值）、Np（最小值）垂直光轴的切面为圆形（两个），R=Nm其他切面均为以Ng′Nm、Np′Nm、 NgNp为半径的一系列椭圆形Ng-Nm＞Nm-Np为正光性（B+），Ng-Nm＜Nm-Np为负光性（B-）DR=Ng-Np2、原理：全内反射当光线从光密介质射入光疏介质时，入射角i＜折射角γ，i越大，γ也随之越大；当γ＝90°时，对应的i称为临界角（Φ）；当i＞Φ时，光线将全部反射回光密介质的现象称为全内反射。
二、结构a：待测宝石b：高折射率棱镜（单折射，光密介质）i、CZ：清晰度稍差ii、Pb玻璃：H低，易磨损c：透镜（聚焦和放大的作用）d：标尺：内标尺（昆工宝石材料系实验室用）、外标尺e：反射镜（三角棱镜，改变光路，便于观察）f：光源（钠光源，二极管发光，橙黄色光，λ＝589.5nm，宝石低色散）：内臵、外臵g：偏光片（提高观察的清晰度，观察时在目镜上方转动，选取最清楚位臵读数，可卸下）——折射仪的类型：内标尺外标尺：最新型号的为右旋标度折射仪第二节折射仪的使用方法（1）—近视法一、测试方法：近视法又叫精确测量法、刻面法；可测出宝石的精确RI，读数可精确到小数点后第二位，第三位为估读数。
1、适用对象：具有面积＞2mm 的光滑平整刻面的宝石。
2、接触液：又称折射油，成分为二碘甲烷，具强腐蚀性和毒性，价格昂贵；加入硫可调至RI为1.78，若再加入18﹪的四碘乙烯，折射率可调至1.81。
02第一章宝石的结晶学和晶体光学基础
种化学元素组成的。
一种矿物，在其适合的条件下形成，其元素 的原子，在其形成物质的过程中，会有规律地排 列好，形成一个严格的，有其特点的内部结构， 这种确切的、严格的结构，在矿物学中称之为晶 体结构(crystal structure) 。
物质结晶速度很快，限制了原子按其自己的 方式排列，称之为非晶质体(noncrystalline) 。
3.光率体
负光性(Ne < No)
一轴晶光率体是一个以直立轴为旋 转轴的椭球体，直立轴代表光轴方 向，该方向的折射率值为非常光的 折射率，用Ne表示。垂直光轴的圆 切面各方向的折射率值相等，为常 光的折射率，用No表示。No小于 Ne时为正光性，No大于Ne时为负 光性。双折率等于Ne-No的绝对值。
（3 ）晶体的性质具有随方向而变化的异向性（晶体的各 向异性）。
（4）晶体具有外形和性质的对称性（晶体的对称性）。
（5）晶体具有最小内能和稳定性（晶体的稳定性）。
3.晶体的对称
对称要素：在研究对称时，为使物体作有规律重复而 凭借的一些几何元素（点、线、面）称之为对称要素。
（1）点：对称中心
（2）线：对称轴
第二节 光率体
教学内容： 一、均质体和非均质体 二、光率体
复习
i
n1(光蔬质)
n2(光密质) r
当光波从一种介质传到另一 种介质时，其传播速度和方 向会发生改变,这种现象叫折 射。光在入射介质中的传播 速度与折射介质中的传播速 度之比，等于入射角正弦与 折射角正弦之比。即
υ1/ υ2=sini/sinr=n =n2/n1
（3）面：对称面
根据晶体对称的特点，将晶体划分为三个晶族、七个 独立的晶系。它们是晶体研究的基础，并对晶体的光学性 质和力学性质有着直接的影响。
宝玉石鉴定特征精品PPT课件
志。
（三） 色 散
• 1、光的色散：指白光被分解为单色光而形成七色光谱现象。
– 棱镜分光原理图解：
色
白i
r
光
散 光
波长越长(红光)，折射率(n)越小，而折射角(r)越大; 波长越短(紫光)，折射率(n)越大，而折射角(r)越小。
故透明度低或不透明如赤铁矿；
• 原子晶格和离子晶格内不存在自由电子或较少，则对光波的吸收少，透
明度较高，如钻石具典型的原子晶格。
②与宝石中的杂质、包裹体、裂隙、厚度和自身颜色， 以及表面是否光滑等因素有关。
③玉石的透明度与组成矿物的透明度和颗粒结合方式有 关。
➢ 组成矿物的粒度越不均匀、排列越杂乱、颗粒边缘越不平直，则内
宝石光泽分级
根据折射率（N），分为：
金属光泽 N﹥3
赤铁矿
半金属光泽 N= 2.6~3.0 金红石
金刚光泽 N= 2.0~2.6 金刚石
半金刚光泽 N= 1.9~2.0 锆石
强玻璃光泽 N= 1.7~1.9 金绿宝石、钙铝榴石
玻璃光泽 N=1.54~1.70 尖晶石、电气石、水晶
半玻璃光泽 N=1.21~1.54 欧泊、萤石
– 如果宝石普遍均匀的吸收所有色光，则宝石随吸收
程度不同而呈黑、灰或白色；
– 如果所有的色光都有通过宝石，则宝石呈无色透明。
二、宝石的透明度和光泽
• （一）宝石的透明度 • （二）宝石的光泽
（一）宝石的透明度
• 透明度：指宝石充许可见光透过的程度。 • 有关因素：
•①宝石晶体的透明度与其化学成分和结构有关。 • 金属晶格内部存在较多自由电子，电子跃迁会吸收大量光波，透过光少，
中低档宝石
石榴石：等轴晶系，结晶体结构，岛状硅酸盐，菱形十二面体，四角三八面体，聚型，晶面可见生长纹。常见颜色：红、黄、绿。成分：镁铝榴石，钙镁榴石，锰铝，铁铝，钙铁，钙铬，水钙铝。翡翠与水铝钙榴石区分：折射率不同，脆性不同。质量评价：颜色、透明度、净度、质量、切工。
尖晶石：含铬锌铁呈红色、蓝色。八面体，硬度8，玻璃-亚金刚光泽。比重，3.60，折射率，1.728.颜色：红黄蓝绿紫等。四射或六射星光效应。红色：铬，红、紫、粉、橙。蓝：铁、锌。无色：少。黑：不透明，殡葬首饰，不常见。变色：稀少，日光带灰的蓝色，白炽灯紫红色。星光：少见，多是透明度较差的暗紫色到黑色或灰色，含定向包裹体呈星光效应。还有黄色或绿色尖晶石。鉴别：肉眼、密度大、手掂重、玻璃-亚金刚光泽，刻反面光好，硬度大，棱角完整。合格品：色艳，均匀，色泽明亮，内部干净，弧形生长纹。评价：颜色、透明度、重量，红蓝紫依次降低。多用园钻、橄榄、阶梯刻面加工，星光色美但有缺陷素面加工。合成，焰融法，助溶剂法，提拉法。焰融合成，折射率1.728，区别天然。用基本性质鉴别。红色与石榴石红宝石相似，红宝石用折光率，比重，均质体，无二色性区别。石榴石，折射率，比重，紫外荧光，异常消光。蓝色，蓝宝石，均质体，比重，折光率，无二色性。玻璃，折光率，比重，硬度，玻璃有球型气泡漩涡。
水晶：三方晶系，柱状晶型，柱面发育横纹。无色、紫色、粉红色、褐色、灰至黑色。玻璃光泽、透明、少数因包裹体影响透明度低。无解理。贝壳状断口。硬度7。一轴晶正光性，牛眼状干涉图。折射率：1.544-1.553.双折射率：0.009.无色水晶无多色性，有色水晶多色性强弱受体色深浅影响。压电效应、热电效应。包裹体丰富，气液二相，负晶，各种形态的固态包裹体。按颜色分：紫晶、水晶、芙蓉石、双色水晶。石英猫眼、星光石英。氺胆水晶（在生长过程中瞬间进入其中的气体液体或石墨颗粒）。虹彩水晶（产生彩色闪光）。发晶（无色透明的水晶晶体，含有不同种类的矿物包裹体，纤维状、草木状、针状、放射状的金红石、电气石、自然金等固态包裹体）。适应宝石：单晶石英在珠宝界统称水晶。紫晶，铁。烟晶，铝。芙蓉石，锰、钛。黄水晶，微量铁和结构水。
宝石光学基础
chrysoberyl
方柱石
2．星光效应
某些沿特定方向加工成弧面型或圆球状的宝 石在光照条件下，其表面出现的呈放射状闪 动的光带，如同夜空闪烁的星星。一般有4射、 6射，也有12射。 星光是由几组定向排列的针管状包体对光的 反射所造成。
条件： 1)至少两个方向定向排列的密集的针管 状包体； 2) 宝石材料加工成弧面型或圆珠，且弧 面型宝石的底面与包体所在的平面平行。 3）弧面型宝石或圆珠的高度与反射光焦 点平面的高度相一致。 显星光效应：红宝石、蓝宝石、铁铝榴石 、尖晶石、透辉石、芙蓉石等。
700nm
3 、可见光 : 400-700nm E : 3.26-1.59ev 波长不同的光波呈现不同的颜色 400-440nm 紫 4 440-490nm 蓝 5 490-550nm 绿 6 550-590nm 黄 4 590-630nm 橙 4 630-700nm 红 7 1nm=10-9 m
6、色散：当白光通过一透明材料的倾 斜小面时，分解成其组成波长的现象
火彩—肉眼可见的色散效应
色散值：太阳光谱中弗郎霍夫B线和G
线测得的材料折射率的差值。 B线：红光、686.7nm，钻石RI=2.407 G线：紫光、430.8nm 2.451 钻石的色散值：二者之差， 0.044
5、多色性
多色性：在某些双折射有色宝石中看到 的不同方向颜色不同的现象，它包括二 色性和三色性。 不同方向对光选择性吸收不同而产生的。 产生多色性的条件： 1、非均质体 2、 单晶体 3 、宝石是有色的 4 、宝石是透明的 5、不能沿OA方向
二色性（中级）：一轴晶宝石所显示的 多色性效应。当光线入射一轴晶宝石时， 除沿OA方向，会分解为振动方向相互垂 直的两束平面偏振光，一束为常光线， 另一束为非常光线。这两束光线呈现两 种不同的颜色。
宝石学宝石鉴定课件
水热法
在高压热水中生长宝石晶体，如翡翠的合成 。
化学气相沉积法
通过化学反应在特定条件下生成宝石晶体， 如合成碳化硅等。
熔融法
将原料熔化后冷却结晶成宝石晶体，如人造 玻璃的制造。
鉴别合成宝石的方法
观察外观特征
检查内部特征
合成宝石的颜色、光泽、透明度等方面可 能与天然宝石存在差异，观察这些特征有 助于鉴别。
二色镜
观察宝石的多色性，帮助鉴别 某些天然宝石与人造合成宝石
。
分光镜
观察宝石的吸收光谱，进一步 确定宝石的种类和产地。
鉴定流程与方法
01
02
03
观察外观特征
观察宝石的颜色、透明度 、光泽、硬度等物理性质 。
仪器检测
使用上述工具与设备进行 专业检测，获取更准确的 鉴定数据。
综合分析
结合外观特征和仪器检测 结果，进行综合分析以确 定宝石的种类和品质。
总结词
欧泊是一种具有变彩效应的宝石，其鉴定主要依据颜色、透明度、变彩和切工 等方面。
详细描述
欧泊的颜色通常为白色、黑色、深蓝、深绿等，透明度较高，表面呈现出独特 的变彩效果。欧泊的切工应尽量保持其自然的形状和纹理，以突出其变彩效果 。
绿松石鉴定
总结词
绿松石是一种蓝色或绿色的宝石，其鉴定主要依据颜色、质地、纹理和切工等方 面。
的加热改色等。
染色处理法
将颜料或染料涂抹在宝石表面 ，以改变其颜色或外观，如翡 翠的染色。
表面涂层处理法
在宝石表面涂覆一层薄膜，以 改变其颜色、光泽或保护其免 受磨损，如钻石的镀膜。
辐照处理法
利用放射性物质对宝石进行辐 射，以改变其颜色、透明度或 荧光特性，如蓝宝石的辐照改
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第14卷 第3期山 西 矿 业 学 院 学 报V o l114 N o13 1996年9月SHAN X IM I N I N G I N ST ITU T E L EA RN ED JOU RNAL Sep.1996宝石折射率图式的形成机理及均质体、一轴晶宝石的折射率图式樊行昭①(资源与环境工程系) 摘 要 折射率是鉴定宝石的重要依据,折射率图式是确定宝石晶体光学参数必不可少的基本图件。
本文根据折射仪的工作原理,以晶体光学中光率体的理论为基础,系统地阐述了宝石折射率图式的形成机理及均质体、一轴晶宝石的折射率图式。
关键词 宝石折射仪;光率体;折射率图式中图分类号 P575;P585・・0 引 言折射率是宝石的重要光学常数,是鉴定宝石的主要依据之一。
测量折射率值所使用的仪器是宝石折射仪,其操作的基本方法是,将欲测宝石的某一刻面在测台上按一定的间隔水平地旋转360°(或180°),测量并记录与每一水平角度对应的两个折射率值,以宝石旋转的水平角度为横坐标,以对应的折射率值为纵坐标作图,便形成两条(或一条)曲线或直线,这就是折射率图式。
一般来说,不同的宝石,折射率值不会完全相同;不同晶族的宝石,折射率图式有别;即使是同一种非均质体宝石,随所测刻面方向的不同,折射率图式也各异。
因此,从折射率图式上可以知道宝石是均质体或非均质体。
对于非均质体宝石,不仅可以确定最大折射值、最小折射率值和最大双折射率值,而且可以判定轴性(一轴晶或二轴晶)及光性符号(正光性、负光性或无光符)。
所以,折射率图式是判释宝石晶体光学参数必不可少的基本图件。
人们在长期的折射率测量实践中已经建立了宝石折射率的主要图式,但由于宝石在加工过程中,台面及其它刻面的取向有时是随机的,可能是原石的任何方向,因此,目前所建立的折射率图式尚不全面,从而导致某些测量结果的错误解释。
对于二轴晶宝石,人们不完全清楚任何刻面均可测到最大及最小折射率值,故只好转换刻面重新测量,加大了测量的工作①本文作者:樊行昭,男,38岁,山西矿业学院资源与环境工程系,讲师,030024 文稿收到日期:1995—04—06量。
在折射率图式的成因解释方面,折射率面理论固然是解释其成因的一种简单而可靠的方法,但由于是间接解释,并且仅是有限的几种图式,故难以被广大的宝玉石工作者所理解和接受。
而用光率体理论来解释,较容易被人们理解和接受。
为此,作者根据折射仪的工作原理,以晶体光学中光率体的理论为基础,采用图解的形式,系统地、全面地阐述宝石中可能出现的折射率图式以及宝石、入射光方向、光波振动方向、折射率值大小与折射率图式之间的内在关系。
由于二轴晶宝石的折射率图式复杂多样,限于篇幅,另文专门叙述,本文仅阐述宝石折射率图式的形成机理及均质体、一轴晶宝石的折射率图式。
1 宝石折射率图式的形成原理根据光率体理论分析折射率图式的基本原理是,光线射入均质体宝石的任何刻面或非均质体宝石平行于光轴方向后,入射光波的振动方向不改变,仅折射率值的大小发生变化,光波的振动面为垂直于光线传播方向的圆面;而光线射入非均质体宝石(除特殊方向外)后,被分解成振动方向互相垂直、折射率值不等,并且垂直于光线传播方向的两种偏光,它们所构成的平面为椭圆面。
当光线平行于宝石晶体的某一刻面从360°方向依次入射时,相当于在宝石晶体的光率体中切出了无数个垂直光线传播方向的椭圆(或圆)切面,分析这些切面上光波的振动方向及折射率值的大小,就可获得该刻面方向的折射率图式。
对于均质体宝石,光率体为球体,折射率图式简单。
而对于非均质体宝石而言,由于光率体为旋转或非旋转椭球体,因而不同刻面方向的光学性质必定不会完全相同,相应的折射率图式亦不同;同时,又由于不同刻面之间光波的振动方向和传播速度均受到光率体参数的制约,因此各刻面之间必定存在着某种必然的内在联系,并且条件改变到一定程度时又可以互相转化,从而使各折射率图式之间可以互相转化。
综上所述,只要抓住宝石折射仪的光学原理和工作原理,以光率体的原理为基础,设计合理的分析方案,就能找到宝石所有可能的折射率图式,并且保证分析结论的准确可靠性。
2 宝石折射仪的光学原理及光线在宝石中的传播方向宝石折射仪是根据光的全反射原理设计而成的,其光学原理如图1所示。
它主要由半球图1 宝石折射仪的光学原理形铅玻璃(N =1181)或梯形立方氧化锆(N=21150)测台、刻度尺、目镜及套在目镜上的偏光分析镜等组成。
当光线由光密质的铅玻璃进入光疏质的宝石时,如果光线的入射角稍大于宝石的全反射临界角(Υ),就形成全反射,光线返回铅玻璃内,并在目镜中形成亮区,而入射角小于宝石全反射临界角的光线被折射进宝石,并在目镜中形成暗区,目镜中亮暗之分界的读数就是宝石的折射率值(图1)。
在读取折射率值时,需转动偏光分析镜90°.如果宝石为均质体任何方向或非均质体平行于光轴的方向,转动偏光分析镜90°,所得到的两个折射率值相062山西矿业学院学报 第14卷等;如果宝石为非均质体(除平行于光轴)任何方向,转动偏光分析镜90°,可得到大小不等的两个折射率值。
然而,全反射光在宝石与测台的接触界面上是如何传播和振动呢?根据电动力学中电磁波斜向射入非导电边界平面及电磁波的全反射原理,光线的反射点位于宝石与测台的接触面上,该点的切线方向就是光线在宝石中的传播方向(图2,圆圈中的黑点表示光波垂直纸面振动;双箭头表示光波平行纸面振动)。
即可以看作光线平行于接触面并沿测台面长轴方向传播。
所有大于宝石全反射临界角的一束楔形入射光,毫无例外地均沿这一切线方向传播(图3)。
在光线反射点,入射光被非均质体宝石(除入射光平行光轴方向外)分解形成振动方向垂直、折射率值不等并且垂直于光线传播方向的两种偏光。
这两种偏光所构成的椭圆面垂直于测台面的长轴方向,即光率体椭圆面垂直于测台的长轴方向(图4)。
该椭圆面的长、短半径之方向就是光波的振动方向,其长度就是该方向的折射率值。
表现宝石光学性质的反射光进入目镜后,通过转动偏光分析镜90°,就可以分别检测出这两种偏光的折射率值。
图2 光在宝石中的传播方向 及光波振动方向图解 图3 折射仪测台上光线的反射点及光的传播方向 图4 折射仪测台上宝石 的光率体切面图6 均质体宝石的折射率图式3 均质体宝石的光率体及其折射率图式均质体宝石的光率体为一圆球体(图5)。
通过球体中心任何方向的切面均是圆面,故光线在均质体中传播时,光波向四周各个方向振动,传播速度不变,折射率值相等。
测试时,无论如何转动宝石及偏光分析镜,折射率值均相同,相应的折射率图式为一条水平线(图6)。
4 一轴晶宝石的光率体及其折射率图式一轴晶宝石的光率体是一个以Z 晶轴为旋转轴的旋转椭球体。
它有最大和最小两个主折射率值,分别以N e 和N o 来表示。
光波振动方向平行于Z 轴时,相应的折射率值为N e ;光波振动方向垂直于Z 轴时,相应的折射率值为N o ;光波振动方向斜交Z 轴时,相应的折射率值递变于N e 与N o 之间,以符号N ′e 表示。
N ′e 值的大小随光波振动方向与Z 轴的夹角大小而变化。
光波振动方向与Z 轴夹角较小时,N ′e 接近N e ;随着夹角的逐渐增大,N ′e 逐渐向N o 接近,该夹角等于90°时,折射率值等于N o .N e 与N o 的差值为一轴晶宝石的最大双折射率值。
一轴晶宝石的光率体有正负之分,当N e >N o 时,为正光性(图7);当N e <N o 时为负光性(图8)。
无论光性符号正负,其旋转轴都是N e 轴,水平轴为N o 轴。
162第3期 樊行昭:宝石折射率图式的形成机理及均质体、一轴晶宝石的折射率图式图8 一轴晶宝石负光性光率体在进行折射率图式分析时,假想宝石的刻面通过光率体中心。
由于光率体的对称性,过其中心的切面是椭圆面或圆面,亦为对称图形,故以下仅作90°分析,其余的270°根据对称性即可作出。
一轴晶宝石可能的刻面方向及其折射率图式有下列几种。
411 垂直于光轴的刻面宝石垂直于光轴的刻面测试时,光线垂直于光轴从各方面入射。
入射光被宝石分解为振动方向分别平行于N e 和N o 的两种偏光,光率体切面均为椭圆面。
转动宝石360°,光率体椭圆面的长短轴半径不变化,均可测到最大和最小两个折射率值N e 和N o (图9)。
相应的折射率图式如图10所示。
它由二条水平线构成,正负光性的图式相同。
从这种刻面的图式上仅能确定最大折射率值、最小折射率值及最大双折射率值,但不能确定光性符号的正负。
412 平行于光轴的刻面宝石平行于光轴的刻面测试时,光线平行于该刻面从各个方向入射。
当入射光平行于光轴方向时不发生双折射,光率体切面为圆面,仅获得N o 一个折射率值(图11A )。
当光线从斜交光轴的不同方向(如图11中的aa ′方向)入射时,光率体切面均为椭圆面(图11B ),一个折射率值恒为N o ,另一个折射率值从N o 连续变至N e .当光线垂直于光轴(图11中的bb ′方向)入射时,光率体切面为椭圆面,获得N e 和N o 两个折射率值(图11C )。
相应的折射率图式如图12所示。
它由一条水平线和一条对称波浪线构成,二者相切于N o .水平线为N o 的折射率值,波浪线变化在N o 与N e 之间。
波浪线位于水平线下方为正光性,波浪线位于水平线之上为负光性。
从这种刻面的图式上不仅可以获得最大折射率值、最小折射率值及最大双折射率值,同时可以确定光性符号的正负。
图9 一轴晶宝石垂直于光轴刻面测试时的光率体椭圆面 图10 一轴晶宝石垂直于光轴 刻面测试时的折射率图式 图11 一轴晶宝石平行于光轴 刻面测试时的光率体椭圆面 413 斜交光轴的刻面宝石斜交光轴的刻面测试时,光线沿刻面从各个方向入射。
当光线垂直于光轴(图13中的aa ′方向)入射时,光率体切面为平行于光轴的椭圆面,测得N e 和N o 两个主折射率值(图13A )。
当光线平行于图13B 中cc ′方向(cc ′⊥aa ′)入射时,光率体切面为椭圆面,测得N o 和N ′e 262山西矿业学院学报 第14卷两个折射率值(图13B )。
当光线从a 点到c 点之间各方向(如图13C 中的bb ′方向)入射时,光率体切面均为椭圆面,其中一个折射率值为N o 且保持不变,另一个折射率值变化在N e 与N ′e 之间(图13C )。
相应的折射率图式如图14所示。
它由互不相交的一条水平线和一条对称波浪线构成。
水平线为常光N o 的折射率值;波浪线为非常光的折射率值,它变化在N e 与N ′e 之间。
N ′e 值的大小取决于刻面与光轴的夹角,该夹角愈大,N ′e 值愈接近N e ,波浪线愈平直,当该夹角等于90°时,波浪线演变为水平线,过渡为垂直于光轴刻面的图式;相反,该夹角愈小,N ′e 值愈接近N o ,波浪线愈弯曲,当该夹角等于0°时,波浪线与水平线相切,过渡为平行于光轴刻面的折射率图式。