最新02第一章宝石的结晶学和晶体光学基础
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珠宝行业宝石知识结晶矿物基础结晶学基础.pptx
同晶面。
➢ 如等轴晶系中： ➢ 八面体＋立方体
单形（萤石）与聚形（水晶）
（七）、单晶体与多晶体
➢ 单晶体——由单个矿 物组成的晶体。
➢ 宝石为单晶体 ➢ 如：金刚石、红宝石
、蓝宝石
➢ 多晶体——由一种或多种矿物组成的集合体。
➢ 岩石：指天然产出的、具有一定结构构造的矿物集 合体。属于多晶体。
➢ 岩石类型：沉积岩、岩浆岩、变质岩
金刚石
矿物常具一定的外部晶体形态
金刚石
水晶
黄铁矿 电气石
但并非所有晶体都具有外部晶形
受生长环境所限制，可形成不规则他形
赤铁矿
芙蓉石
➢ 2）人工晶体（synthetic crystal） ——人工合成或人造的晶体
合成蓝宝石和尖晶石
合成钻石
➢ 合成晶体——有天然对应物的人工晶体。 ➢ 合成红宝石、合成蓝宝石、合成水晶
d
➢ 平行六面体：空间格子在三维空间可以划 分出的最小重复单位。
➢ 单位晶胞（Unit cell） -----组成晶体的最小单位
c0
α0 β α γ
b0
➢ 晶胞参数
➢ 结晶轴：X、Y、Z ➢ 轴单位：a0 、b0、c0 ➢ 轴角：α、β、γ
Z
c0
α0 β α γ
b0
X
Y
（二）、晶体的空间格子类型
（一）、晶体的空间格子（Lattice ）
➢ 晶体的内部质点作周期性、规律的重复排 列——空间格子
➢ 有关要素：结点、行列、面网、平行六面体
➢ 结点（Lattice points ）： 空间格子中的几何点，代表晶体结构中的 相对位置。
➢ 行列：结点在直线上的排列构成行列。
行列
➢ 面网——结点在平面上的分布。
➢ 如等轴晶系中： ➢ 八面体＋立方体
单形（萤石）与聚形（水晶）
（七）、单晶体与多晶体
➢ 单晶体——由单个矿 物组成的晶体。
➢ 宝石为单晶体 ➢ 如：金刚石、红宝石
、蓝宝石
➢ 多晶体——由一种或多种矿物组成的集合体。
➢ 岩石：指天然产出的、具有一定结构构造的矿物集 合体。属于多晶体。
➢ 岩石类型：沉积岩、岩浆岩、变质岩
金刚石
矿物常具一定的外部晶体形态
金刚石
水晶
黄铁矿 电气石
但并非所有晶体都具有外部晶形
受生长环境所限制，可形成不规则他形
赤铁矿
芙蓉石
➢ 2）人工晶体（synthetic crystal） ——人工合成或人造的晶体
合成蓝宝石和尖晶石
合成钻石
➢ 合成晶体——有天然对应物的人工晶体。 ➢ 合成红宝石、合成蓝宝石、合成水晶
d
➢ 平行六面体：空间格子在三维空间可以划 分出的最小重复单位。
➢ 单位晶胞（Unit cell） -----组成晶体的最小单位
c0
α0 β α γ
b0
➢ 晶胞参数
➢ 结晶轴：X、Y、Z ➢ 轴单位：a0 、b0、c0 ➢ 轴角：α、β、γ
Z
c0
α0 β α γ
b0
X
Y
（二）、晶体的空间格子类型
（一）、晶体的空间格子（Lattice ）
➢ 晶体的内部质点作周期性、规律的重复排 列——空间格子
➢ 有关要素：结点、行列、面网、平行六面体
➢ 结点（Lattice points ）： 空间格子中的几何点，代表晶体结构中的 相对位置。
➢ 行列：结点在直线上的排列构成行列。
行列
➢ 面网——结点在平面上的分布。
晶体光学及光性矿物学课件-晶体光学基础
▪ 光轴
光波沿非均质体的特殊方向入射时,不 发生双折射,这种特殊的方向称为光轴.
中级晶族具有一个这样的特殊方向,称 为一轴晶矿物;低级晶族具有两个这样 的特殊方向,称为二轴晶矿物.
第一章 晶体光学基础
第Байду номын сангаас节 光 率 体
一.光率体的由来 晶体光学中的许多现象都与光波的振动方向与相 应折射率值有关, 为了更好地反映光波的振动方 向与相应折射率值之间的关系, 引入了物理学中 的光率体的概念.
第二节 光在晶体中的传播特性
▪ 双折射
光波射入非均质体，除特殊方向外，都要分 解为振动方向互相垂直，传播速度不同，折 射率不等的两种偏光，此种现象称为双折射. 双折射是非均质介质的普遍特征.
C
光通过非均质体分解成二束偏光示意图
第二节 光在晶体中的传播特性
▪ 双折射率
两种偏光折射率值之差称为双折射率.
课程总结与讨论（2）
晶体光学概述
---- 参考书
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
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 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
晶体光学概述
---- 课程安排
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第五章 第六章
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）
光波沿非均质体的特殊方向入射时,不 发生双折射,这种特殊的方向称为光轴.
中级晶族具有一个这样的特殊方向,称 为一轴晶矿物;低级晶族具有两个这样 的特殊方向,称为二轴晶矿物.
第一章 晶体光学基础
第Байду номын сангаас节 光 率 体
一.光率体的由来 晶体光学中的许多现象都与光波的振动方向与相 应折射率值有关, 为了更好地反映光波的振动方 向与相应折射率值之间的关系, 引入了物理学中 的光率体的概念.
第二节 光在晶体中的传播特性
▪ 双折射
光波射入非均质体，除特殊方向外，都要分 解为振动方向互相垂直，传播速度不同，折 射率不等的两种偏光，此种现象称为双折射. 双折射是非均质介质的普遍特征.
C
光通过非均质体分解成二束偏光示意图
第二节 光在晶体中的传播特性
▪ 双折射率
两种偏光折射率值之差称为双折射率.
课程总结与讨论（2）
晶体光学概述
---- 参考书
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
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 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
晶体光学概述
---- 课程安排
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第五章 第六章
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）
第一章晶体光学基础
2.晶体内部微观结构在任何部位都相同，只要光波 振动方向相同，折光率值一定相等。同一个晶体只 有一个光率体，在晶体的任何部位都能反映出来。
§5 光率体
一、均质体的光率体
光在均质体中传播时，无论振动方向如何，折 光率值相等。 图形特点：均质体光率体是以折光率值为半径的圆 球体（包括：等轴晶系矿物和玻璃质）。 均质体的光 率体的切面
Bxa“//”Ng，Ng=Bxa，Bxo一定“//”Np，即 Bxo= Np。相应的矿物叫二轴晶正光性矿物。
2.二轴晶负光性光率体（-）： 当Ng-Nm＜Nm-Np时，为负光性光率体。
Bxa=Np，Bxo=Ng。 相 应 的 矿 物 叫 二 轴 晶 负 光 性 矿物。
二 轴 晶 光 率 体
三、二轴晶光率体
微观结构不同，折光率值是透明鉴定矿物最可 靠的常数之一。
三、全反射及其临界角
1.全反射临界角 当光从光密介质射入光疏介
质，折射光线沿界面传播时相应 的入射角叫全反射临界角。
2、产生全反射的必要条件 ①从光疏介质射入光密介质。 ②入射角≥全反射临界角。
3、阿贝折光仪的制成原理 如果玻璃块上方介质为n，反射
1 nm=10 Å =10-3μ（微米） =10-6mm（毫米）
§2 自然光和偏光
根据光波的振动特点，把光可分为自然 光和偏光。 自然光：是指直接由光源发出的光，自然 光的光波振动方向在垂直于光波传播方向 的平面内，作任何方向的等振幅的振动。 偏光：自然光经过反射、折射、双折射或 选择性吸收等作用后，可以转变为只在一 个固定方向上振动的光波，称为偏振光或 偏光。
Vi/ Vγ= Sinⅰ/ Sinγ=N ……..…..③
当两种介质一定时，N值永远是一个常数， 我们把N称为折射介质对入射介质的相对折射 率，当入射介质是真空时，称N为绝对折射率 ，简称折射率或折光率。我们把③式为折射定 律。
§5 光率体
一、均质体的光率体
光在均质体中传播时，无论振动方向如何，折 光率值相等。 图形特点：均质体光率体是以折光率值为半径的圆 球体（包括：等轴晶系矿物和玻璃质）。 均质体的光 率体的切面
Bxa“//”Ng，Ng=Bxa，Bxo一定“//”Np，即 Bxo= Np。相应的矿物叫二轴晶正光性矿物。
2.二轴晶负光性光率体（-）： 当Ng-Nm＜Nm-Np时，为负光性光率体。
Bxa=Np，Bxo=Ng。 相 应 的 矿 物 叫 二 轴 晶 负 光 性 矿物。
二 轴 晶 光 率 体
三、二轴晶光率体
微观结构不同，折光率值是透明鉴定矿物最可 靠的常数之一。
三、全反射及其临界角
1.全反射临界角 当光从光密介质射入光疏介
质，折射光线沿界面传播时相应 的入射角叫全反射临界角。
2、产生全反射的必要条件 ①从光疏介质射入光密介质。 ②入射角≥全反射临界角。
3、阿贝折光仪的制成原理 如果玻璃块上方介质为n，反射
1 nm=10 Å =10-3μ（微米） =10-6mm（毫米）
§2 自然光和偏光
根据光波的振动特点，把光可分为自然 光和偏光。 自然光：是指直接由光源发出的光，自然 光的光波振动方向在垂直于光波传播方向 的平面内，作任何方向的等振幅的振动。 偏光：自然光经过反射、折射、双折射或 选择性吸收等作用后，可以转变为只在一 个固定方向上振动的光波，称为偏振光或 偏光。
Vi/ Vγ= Sinⅰ/ Sinγ=N ……..…..③
当两种介质一定时，N值永远是一个常数， 我们把N称为折射介质对入射介质的相对折射 率，当入射介质是真空时，称N为绝对折射率 ，简称折射率或折光率。我们把③式为折射定 律。
第一章 结晶学基础
提出了晶体的螺旋生长理论。
该模型认为晶面上存在螺旋位错露头点可以作为晶体生长 的台阶源，可以对平坦面的生长起着催化作用，这种台阶源永 不消失，因此不需要形成二维核，这样便成功地解释了晶体在
很低过饱和度下仍能生长这一实验现象。
位错的出现，在晶体的界面上提供了一个永不消失 的台阶源。晶体将围绕螺旋位错露头点旋转生长。 螺旋式的台阶并不随着原子面网一层层生长而消失， 从而使螺旋式生长持续下去。螺旋状生长与层状生 长不同的是台阶并不直线式地等速前进扫过晶面， 而是围绕着螺旋位错的轴线螺旋状前进(图I一2—8)。 随着晶体的不断长大．最终表现在晶面上形成能提 供生长条件信息的各种样式的螺旋纹。
它表明晶面是平行向外推移生长的。 同种矿物不同晶体上对应晶面间的夹角不变 晶体由小长大，许多晶面向外平行移动的轨迹形成
以晶体中心为顶点的锥状体称为生长锥或砂钟状构 造(图I-2-3、I-2-4、)。在薄片中常常能看到。
晶体生长的实际情况要比简单层生长理论复杂得多。往往一 次沉淀在一个晶面上的物质层的厚度可达几万或几十万个分 子层。同时亦不一定是一层一层地顺序堆积，而是一层尚未 长完，又有一个新层开始生长。这样继续生长下去的结果， 使晶体表面不平坦，成为阶梯状称为晶面阶梯(图I-2-5)。
四、晶体的形成
1、晶体的形成方式
（1）由液体转变为晶体（从熔体中结晶 ；从溶液中结晶 ）
条件：物质从熔体中结晶：是熔体温度下降到该物质的熔点及
熔点温度以下发生的。 从溶液中结晶：当溶液过饱和时，
才能析出晶体
（2）由气体转变成为晶体
条件：必须有足够低的蒸汽压，气体物质不经过液体状态直接
转变成固体的结晶方式。
论的范畴，有如下主要分支： 晶体生长学 几何结晶学 晶体结构学 晶体化学 晶体物理学
该模型认为晶面上存在螺旋位错露头点可以作为晶体生长 的台阶源，可以对平坦面的生长起着催化作用，这种台阶源永 不消失，因此不需要形成二维核，这样便成功地解释了晶体在
很低过饱和度下仍能生长这一实验现象。
位错的出现，在晶体的界面上提供了一个永不消失 的台阶源。晶体将围绕螺旋位错露头点旋转生长。 螺旋式的台阶并不随着原子面网一层层生长而消失， 从而使螺旋式生长持续下去。螺旋状生长与层状生 长不同的是台阶并不直线式地等速前进扫过晶面， 而是围绕着螺旋位错的轴线螺旋状前进(图I一2—8)。 随着晶体的不断长大．最终表现在晶面上形成能提 供生长条件信息的各种样式的螺旋纹。
它表明晶面是平行向外推移生长的。 同种矿物不同晶体上对应晶面间的夹角不变 晶体由小长大，许多晶面向外平行移动的轨迹形成
以晶体中心为顶点的锥状体称为生长锥或砂钟状构 造(图I-2-3、I-2-4、)。在薄片中常常能看到。
晶体生长的实际情况要比简单层生长理论复杂得多。往往一 次沉淀在一个晶面上的物质层的厚度可达几万或几十万个分 子层。同时亦不一定是一层一层地顺序堆积，而是一层尚未 长完，又有一个新层开始生长。这样继续生长下去的结果， 使晶体表面不平坦，成为阶梯状称为晶面阶梯(图I-2-5)。
四、晶体的形成
1、晶体的形成方式
（1）由液体转变为晶体（从熔体中结晶 ；从溶液中结晶 ）
条件：物质从熔体中结晶：是熔体温度下降到该物质的熔点及
熔点温度以下发生的。 从溶液中结晶：当溶液过饱和时，
才能析出晶体
（2）由气体转变成为晶体
条件：必须有足够低的蒸汽压，气体物质不经过液体状态直接
转变成固体的结晶方式。
论的范畴，有如下主要分支： 晶体生长学 几何结晶学 晶体结构学 晶体化学 晶体物理学
晶体光学一、二
4、光性正负 、 与一轴晶光性正负的确定有所不同，二轴晶光性正负取决于： 当Ng－Nm ＞Nm－Np （＋）。此时Nm 比较接近Np ，两个 圆切面靠近Np ，光轴则接近Ng 。所以Ng 为 Bxa 、Np 为 Bxo 。 当Ng－Nm ＜Nm－Np （－）。此时Ng为Bxo。Np为Bxa。
无法显示图像。计算机可能没有足够的内存以打开该图像，也可能是该图像已损坏。请重新启动计算机，然后重新打开该文件。如果仍然显示红色 “x” ，则可能需要删除该图像，然后重新将其插入。
无论光性如何， 无论光性如何， ⊥Bxa 切面的双折率总是小于 ⊥Bxo 切面上的 双折率。 双折率。 证明：（＋） Ng－Nm ＞ Nm－Np （⊥Bxo） （⊥Bxa） （－） Ng－Nm ＜ Nm－Np Bxa Bxo （⊥Bxa） （⊥Bxo） （5）斜交切面： 即不垂直主轴，也不垂直光轴。 a、半任意斜切面（垂直于一个主轴面的斜交切面），椭圆， 有一个半径为主轴。另一个为Ng’或Np’，比较重要的是⊥NgNp 面 （AP）的切面。含Nm。 b、任意斜交切面， 椭圆，半径为Ng’、Np’，双折率介于 O 与Ng－Np 之间。
2、一轴晶光率体的主要切面
岩矿鉴定中常 应用的是晶体不 同方向上的切面 （薄片切面）。 所以必须对光率 体几种主要切面 的形状和切面半 径所表示的折射 率值十分熟悉。
（1）⊥OA切面： 不发生双折射，不改变特点。 圆，半径为Ne ，一轴晶仅有一个。（过球心，⊥Z轴） （2）∥OA切面： 分解为两种偏光，平行两个半径。 椭圆：（＋）长半径为Ne，短No , （－）长半径为No，短Ne， 双折率为（Ne－No）,为最大双折率。 （3）斜交光轴切面（最常见） ：分解成两种偏光。 椭圆，（＋）长Ne＇，短No , （－）长No, 短Ne＇， 双折率为No与Ne＇之差，大小介于0与（Ne－No）之间。 小结：初步可知，应用光率体，可以确定光波在晶体中 的传播方向（波法线方向）、振动方向及相应折射率值之 间的关系。⊥OA方向的切面；圆，不发生双折射，非⊥OA 方向，双折射。椭圆，椭圆半径方向为振动方向。长度表 示n值，二者差为双折率。
珠宝行业宝石知识结晶矿物基础结晶学基础
琥珀、玻璃等。
玻璃
珠宝行业宝石知识结晶矿物基础结晶 学基础
二、晶体的描述
➢ 内部（质点）——空间格子
➢ 外部（轮廓）------ 晶体形态
珠宝行业宝石知识结晶矿物基础结晶 学基础
（一）、晶体的空间格子（Lattice ）
Ø 晶体的内部质点作周期性、规律的重复排 列——空间格子
珠宝行业宝石知识结晶矿物基础结晶 学基础
Ø 合成晶体——有天然对应物的人工晶体。 Ø 合成红宝石、合成蓝宝石、合成水晶
Ø
珠宝行业宝石知识结晶矿物基础结晶 学基础
Ø 人造晶体——无天然对应物的人工晶体
Ø 人造钛酸锶，铱铝榴石（YAG），钆镓 榴石（GGG）
YAG
YAG
珠宝行业宝石知识结晶矿物基础结晶 学基础
（二）非晶质体
Ø 内部质点不具有格子构造、也无一定外形的固体。 Ø 内部质点是呈无序状态分布的物质，如胶状体、
电气石
珠宝行业宝石知识结晶矿物基础结晶 学基础
但并非所有晶体都具有外部晶形 受生长环境所限制，可形成不规则他形
赤铁矿
芙蓉石
珠宝行业宝石知识结晶矿物基础结晶 学基础
Ø 2）人工晶体（synthetic crystal） ——人工合成或人造的晶体
合成蓝宝石和尖晶石
合成钻石
珠宝行业宝石知识结晶矿物基础结晶 学基础
（三）、晶体的对称
Ø 对称——借助某一要素，可使相同部分完 全重复的性质
Ø 对称要素：对称面（P）、对称轴（L）、 对称中心（C）
珠宝行业宝石知识结晶矿物基础结晶 学基础
Ø 1、对称面（P） Ø 一假想平面，晶体在平面的两侧部分呈镜
像对应关系
珠宝行业宝石知识结晶矿物基础结晶 学基础
玻璃
珠宝行业宝石知识结晶矿物基础结晶 学基础
二、晶体的描述
➢ 内部（质点）——空间格子
➢ 外部（轮廓）------ 晶体形态
珠宝行业宝石知识结晶矿物基础结晶 学基础
（一）、晶体的空间格子（Lattice ）
Ø 晶体的内部质点作周期性、规律的重复排 列——空间格子
珠宝行业宝石知识结晶矿物基础结晶 学基础
Ø 合成晶体——有天然对应物的人工晶体。 Ø 合成红宝石、合成蓝宝石、合成水晶
Ø
珠宝行业宝石知识结晶矿物基础结晶 学基础
Ø 人造晶体——无天然对应物的人工晶体
Ø 人造钛酸锶，铱铝榴石（YAG），钆镓 榴石（GGG）
YAG
YAG
珠宝行业宝石知识结晶矿物基础结晶 学基础
（二）非晶质体
Ø 内部质点不具有格子构造、也无一定外形的固体。 Ø 内部质点是呈无序状态分布的物质，如胶状体、
电气石
珠宝行业宝石知识结晶矿物基础结晶 学基础
但并非所有晶体都具有外部晶形 受生长环境所限制，可形成不规则他形
赤铁矿
芙蓉石
珠宝行业宝石知识结晶矿物基础结晶 学基础
Ø 2）人工晶体（synthetic crystal） ——人工合成或人造的晶体
合成蓝宝石和尖晶石
合成钻石
珠宝行业宝石知识结晶矿物基础结晶 学基础
（三）、晶体的对称
Ø 对称——借助某一要素，可使相同部分完 全重复的性质
Ø 对称要素：对称面（P）、对称轴（L）、 对称中心（C）
珠宝行业宝石知识结晶矿物基础结晶 学基础
Ø 1、对称面（P） Ø 一假想平面，晶体在平面的两侧部分呈镜
像对应关系
珠宝行业宝石知识结晶矿物基础结晶 学基础
无机材料科学基础 第一章结晶学基础
§1-5 晶体的理想形态
一、 单形的概念
➢ 单形：指借助于对称型之全部对称要素的作用 而相互联系起来的一组晶面的组合。
➢ 单形特点：同一单形中的晶面是同形等大的； 共有47种单形。
物
质
气态
内
能
液态
玻璃态
结晶态
2020/6/18
物质存在状态
2020/6/18
一、对称的特点
➢ 所有的晶体都是对称的； ➢ 受到格子构造控制晶体的对称是有限的。 ➢ 对称体现在外形上、物理、化学性质上。
2020/6/18
二.晶体的宏观对称要素和对称操作
➢对称操作:指能使对称物体中各相同部分作有
2020/6/18
• 二、各晶系晶体的定向法则
晶系
三斜晶系
单斜晶系
晶体几何常数
ａ≠ｂ≠ｃ α≠β≠γ
ａ≠ｂ≠ｃ α＝γ＝ 90°β≠ 90°
斜方晶系 四方晶系 三方晶系 六方晶系
ａ≠ｂ≠ｃ、 α＝β＝γ＝90°
ａ＝ｂ≠ｃ、 α＝β＝γ＝90°
ａ＝ｂ＝ｃ、 α＝β＝γ≠90°
ａ＝ｂ≠ｃ、 α＝β＝90°γ＝120°
第一章 结晶学基础
2020/6/18
第一章 几何结晶学基础
认识晶体/非晶体的过程:
自然界存在的外形规则的物体→人工合成晶体 非晶体也可以呈现出规则外形;晶体在非理想生长条件 下可以呈 现出不规则外形
晶体现代定义:内部质点以一定周期性方式在 三维空间规则排列的物质
晶体学包含的主要内容
2020/6/18
2020/6/18
3.空间点阵与实际晶体的区别
组成单元
空间分布
空间点阵 几何点
无限大
实际晶体 实际原子或离子 有限大
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。
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2.均质体和非均质体
非均质体：中级晶族和低级 晶族宝石的光学性质随方向而 异称为非均质体。非均质体的 折射率值有多个。如红宝石、 橄揽石等。
光波进入非均质体宝石时， 除特殊方向外，一般分解成振 动方向互相垂直、传播速度不 等的两束偏振光。这一现象称 双折射。光波沿非均质体的特 殊方入射时不发生双折射，这 特殊方向为光轴方向。中级晶 族宝石只有一个光轴方向，称 为一轴晶；低级晶族宝石有两 个光轴方向，称为二轴晶。
自然光在非均质体中的传播
均质体、非均质体与晶系的关系及光在均质体和非 均质体中的传播特点
均质体—等轴晶系—单折射 (一个折射率)
自然光进自然光出 偏振光进偏振光出
一轴晶 (2个主折射率)
非均质体
三方晶系 四方晶系 六方晶系
二轴晶 (3个主折射率)
三斜晶系 单斜晶系 斜方晶系
非光轴方向入射产 生双折射分解成振 动方向互相垂直的 两束偏振光
2.均质体和非均质体
根据光学性质不同，将宝 石矿物分为均质体和非均质体。
2.均质体和非均质体
均质体：等轴晶系和非晶 质宝石的光学性质各方向 相同称为均质体。如钻石、 玻璃等。均质体只有一个 折射率。
光波在均质体中传播时， 其振动特点和振动方向基 本不改变。这一现象称单 折射。
自然光A进入均质体后仍为自 然光，偏振光B进入均质体后仍 为偏振光，且其振动方向不改
υ1/ υ2=sini/sinr=n =n2/n1
当两种介质一定时，n为一 常数，称为折射介质相对入 射介质的相对折射率。
1.双折射和单折射
观察现象
冰洲石下的绳子有两个像
双折射
玻璃下的绳子只有一个像
单折射
思考： 双折射、单折射产生的原因
要了解双折射、单折射产生的原因，必须先知道“均质体” 和“非均质体
相接触。 （2）穿插双晶：两个单晶互生并相互穿插。 （3）聚片双晶：一系列薄层晶体的页片状接触双晶。
2.晶簇（Crystal aggregates）：是由一组具 有共同基底的单晶呈簇状集合而成。
3.显晶质集合体（Crystalline aggregate）： 按单体的结晶习性及集合方式的不同可分为粒状、 片状、板状、针状、柱状、棒状、放射状、纤维 状等集合体。
关于单形名称
常用单形的形状或晶面的形状和 多少来命名，如三方双锥、菱形 十二面体、八面体、四面体
知识的应用
钻石常见晶形
(立方体、八面体)
绿柱石常见晶形 (六方柱)
知识的应用
电气石常见晶形 复三方柱
石榴石常见晶形 四角三八面体
知识的应用
黄 斜玉 方常 柱见
晶 形Leabharlann 尖晶石常见晶形八面体二、宝石矿物的晶体结构
光轴方向入射： 自然光进自然光出 偏振光进偏振光出
3.光率体
光率体是表示光波在晶体中传播时， 折射率值随光波振动方向变化的一种 立体几何图形。其具体作法是：设晶 体中心为坐标原点，将晶体不同方向 的折射率值投影在一个三维坐标系， 各投影点的轨迹构成该晶体的光率体。
3.光率体
均质体的光率 体是一个圆球体， 通过球体中心任 何方向的切面都 是圆切面，其半 径代表均质体宝 石的折射率值， 均质体宝石只有 一个折射率值。
用作宝石的矿物（宝石矿物），是由自然界中
的无机物组成的，它具有明显的化学结构特征，具
有一定的晶体结构。所有的物质，都是由一种或多
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) 。
4.隐晶质集合体（Cryptocrystalline aggregate）：晶体细小，只能在显微镜下才能 看到其晶体颗粒，称为隐晶质集合体。例如：玛 瑙、玉髓等。
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
正光性(Ne > No)
Ne
N o
Ne
No
3.光率体
二轴晶光率体为一个三轴不等的椭球体。 椭球体的三个主轴代表二轴晶宝石的三个 主要光学方向，称为光学主轴。三个主轴 的相应折射率值分别用Ng、Nm、Np表 示，其中Ng>Nm>Np。Ng-Nm大于 Nm-Np时为正光性，Ng-Nm小于NmNp时为负光性。双折率等于Ng-Np的绝 对值。
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。
02第一章宝石的结晶学和 晶体光学基础
第一节 宝石的晶体结构和形状
教学内容： 一、晶体的基本特征 二、宝石矿物的晶体结构 三、晶体的外表特征
单形概念
各晶体模型的每一 晶面同形等大
共 同 且从单形的一个晶面， 特 通过对称型中全部对
称要素的作用，可将
征 其余晶面全部推导出来
单形是由同种晶面组成的一 组晶面的总和。从单形的一个 晶面，可以通过对称型中全部 对称要素的作用，将该单形全 部晶面推导出来
三、晶体的外表特征
1.双晶（Twin crystal）：双晶是两个以上的同种晶 体按一定的对称规律形成的规则连生，相邻两个个体 的相应的面、棱、角并非完全平行，但它们可借助对 称操作：反映、旋转或反伸，使两个个体彼此重合或 平行。
双晶有以下三种类型 （1）接触双晶：各单晶沿一个简单的平面（双晶面）
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) 。
宝石的晶体结构，直接影响：
（1）宝石的特性
（2）宝石的耐用性
（3）宝石晶体的形态
这些特性对宝石的切磨、宝石的鉴定都有 很重要的作用。
不同晶体形态的宝石在加工切磨时，它的 切磨方法是不同的。也就是说，宝石切磨后， 既要美观，又要保持最大重量。而宝石的切磨 又与宝石的晶体结构密切相关。