晶体矿物的光学性质六
第四讲 单偏光系统
实例
萤石
负低突起
正低突起 正中突起 正高突起 极高突起
1.48--1.54
1.54—1.60 1.60—1.66 1.66—1.78 1.78
正长石
石英 透闪石 辉石 石榴石
• 正长石（负低突起）
萤石（负高突起）
• 磷灰石（正中突起）
石英（正低突起）
四. 与矿物折射率有关的光学性质
(二).闪突起
第三章 单偏光系统下 晶体的光学性质
第一节单偏光系统装置及光学特 点
一、装置 在只使用下偏光镜(起偏镜)的情况下, 观察和测定矿物的光学性质的系统。 二、光学特点
单偏光系统光波通过晶体的光路图
第三章 单偏光系统下 晶体的光学性质
第二节单偏光系统下晶体的光学性质主要内容
一、矿物的外表特征: 形态,解理等. 二、与矿物吸收性有关的光学性质: (颜色,多色性,吸收性等) 三、与矿物折射率有关的光学性质: 突起, 闪突起, 糙面, 边缘, 贝克线, 色散线等
在单偏光镜下, 旋转物台, 双折射率很大的矿片, 突起高低会 发生明显的变化.这种现象称闪突起.
(三).贝克线和边缘
折射率不同的矿物接触时,由于光的折射和反射作用,使其接触 处的光线聚散不一.光线集中的一侧产生一条亮线,称贝克线 (光带);光线缺少的一侧产生一条黑暗的轮廓,称边缘. 应用:判断相邻两个矿物的折射率大小 (突起高低)(图示说明)
(二) .解理等级的划分
(1).极完全解理:解理缝细而密集,贯穿整个晶体. (2).完全解理:解理缝清楚,缝较稀,不完全贯穿晶体. (3).不完全解理:解理缝宽而稀疏,不清楚,断续通过晶体.
注意解理与矿物裂纹的区别
二. 解理及解理夹角
(三). 影响解理缝清晰程度的因素
结晶学与矿物学实验指导书
《结晶学及矿物学》实验指导书昆明理工大学《结晶学及矿物学》实验指导书编者：周梅刘星国土资源工程学院二00四年一月目录实验一晶体的对称 (1)实验二单形、聚形 (3)实验三晶体定向、符号 (7)实验四晶体化学 (10)实验五矿物的实际形态 (12)实验六矿物的光学性质 (14)实验七矿物的力学性质及其它性质 (15)实验八矿物各论 (17)附录一可用矿物的工业分类 (19)附录二相似矿物对比表 (21)附录三稀有和分散元素在常见矿物中的半生含量表 (30)实验一晶体的对称一、要求：1．通过对晶体模型的实际操作，练习找对称要素的方法。
2．学会根据晶体对称的特点，划分晶体所属的晶族和晶系。
二、内容和方法1．找对称要素：（1）在晶体模型上找对称面、对称轴、对称中心。
（2）晶体模型上的对称要素可以在下列位置去找：●对称面（P）─可能是垂直平分晶面或垂直平分晶棱的平面；可能是包含晶棱的平面。
●对称轴（Ln）—可能是通过晶棱中点的连线；可能是通过两平行晶面中心的连线；可能是通过隅角两端的连线。
（注意：当某一对称轴可以是几种轴次时，应取最高轴次；如同时为L2、L3、L6，则应取L6为该轴的轴次。
）●对称中心（C）─将晶体置于桌子上，观察晶体上面的晶面与接触桌面的晶面是否相等平行，如果晶体中每一对晶面都是这样两两平行，同形等大，方向相反，则晶体具有对称中心。
（注意：对称中心在晶体中最多只有一个或不存在。
只要有一个晶面无对应晶面与之平行时该晶体无对称中心。
）●旋转反伸轴（L ）─在实际中常用的有L 和L ，因L 首先必须是L2，L 首先必须是L3，故在没有对称中心的晶体中，L2有可能是Li4、L3有可能是Li6，须注意观察检验。
2．利用组合定理推导晶体的对称要素：（1）先找主要对称轴：将之置于直立位置。
（2）再观察下列各项：有无包含直立轴的对称面，若有，根据定理Ln+P//→LnnP推导。
有无垂直直立轴的对称面，若有，根据定理Ln+P┴→LnPC推导。
3单偏光下晶体光学性质
透过单偏光镜后光的特征
自然光—透过下偏光镜PP— 之后，变成振动方向平行下 偏光镜振动方向PP的偏光
透过单偏光镜后光的特征
若在载物台上放置均质体或非均 质体垂直光轴的矿片时，这类矿 片的光率体切面为圆切面，由下 偏光镜透出的振动方向平行PP 的偏光，进入矿片后，沿任一圆 半径方向振动通过矿片，不改变 原来的振动方向 即： PP入射——透过薄片，N为折射 率，不改变原来的振动方向
透过单偏光镜后光的特征
若载物台上放置非均质体除垂直光轴 以外的其它方向切面时，
其光率体切面为椭圆切面。
当矿片上的光率体椭圆切面长短半径 之一与PP方向平行时，由下偏光镜 透出的振动方向平行PP的偏光，进 入矿片后，沿该半径方向振动通过 矿片，不改变原来的振动方向，此 时矿片的折射率值等于该半径的长 短。
晶体光学(3)
——单偏光镜下的晶体光学性质
plag
olivine
闪 长 岩
手 标 本
单偏光镜下特征
正交偏光镜下特征
单偏光镜的装置与特点
1. 装置——只用显微镜的下偏光镜， 它能形成一束偏光（偏振光） 2. 用途 矿物的外表特征——形态、解理； 矿物对光波吸收强弱的性质，如颜色、 多色性等； 矿物折射率相对大小有关的光学性质， 如:突起、糙面、边缘、贝克线等。
P
A
B
C
若Ne//PP,则 Ne＝浅紫色(A); 若No//PP,则 No＝深蓝色(B); 若Ne, No与PP斜交, 则Ne No混合 =浅紫色与深蓝色的过渡(C)
二轴晶矿物的多色性、吸收性
(1)
有3个主要颜色,分别于光率体3个主轴相当,
Ng, Nm, Np
(2) (3) (4)
//光轴面切面,显示Ng, Np, 多色性最明显,
晶体光学整理复习资料
一、名词解释（1）折射：当入射光波进入透明物后，其传播的方向和速度都发生改变的现象称为折射。
（2）矿物的消光位：矿片在正交偏光镜下处于消光位的位置，称为消光位，处于消光位时矿片光率体椭圆半径与上下偏光镜的振动方向一致。
（3）光率体：表示光波在晶体中传播，光波的振动方向与相应的折射率之间相关性指示体。
（4）干涉色：当白光通过正交偏光镜的矿片后，经干涉作用形成的颜色称为干涉色。
（5）晶体光性方向：晶体的光率体主轴与结晶轴之间的关系称为光性方向（6）全消光：在正交偏光镜间，载物台上放置均质体或非均质体垂直光轴的矿片，转动载物台360，矿片消光不改变，称为全消光。
（7）一轴晶：中级晶族中只有一个光轴方向，称为一轴晶（8）光性方向：光率体，主轴，晶体结晶轴三者之间的关系称为光性方向。
（9）二轴晶：低级晶族具有两个光轴方向，称为二轴晶。
（10）非均质体：中级晶族和低级晶族的矿物，其光学性质随方向而异称为光性非均质体。
（11）折射率的色散：同一晶体的折射率随单色光光波的波长不同而发生改变的现象称为折射率的色散。
（12）补色法则：两个非均质体除垂直光轴以外的任意方向切面，在正交偏光镜间45位置重叠，光波通过这两个矿片后，总光程差的增减称为补色法则。
（13）多色性和吸收性：在单偏光镜下转动载物台时，许多有色非均质体矿片的颜色及颜色的深浅发生变化，这种由于光波在晶体中波动方向不同，而使矿物的颜色发生变化的现象称为多色性，颜色深浅发生变化的现象称为吸收性。
（14）矿物的突起：在岩石薄片中，各种不同矿物表面高低不同，这种矿物表面突起来的现象称为突起。
（15）矿物的闪突起：在单偏光镜下，转动载物台，非均质体矿物边缘糙面及突起高低产生明显变化的现象称为闪突起。
（16）解理缝可视临界角：当解理面倾斜到一定角度时，解理缝就不见了，此时解理缝与矿片平面法线之间的夹角称为解理缝可见临界角。
（17）全反射临界角：入射光线的全部能量以反射光的形式全部返回入射介质的入射角。
矿物的物理性质
石英油脂光泽：
矿物的发光性：
矿物的发光性：在外加能量激发下矿物发出 可见光。 一般外加能量为高能辐射（紫外光、X 射线等）；也可以为加热、摩擦等。 即：矿物吸收高于可见光的光能，再以 可见光的形式将能量释放出来。
矿物的发光性：
矿物发光性的实质：矿物内部电子在外加高能（大 于可见光能）作用下，跃迁到较高的能级，处于 激发态；由于在激发态不稳定，电子又跳回到较 低能级（过渡态），也可能再回到基态，这时电 子的能量就以较低能量的可见光发出来。
下面给出一些各色矿物实例：
橄榄绿色（黄绿色）
橙黄色（棕黄色）
矿物的条痕：
矿物的条痕：矿物粉末的颜色。通常在白色无釉瓷板上 刻画所得。 用处：矿物的条痕能消除假色、减弱他色、突出自色， 所以，它在鉴定矿物上比矿物颗粒的颜色更稳定、更 有效。例如：不同成因赤铁矿的颜色可在钢灰－红褐 色之间变化，但是它的条痕呈一种特征的且较稳定的 颜色：红棕色（樱桃红）。另外，条痕还可以帮助确 定矿物的光泽、透明度等级（见后叙）。 因此，条痕在鉴定矿物过程中非常有用！
矿物光学性质总结：
1）矿物光学性质的机理：
白光入射 反射光的颜色，形成 不透明矿物的颜 色； 反射光的强度，决定 了矿物的光泽 透过光的颜色，形 成透明矿物的颜 色； 透过光的强度，决 定了矿物的透明 度
矿物光学性质总结：
2）矿物各种光学性质的关系：
条痕无色、白色－－透明－－玻璃光泽 条痕彩色－－透明－－金刚光泽 条痕深彩色－－半透明－－半金属光泽 条痕黑色－－不透明－－金属光泽
激发态
外加能级：大于 可见光
发出能级：可见光能级 发出能级：可见光能级
过渡态 基态
矿物的发光性：
矿物的发光性分类： 磷光：外能停止后还持续一段时间发光； 荧光：外能停止后发光即停止。
晶体结构与性质知识总结
晶体结构与性质知识总结晶体是由原子、离子或分子组成的固体，它们按照一定的规则排列而形成的，在空间上具有周期性的结构。
晶体的结构与性质密切相关，下面对晶体的结构和性质进行总结。
一、晶体的结构：1.晶体的基本单位：晶体的基本单位是晶胞，它是晶格的最小重复单位。
晶胞可以是点状（原子）、离子状（离子）或分子状（分子）。
2.晶格：晶格是一种理想的周期性无限延伸的结构，它由晶胞重复堆积而成。
晶格可以通过指标来描述，如立方晶系的简单立方晶格用（100）、（010）和（001）来表示。
3.晶系：晶体按照对称性的不同可以分为立方系、四方系、正交系、单斜系、菱面系、三斜系和六角系等七个晶系。
4.点阵：点阵是晶胞中原子、离子或分子的空间排列方式。
常用的点阵有简单立方点阵、体心立方点阵和面心立方点阵。
5.晶体的常见缺陷：晶体中常见的缺陷有点缺陷、线缺陷和面缺陷。
点缺陷包括空位、间隙原子和杂质原子等；线缺陷包括晶体的位错和附加平面等；面缺陷包括晶体的晶界、孪晶和堆垛疏松等。
二、晶体的性质：1.晶体的光学性质：晶体对光有吸收、透射和反射等作用，这取决于晶格结构和晶胞的对称性。
晶体在光学显微镜下观察时，有明亮的晶体颗粒。
2.晶体的热学性质：晶体的热学性质主要包括热容、热传导和热膨胀等。
晶体的热传导性能与晶胞的结构和相互作用有关，不同晶体的热传导性能差异很大。
3.晶体的电学性质：晶体的导电能力与晶体的结构和化学成分密切相关。
一些晶体可以具有金属导电性，例如铜、银和金等；而其他晶体可以具有半导体或绝缘体导电性。
4.晶体的力学性质：晶体的力学性质涉及到晶体的刚性、弹性和塑性等。
晶体在受力作用下可能发生形变，这取决于晶格的结构和原子、离子或分子之间的相互作用力。
5.晶体的化学性质：晶体的化学性质取决于晶体的成分和结构。
晶体可能与其他物质发生化学反应，形成新的物质。
晶体的化学性质对其功能和应用具有重要影响。
综上所述，晶体的结构与性质密切相关。
第04章 正交偏光镜下的晶体光学性质
转动载物台使 矿片达消光位 (图4-13B)， 即光率体长短 椭圆半径方向 与十字丝平行， 再记下载物台 刻度数值。两 数值之差即为 矿物的消光角。
光 消
B
三、消光角的测定（3）
再转动载物台45°， 使光率体椭圆半径 与十字丝成45°夹 角，插入补色器， 根据干涉色的升降 情况，确定所测光 率体半径的名称(图 4-13C、D)。若是平 行光轴面的切片， 则长短半径分别为 Ng和Np，若不是平 行光轴面的切片， 则长短半径分别为 N g ′和N p ′。
二、常用补色器－石英楔
平行石英光轴方向磨成一个从薄至厚的楔 形石英片，用树胶粘在两块玻璃片之间 而成。光程差为0～1650nm左右，插入 石英楔从薄至厚依次产生一级至三级的 干涉色。石英楔长边为Ng方向。
第六节、正交偏光镜下主要光 学性质的观察与测定方法
晶体的消光、 消光位和消光 类型，测定消 光角的大小， 观察矿物的干 涉色并测定矿 物干涉色的级 序，观察双晶， 测定矿物的延 性正负等。
一、非均质体矿片上光率体椭 圆半径方向及名称的测定
1、将欲测矿片置视域 中心，转动载物台使 矿片消光(消光位)(图 4-11A)，此时矿片上 光率体椭圆半径方向 必定平行上、下偏光 镜振动方向AA、 PP(即目镜十字丝方 向)。
A
P
P
A
消光与旋转
2、再转动载物台 45°，矿片干涉 色最亮，此时矿 片上光率体椭圆 半径与目镜十字 丝成45°夹角(图 4-11B)。
A K2 P P K1 R=2n 2
) +1 2 (2n R=
K2 P P K1 A P K2' 1
K2 P K1
A
P
P
P K2 K1
自然地理-矿物晶体介绍
如SiO2 （石英）、Al2O3(刚玉)、CaCO3（方解石） CaMg(CO3)2（白云石）等。
• 含水化合物：含有H2O、OH-、H+等离子的化合物。
如 蛭 石 (Mg,Fe2+,Fe3+)3[(Si,Al)4O10](OH)2-4H2O 其 在 火上灼烧后体积要膨胀18-25倍，比重明显减少，能在水 面漂浮。另外滑石、蛇纹石、高岭石、褐铁矿等都是含 水矿物 。
• 集合体
柱状（菊花石）
钟乳状（孔雀石）
同心圈状（玛瑙）
晶簇（石英晶簇）
葡萄状/肾状/ 土状集合体 鲕状 （褐铁矿） （肾状赤铁 此外还有：粒状，片状、磷状（如云母、绢云母），柱状、纤维状（菊花石），被膜状 矿） （如岩石上被覆上一层铜绿－孔雀石），皮壳状（薄膜厚且致密，并可见圈层状）。
晶簇（铁玫瑰）
金（Au）
在自然界，金主要呈自然状 态产出，即所谓的自然金。原生 金矿统称山金或脉金，出现与砂 矿者呈沙金。
鉴定特征： 颜色和 条痕金黄， 具延展性， 硬度小，比 重大。
非常珍贵的狗头金
方解石中的自然金
树枝状
澳洲索维伦金矿
石英脉中的黄金
全球每年黄金产量 2500吨，其中90%是通过“堆摊浸出”方 法提取的，每生产一盎司黄金就会产生约30吨有毒废物。 氰化钠（ NaCN ），剧毒，人口服致死量约为 1～2mg／kg。
第四章 矿 物
第一节 矿物的基本特征 一、矿物的形态 二、矿物的化学组成： 三、矿物的物理性质 第二节 矿物分类及主要矿物介绍 一、矿物分类： 二、重要矿物
矿物的概念： 矿物是地壳中经物理化学作用形成的天然 的、无机的均一晶质固体，它在地壳中是以岩 石（组合的）和矿石（单一的）形式而存在的。 • 也可以说： 矿物是地壳中的化学元素在各种地质作用 下所形成的，具有一定化学成分和物理性质的 自然均质体，它们是组成岩石和矿石的基本单 位。（地质学基础，宋春青，P33）
结晶矿物思考题及答案
聚形：由两个以上的单形聚合，并共同圈闭的空间外形形成聚形，只有属于同一对成型的单形才能相聚。
型变现象：在化学式属于同一类型的化合物中,随着化学成分的规律变化而引起晶体结构形式的明显而有规律的变化的现象。
矿物的世代：是指一个矿床中，同种矿物在形成时间上的先后关系。
它与一定的地质作用阶段相对应。
矿物种：指具有相同的化学组成和晶体结构的一种矿物。
晶体：具有格子构造的固体, 或内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体。
非晶质体：内部质点在三维空间不成周期性重复排列的固体。
外形上是一种无规则形状的固体，也称之为无定形体。
准晶态：不具有格子构造，即内部质点也没有平移周期，但其内部质点排列具有远程规律。
这种物态介于晶体和非晶体之间。
显晶质：结晶颗粒能用一般放大镜分清者；无法分辨者称为隐晶质。
等同点：晶体结构中物质环境和几何环境完全相同的点。
空间格子：等同点在三维空间作格子状排列。
结点：空间格子中的点，它们代表晶体结构中的等同点。
晶体的基本性质：①自限性：晶体能自发地形成封闭的凸几何多面体外形的特性。
②均一性：晶体内部任意两个部分的化学组成和物理性质是等同的。
③各向异向性：晶体的几何量度和物理性质与其方向性有关。
④对称性：晶体中相同部分或性质，能够在不同的方向或位置上有规律重复出现的特性。
⑤内能最小。
⑥结构最稳定。
层生长理论：晶体在理想情况下生长时，先长一条行列，然后长相邻的行列；在长满一层面网后，再开始长第二层面网；晶面是平行向外推移而生长的。
布拉维法则：实际晶体的晶面常常平行于结点密度最大的面网。
（面网密度小的面，其面网间距也小，从而相邻面网间的引力就大，将优先生长。
反之，面网密度大的面，成长就慢。
生长速度快的晶面，在晶体的生长过程中，将会缩小而最终消失，实际上保留下来的晶面将是面网密度大的晶面。
）面角恒等定律：成分和结构均相同的所有晶体，不论它们的形状和大小如何，一个晶体上的晶面夹角与另一些晶体上的相对应的晶面夹角恒等。
六角晶系的特点
六角晶系的特点六角晶系是晶体学中的一种结晶系统，其特点是由六个等边的三角形平面组成的晶胞。
以下将从晶胞结构、晶体性质和应用等方面对六角晶系进行详细描述。
一、晶胞结构：六角晶系的晶胞是由六个等边的三角形平面构成的，这六个平面对称排列，形成了一个六边形的晶胞。
晶胞的内部具有六个相等的面积，每个面都与其他两个面共享一个边。
晶胞的三个轴的长度相等，且夹角都为120°，这使得六角晶系的晶胞具有六重轴对称性。
二、晶体性质：1. 对称性：六角晶系的晶体具有六重轴对称性，即晶体沿着六个轴旋转一周，都能使晶体重合。
这种对称性使得六角晶系的晶体在物理性质和化学性质上表现出一些特殊的规律。
2. 近似六方堆积：六角晶系的晶体在空间中的排列方式近似为六方堆积，这种排列方式使得六角晶系的晶体具有较高的密度和较好的机械强度。
3. 光学性质：六角晶系的晶体在光学性质上表现出一些特殊的规律。
例如，石英就是一种六角晶系的晶体，它具有双折射现象，即光线在晶体内传播时会被分成两束，分别沿着晶体的两个方向传播。
4. 热膨胀性：六角晶系的晶体在热膨胀性上表现出一些特殊的规律。
由于晶体的结构特点，六角晶系的晶体在不同方向上的热膨胀系数不同，这可能导致晶体在温度变化时发生形变。
三、应用：六角晶系的晶体在科学研究和工业生产中具有广泛的应用价值。
1. 石英：石英是一种六角晶系的晶体，在光学、电子、通信等领域有着广泛的应用。
例如，石英晶体可以制作成振荡器、滤波器和光纤等光学器件，用于电子设备和通信系统中。
2. 雷电晶体：雷电晶体是一种六角晶系的晶体，具有压电效应。
它被广泛应用于声波发生器、滤波器、传感器等领域，是现代电子设备中不可或缺的元件之一。
3. 冰晶：冰晶是一种六角晶系的晶体，可以用于研究气象、地质和环境等领域。
通过研究冰晶的晶体结构和生长规律，可以了解到大气中的温度、湿度等信息。
4. 磁性晶体：六角晶系的一些磁性晶体具有特殊的磁性性质，可以应用于磁记录、传感器等领域。