第2章光学里微分析 ·19 2 图2.12二轴品正、负光性光率体 生双折射，双折射率等于N。-Nm或Nm-N,其大小介于零与最大值之间。但 无论光性正负，垂直B切面上的双折射率总是小于垂直B切面上的双折射率。 平行光轴面的切面、垂直B的切面和垂直B的切面相当于二轴晶光率体的 三个主轴面。 5)斜交切面。包括垂真主轴面的斜交面和任意斜交面。均为椭圆切面，椭圆 长短半径所对应的折射率值介于Ng和N。之间，双折射率介于0与N。一N, 之间。 2.2.5光率体在晶体中的位置一光性方位 光率体的主轴与晶面、结晶轴以及晶棱之间的关系称为光性方位。不同晶体 的光性方位不同，而同一晶体的光性方位基本固定，故确定光性方位可以帮助鉴定 晶体
·20· 材料研究方法 三方、四方和六方晶系晶体的光率体均属一轴晶光率体。一轴晶光率体为旋 转椭球体，其旋转轴（光轴）与结晶轴（轴）相当，也和晶系的高次对称轴重合。光 率体的中心与晶体中心重合。 二轴晶光率体为三轴椭球体，具有三个互相垂直的二次对称轴（主轴），三个对 称面（主轴面）和一个对称中心。其对称要素为3L23P℃，与斜方晶系的最高对称性 相当。因此斜方晶系的光性方位的特点是：光率体的三根主轴与晶体的三根结晶 轴重合，至于是哪一根主轴与哪一根结晶轴重合，因晶体不同而不同。光率体的三 个主轴面与晶体的三个对称面（即100、010、001面）重合： 单斜晶系的光性方位与斜方晶系不同，单斜晶系晶体的最高对称型为LP℃。 其光性方位的特点是：光率体的三主轴之一与晶体的二次对称轴（即b轴）重合， 光率体中三个主轴而之一与晶体的对称面（即010面）重合，光率体的另外二主轴 在(010)面内与晶体的另外二晶轴(a、c轴)相交一定角度。 三斜晶系晶体中，仅具有-个对称中心c可与光率体的对称中心c重合，其品 体的光性方位的特点是：光率体的三根主轴与晶体的三根结晶轴斜交，其斜交角度 因矿物晶体而不同。 2.3光学显微分析方法 光学显微分析是利用可见光观察物体的表面性貌和内部结构，鉴定晶体的光 学性质。透明晶体的观察可利用透射显微镜，如偏光显微镜。而对于不透明物体 来说就贝能使用反射式显微镜，即金相显微镜。利用偏光显微镜和金相显微镜进 行晶体光学鉴定，是研究材料的重要方法之一。 2.3.1偏光显微镜 偏光显微镜是目前研究材料晶相显微结构最有效的工具之一。随着科学技术 的发展，偏光显微镜技术在不断地改进中，镜下的鉴定工作逐步由定性分析发展到 定量鉴定，为显微镜在各个科学领域中的应用开辟了广阔的前暴。 1.偏光显微统的构成 偏光显微镜的类型较多，但它们的构造基本相似。下面以XPT7型偏光显微 镜（图2.13）为例介绍其基本构成。 镜臂：呈弓形，其下端与镜座相连，上部装有镜筒。 反光镜：是个拥有平，凹两面的小圆镜，用于把光反射到显微镜的光学系统 中去。当进行低倍研究时，需要的光量不大，可用平面镜，当进行高倍研究时，使用 凹镜使光少许聚敛，可以增加视域的亮度
第2章光举显做分制 ·21 下偏光镜：位于反光镜之上。从反光镜反 射来的自然光，通过下偏光镜后，即成为振动方 向固定的偏光，通含用PP代表下偏光镜的振 动方向。下偏光镜可以转动，以便调节其振动 方向。 锁光圈：在下偏光镜之上，可以自由开合 用以控制进人视域的光量。 聚光镜：在锁光圆之上。它是一个小凸透 镜，可以把下俯光镜透出的偏光聚敛面成锥形 偏光。聚光镜可以自由安上或放下。 我物台：是一个可以转动的圆形平台，边缘 有刻度(0°-360)，附有游标尺，读出的角度可 精确至0.「。同时配有固定螺丝，用以固定物 图2.13XPT7型俯光品微词 台。物台中央有圆孔，是光线的通道。物台上1.日惯：2镜商：正，翰氏铺：d.粗的手完 有一对弹簧夹，用以夹持光片。 5.调手轮6，演：.：上国 镜筒：为长圆简形，安装在镜臂上。转动镜光镜：9，试板孔0，物顺：H.载物台 臂上的粗动螺丝或微动螺丝可调节焦距。镜情 12,聚光德：13.领光漏：.下得尤镜 1位光轻 上端装有目镜，下端装有物镜，中间有试板孔。 上偏光镜和勃氏镜。 物镜：由1一5组复式透镜组成。其下端瑞的透镜称前透镜，上瑞的透镜称后透 镜。前透镜越小，镜头越长，其放大倍数越大。每台显微镜附有3~7个不同放大 倍数的物镜。每个物镜上刻有放大倍数，数值孔径(V,A),机械筒长，盖玻璃厚度 等。数值孔径表征了物镜的聚光能力，放大倍数越高的物镜其数值孔径越大，而对 于同一放大倍数的物镜，数值孔径越大则分辨率越高。 目镜：由两片平凸透镜组成，目镜中可做置十字丝，日镜方格网或分度尺等 显微镜的总放大倍数为目镜放大倍数与物镜放大倍数的乘积 上偏光镜：其构造及作用与下偏光镜相同，但其振动方向（以AA表示）与下 偏光镜振动方向（以PP表示）垂直。上偏光镜可以自由推人或拉出。 勃氏镜：位于目镜与上偏光镜之间，是一个小的凸透境，根据需要可推人或 拉出 此外，除了以上一些主要部件外，偏光显微镜还有一些其他附件，如用于定量 分析的物台微尺，机械台和电动求积仪，用于品体光性鉴定的石膏试板，云母试板 石英楔补色器等 利用偏光显微镜的上述部件可以组合成单偏光，正交偏光锥光等光学分析系 统，用来鉴定品体的光学性质
·22· 材朴研究方法 2.单偏光镜下的晶体光学性质 利用单偏光镜鉴定晶体光学性质时，仅使用偏光显微镜中的下编光镜，而不使 用锥光镜、上偏光镜和勃氏镜等光学部件，利用下偏光镜观察、测定品体光学性质。 单偏光下观察的内容有：晶体形态，晶体颗粒大小、百分含量、解理、突起、糙而、贝 克线以及颜色和多色性等。 (1)晶体的形态 每一种晶体往往具有一定的结晶习性，构成一定的形态。晶体的形状、大小 完整程度常与形成条件、析晶顺序等有密切关系。所以研究晶体的形态，不仅可以 帮助我们鉴定晶体，还可以用来推测其形成条件。需要注意的是，在偏光显微镜中 见到的晶体形态并不是整个立体形态，仅仅是晶体的某一切片。切片方向不同，晶 体的形态可完全不同。 在单偏光中还可见晶体的自形程度，即晶体边棱的规则程度。根据其不同的 形貌特征可将晶体划分为下列几个类型。 自形晶：光片中晶形完整，一般呈规则的多边形 [图2.14(a)],边棱全为直线。析晶早、结晶能力强 物理化学环境适宜于晶体生长时，便形成自形晶。 半自形晶：光片中晶形较完整，但比自形晶差， 图2.14(b)],部分晶棱为直线，部分为不规则的曲 线。半自形晶往往是析品较晚的晶体。 他形晶：光片中晶形呈不规则的粒状，晶棱均为 他形的曲线[图2.14(c)]。他形晶是析晶最晚或温度 图2.14晶体的自形程度 下降较快时析出的晶体。 (a)自形品：(b)半自形品 由于析晶时物质成分的黏度和杂质等因素的影 (c)他形晶 响，还会形成一些奇形的晶体。这些晶体在光片中呈 雪花状、树枝状，鳞片状和放射状等形态的骸晶。这在玻璃结石中较为常见。 此外，在镜下常能见到一个大晶体包裹着一些小晶体或其他物质，称之为包表 体。包裹体可以是气体、液体、其他晶体或同种晶体。从包裹体的成分和形态可以 分析出晶体生长时的物理化学环境，成为物相分析的一个重要依据 (2)品体的解理及解理角 晶体沿着一定方向裂开成光滑平面的性质称为解理。裂开的面称为解理面。 解理面一般平行于晶面。许多晶体都具有解理，但解理的方向、组数（沿几个方向 有解理)及完善程度不一样，所以解理是鉴定晶体的一个重要依据。解理具有方向 性，它与晶面或晶轴有一定关系。 晶体的解理在光片中是一些平行或交叉的细缝（解理面与切面的交线），称为
第2辛光学显微分析 23. 解理缝。根据解理发育的完善程度，可以划分为极完全 解理[图2.15(a)门、完全解理[图2.15(b)]和不完全解 理图2.15(c)]三类。有些晶体具有两组以上解理，可 以通过测定解理角来鉴定晶体。 (3)颜色和多色性 光片中晶体的颜色，是晶体对白光中七色光波选择 吸收的结果。如果晶体对白光中七色光波同等程度的 吸收，透过晶体后仍为白光，只是强度有所减弱，此时晶 体不具颜色，为无色晶体。如果晶体对白光中的各色光 图2.15晶体的解理 吸收程度不同，则透出晶体的各种色光强度比例将发生 改变，晶体呈现特定的颜色。光片中晶体颜色的深浅，称为颜色的浓度。颜色浓度 除与该晶体的吸收能力有关外，还与光片的厚度有关，光片越厚吸收越多，则颜色 越深。 均质体晶体是光学各向同性体，其光学性质各方向一致，故对不同振动方向的 光波选择吸收也相同，所以均质体晶体的颜色和浓度，不因光波的振动方向而发生 变化。但部分非均质体晶体的颜色和浓度是随方向而改变的。在单偏光镜下旋转 物台时，非均质体晶体的颜色和颜色深浅要发生变化。这种由于光波和晶体中的 振动方向不同，使晶体颜色发生改变的现象称为多色性：额色深浅发生改变的现象 称为吸收性。一轴晶晶体允许有两个主要的颜色，分别与N。、N。相当。二轴晶允 许有三个主要的颜色，分别与光率体三主轴N。、NmN,相当。晶体的多色性或吸 收性可用多色性公式或吸收性公式来表示，如普通角闪石的多色性公式为Ng=深 绿色，Nm=绿色，N。=浅黄绿色。 (4)贝克线，糙面、突起及闪突起 在光片中相邻两物质间，会因折射率不同丽发生由折射，反射所引起的一些光 学现象。 在两个折射率不同的物质接触处，可以看到比较黑暗的边缘，称为晶体的轮 廓。在轮廓附近可以看到一条比较明亮的细线，当升降镜简时，亮线发生移动，这 条较亮的细线称为贝克线。 贝克线产生的原因主要是由于相邻两物质的折射李不等，光通过接触界面时， 发生折射、反射所引起的（图2.16）。按两物质接触关系有下列几种情况： 相邻两晶体倾斜接触，折射率大的晶体盖在折射率小的晶体之上[图2,16 ()],平行光线射到接触面上，光由光疏介质进人光密介质，光靠近法线方向折射， 光线均向折射率高的一边折射，致使晶体的一边光线增多而亮度增强，另一边光线 减弱，所以在两物质交界处出现较亮的贝克线和较暗的轮廓。 相邻两晶体倾斜接触，折射率小的晶体盖在折射率大的晶体之上，若接触面较