第2章光学显微分析 ·29· 50 180 1002003004005006007008009001000110012001301400150016017001800 第一级序 第“锅序 第级序 第四级水 图2.21干涉色色谱表 (4)补色法则和补色器 正交偏光镜下测定晶体光学常数时，必须根据补色法则，利用补色器来进行。 设有两个非均质体任意方向的切面（除垂直光轴以外），其中一个晶体切面的 光率体椭圆半径为Ng:和N,自下偏光镜上来的光通过该晶体切面时产生双折 射，两偏光透过光片后产生的光程差为R:另一个晶体切面的光率体椭圆半径为 N2和N2,其光程差为R,。如使两切面重叠，则光通过两晶体切面后，必然会产 生一个总的光程差，以R表示。总的光程差R值是加大还是减小，取决于两晶体 切面上光率体椭圆半径的相对位置。 若两晶体切面重叠时，N!∥N2N1∥N2,即两晶体切面的椭圆半径是同名 轴平行，则总光程差为R=R1+R2o 若两晶体切面重叠时，Nk∥N2N。∥N2,即两晶体切面的椭圆半径是异名 轴平行，则总光程差为R=|R1一R21 由此可知，两个晶体切面在正交偏光镜十字丝的45°位重叠时，如果切面的椭 圆半径是同名轴平行，则总光程差等于两晶体切面光程差之和，干涉色升高；如果 是异名轴平行，则总光程差等于两晶体切面光程差之差，干涉色降低。若总的光程 差R=0,此时晶体切面消色而变黑暗 在两晶体切面中，如果有一晶体切面的光率体椭圆半径的名称为已知，根据上 述原则，观察总光程差是增大还是戏小，干涉色的升降变化情况，可以确定另一晶 体切面上光率体椭圆半径的名称。 根据补色法则的原理，在光学显微分析时制成一套补色器，用来帮助鉴定晶体 光学性质。常用的补色器有石育试板、云母试板和石英楔等。 石膏试板[图2.22(a)]是采用天然石膏或石英片（沿石膏N.N。方向或沿石 英平行光轴方向的切片)镶嵌在长条板状的金属圆孔中，上下用玻璃片夹住面成
·30 材料研究方法 石板的快光方向一般与金属板的长边平行并注明在试板上。石膏晶体具有一定厚 度，在正交偏光镜下会产生一级紫红干涉色，光通过试板后产生560m的光程差 使品体的干涉色升降一个级序。石膏试板主要适用于当晶体的干涉色为一级黄以 下，尤其当干涉色为一级灰或一级白时，使用石膏试板最为方便，而对于一级黄以 上千涉色则不灵敏。如晶体的光程差为一级灰，R=147,两者重叠若是同名轴 平行.则总光程差R=560+147=707nm,此光程差的千涉色为二级蓝：当两者重 叠是异名轴平行时，则总光程差R=560-147=413n,此光程差的干涉色为一级 橙黄。 图2.22常用补色器 (a)石青试板：b)云母试板：(c)石英楔 云母试板[图2.22(b)]是沿平行解理面的方向取一定厚度的白云母片，镶嵌 在长条状的金属板中，形状与石膏试板相同，它在正交偏光镜下产生的干涉色为 一级灰白色，其光程差约为黄色光波长的四分之一，即147m。云母试板主要适用 于一级、二级和三级千涉色的晶体，它对晶体干涉色的影响恰是使晶体的干涉色跳 越一个色序。例如当晶体的T涉色为二级绿(800m),插人云母试板，若同名轴平 行，总光程差R=800+147=947(m),干涉色为二级橙黄：若异名轴平行，总光程 差R=800-147=653(m),干涉色为二级蓝。当使用云母试板时，云母试板的光 程差总是小于晶体的光程差，因此上述干涉色升高和降低是对晶体的干涉色而言。 石英楔[图2.22(c)]为沿石英平行光轴方向从薄至厚磨成一个楔形，镶嵌在 长条形金属板中，它能产生一至四级的连续干涉色，其光程差为0一2240m。在晶 体光片上由薄至厚插入石英楔，当同名轴平行时，晶体干涉色逐渐升高：异名轴平 行时，晶体干涉色逐渐降低：当插至石英楔与晶体光片光程差相等处，晶体消色而 出现黑带。石英楔的使用范围适用于一切干涉色，但通常当晶体的干涉色低于三 级时，使用石膏试板和云母试板比较方便。只有当晶体的干涉色较高，使用前两种 补色器不起作用时，才用石英楔。 (5)正交偏光镜下鉴定晶体光学性质 在正交偏光镜下可鉴定的晶体光学性质包括：晶体的干涉色级序、双折射率
第2辛光学显微分析 31 消光类型、延性符号以及双晶等。 晶体的光程差与其双折射率相对应，因此通过确定光程差可以草握晶体切片 的双折射率，对鉴定品体具有重要意义。由于同一色序的干涉色具有不同的级序， 因此测定光程差首先必须测定干涉色级序。测定涉色级序的方法包括目估法、 边缘色带法和石英楔法等儿种。 石英楔能够产生逐渐升高（或降低）的干涉色和光程差。如果晶体光率体的轴 名与石英楔异名轴平行，则当逐渐插人石英楔使其产：生的光程差和晶体光程差相 等时，两者抵消，目镜视域中出现黑带。此时当前位石英楔的干涉色级序就相当于 晶体切片的干涉色级序。而石英楔的干涉色级序可以通过取走载物台上光片后慢 慢抽出石英楔，计算抽出时视域中出现的红带数目，再加1即可得干涉色的级序。 同一晶体，由于切片方向不同，其双折射率也不相同，故表现出不同的干涉色： 测定晶体的双折射率是指测定最高干涉色的切片上的最大双折射率。选择干涉色 最高的切片，利用石英楔测定其于涉色级序，然后在干涉色色谱表上求出相应的光 程差。根据光程差的公式R=d(N。一N。),在已知光片厚度的情况下即能确定品 体的双折射率。 晶体的解理缝、双品缝、晶体轮廓（晶棱）与光率体轴存在着一定关系，其对应 关系即为消光类型。当晶体消光时，晶体光片的解理缝等与光率体轴之一平行时 为平行消光；如斜交测为斜消光。如晶体具有两组解理，且消光时目镜十字丝成为 两组解理夹角的平分线时，为对称消光 中级品族晶体的c轴与光率体光轴平行，大多数切片为平行消光和对称消光， 斜消光切片很少见。斜方晶系晶体的光性方位为三个结品轴与光率体二主轴平 行，根据晶形和切片方位的不同可以为平行消光利和对称消光，也可能为斜消光。单 斜晶系晶体的光性方位为其结品轴6轴光率体三主轴之-·平行，其余两个主轴 与结晶轴α轴，c轴斜交，因此以斜消光为主，只有在特殊方位的切片中才显示对 称消光和平行消光。三斜品系晶体的光性方位是三个结晶轴与光率体的三个主轴 都斜交，只可能为斜消光。 许多晶体在形态上具有沿某一方向延长的特性，如针状，纤维状、柱状等。通 常此方向与晶体的某一结晶轴平行或近似平行。因此，与该晶轴平行的切片就呈 延长的形态，而其延长方向与光体之间的对应关系即晶体的延性符号。晶体的 延性符号有两种：当晶体切片的延长方向与光率体切面的长轴方向平行或其夹角 小干45时.称为止延性；当晶体切片的延长方向与光率体切面的短轴方向平行或 与其夹角小于45时，称为负延性 在晶体的形成过程中，光率体轴互成映像的相邻两个单体规侧地连牛在一起 即形成了双晶。双晶在正交镜下表现为相邻两个单体不同时消光，呈现一明一暗 的现象（图2.23）。根据双晶中单体的数目和结合情况，可将双晶划分为简单双晶
村料码究方 [图2.23(a)门、联合双晶图2,23(6)】，聚片双品1图2,23()门和格子双晶图2.23 (d)j等。 图1.23双品的类型 ()摩计双是()格千双晶 4.锥先镜下的品体光学性质 在正交偏光镜的基础上，加上案光镜和物氏镜，换上高倍物镜，组成锥光镜 装置 聚光镜的作用在干使平行人射的偏光高度聚敛，形成锥形偏光（图2,24）。在 障光锥中，除中央·条光线垂直地射到薄片外，其他光线都是倾斜地人射到薄片 图224平行光和形光 《)平行光：(b)健形光：(e)郁形光倒面图
第2章光学显微分析 ·33 上，而且其倾角越向外越大，在薄片中所经历的距离也是越向外越长。但不管光线 如何倾斜，其光波的振动平面仍然与下偏光镜振动方向平行。 由于非均质体晶体的光学性质有方向性，当许多不同方向的人射光同时通过 晶体后，到上偏光镜时所发生的消光和干涉效应各不相同。所以在锥光镜下所观 察的为偏光锥中各入射光至上偏光镜所产生的消光和干涉现象的总和，它们构成 了各式各样的特殊干涉图形，称为干涉图。 锥光镜下换用高倍物镜的目的在于它能接纳较大范围的倾斜人射光波。高倍 物镜的工作距离较短，具有较大的光孔角，它能接纳与薄片法线成60°交角范围以 内的倾斜入射光，这样看到的干涉图完整而消楚。 观察干涉图的方法有两种，第一种方法是去掉目镜，不用勃氏镜，此时晶体干 涉图像呈现在物镜焦平面上，其图形较小，但很清楚。第二种方法是不去掉目镜 同时加人勃氏镜，此时勃氏镜与目镜联合组成一个望远镜式的放大系统.可以见到 一个放大的干涉图像，图形较大，但较模糊。 均质晶体的光学性质为各向同性，对于任何方向入射的光都不发生双折射，在 正交偏光镜下永远消光，在锥光镜下不形成干涉图。非均质晶体的光学性质具有 方向性，在锥光镜下能形成干涉图。通过锥光镜观察可确定品体的轴性、光性和切 片类型。 (1)一轴品干涉图 在一轴晶晶体中，因切片方向不同，干涉图可分为三种类型：垂直光轴切片、斜 交光轴切片和平行光轴切片的干涉图。 对于晶体垂直光轴切片来说，其光率体的光轴平行显微镜镜筒中心轴。当锥 形光入射时，除了中央一条光线呈平行光轴方向入射外，其余光线均沿不同方向倾 斜射人切片。根据光率体原理，垂直于每根斜交人射光，都可作个椭圆切面。因 人射光方向不同，故每个椭圆切面的长短半径方向也不相同，光率体两主轴在视 城中的分布如图2.25(a),(b)所示。根据正交偏光镜下的消光和干涉原理，当晶 体切片上光率体轴与上、下偏光镜振动方向平行时因消光而形成黑臂，斜交时则因 干涉而产生干涉色。因此垂直光轴切片在视域中可见到一较粗的黑十字，两臂与 十字丝平行，如图2.26(a)。视域被黑十字分割为四个象限，干涉色为一级灰白： 对于双折射率较高或双折射率虽不高但薄片较厚的晶体，除黑十字以外，还具有以 黑十字交点为中心的同心色环，如图2.26(b)。千涉色级序越向外越高，干涉色色 圈越向外越密。垂直光轴切片的干涉图，当旋转物台时，干涉图的形象不变。 对于斜交光轴切片来说，光轴的位置是倾斜的，光轴在切片平面上的出露点不 在视域中心。因此，转动载物台时，黑十字绕着视域中心做圆周运动。当光率体光 轴与镜筒中心轴夹角较大时，光轴出露点落在视域之外，只能见到黑十字中的每条 黑臂平行移动并交替地在视域中出现