2光学显微分析 21晶体光学基础 211可见光的一般知识 21.1.1可见光的物理常识 (1)光是一种电磁波,波长较短。λ=390~770nm。白光=500nm (2)光具有波粒二象性 (3)光的波动形式简单的说是一种正弦曲线运动 光波是横波(传播方向⊥振动方向)。 (4)自然光与偏振光 自然光:一切从实际光源发出的原始普通光,如太阳光、火光、灯光 振动特点:⊥传播方向的平面内,各方向上振幅相等, 偏振光:自然光经反射、折射、吸收等作用或人为,使其保留某一固定方向的光振 振动特点:光波只在某一固定方向上振动。 振动面:偏振光的振动方向与传播方向构成的平面。 偏光面:平行于传播方向而与振动面垂直的面。 2112光的折射 refraction) 折射介质对入射介质的相对折射率:N SIn r y 把真空作为入射介质,任何介质对真空的折射率称为绝对折射率(折射率)。 光线在介质中的传播速度与介质的折射率成反比。即N1/N2=V2/ N值的大小反映介质对光波折射的本领,N与介质密度成正比 212光性均质体和光性非均质体 2121光性均质体 等轴相系的晶体和非晶体的光学性质在各方向相同,称为光性均质体(均质体)。特点:
①传播速度不因振动方向而发生变化 ②折射率值只有一个。 ③光波射入均质体中,其固有性质不变,自然光仍为自然光,偏振光仍为偏振光。 2122光性非均质体 中级晶族和低级晶族的晶体光学性质随方向而异,称为光性非均质体(非均质体)。绝大 多数矿物属非均质体。特点 ①传播速度随振动方向不同而改变。 ②折射率不止一个。(N值因振动方向不同而改变) ③除特殊方向外,均发生双折射。 ④存在不发生双折射的特殊方向(不改变入射光波的 振动特点和振动方向)—光轴 轴晶——中级晶族二轴晶—低级晶族 213光率体 光率体是将折射率的值在光波的振动方向上以 定长度的线段表示出来的一种光性指示体。 2.1.3.1均质体光率体 圆球,半径为相应的折射率 图2-4光性均质体的光率体 21.32非均质体光率体 (1)一轴晶光率体 入射光|m Nc"Ne N。=1658 入射光 (a) 图2-5一轴晶正光性光率体 图26一轴晶负光性光率体
冫旋转椭球体(二轴椭球体),两轴分别用No和Ne表示,Ne表为光轴方向, 当Ne>No时为一轴晶正光性光率体 当Ne<No时为一轴晶负光性光率体 光性正负可以作为鉴定矿物的依据。 光射入一轴晶矿物后产生的光线及其相应折射率的值可根据垂直入射光线并通过光 率体中心切面半径的方向及长短表示 (2)二轴晶光率体 三轴椭球体,三轴分别用Ng、Nm和Np表 示,Ng>Nm>Np。 根据三者之间的差值关系,二轴晶光率体也 有正负之分 在Ng和Np之间总可以找到一个半径等于 Nm的值和Nm轴构成圆切面,这样的圆切面有两个。 22偏光显微镜及试样制备 221偏光显微镜的构造 221.1机械部分 镜座,镜筒,载物台,调焦手轮,物镜转换器。 221.2光学部分 (1)物镜 1)物镜的分辨率 物镜的分辨率:物镜分辨物体上细微特征的本领。 显微镜的分辨率=物镜的分辨率(与目镜无关,目镜只改变显微镜的放大倍数) Airy(埃利)斑:由于光的波动性,使得一个理想的物点在像平面上形成一个具有一定 尺寸的中心亮斑和周围明暗相间的圆环所构成的圆斑。 物镜的分辨率 0.610.61 N. sin a N. A
N表示物镜前透镜与被检物体之间介质的折射率;α为准焦后物镜前透镜最边缘的折射 线与物镜光轴之间所成的角度。上式中Nsinα称为物镜的数值孔径,常用N·A表 (b) 图2-13两个点光源成像时形成的Airy斑 (a)Airy斑;(b)两个Airy斑靠近到刚好能分得开的临界距离时强度的叠加 要提高分辨率,可采取的措施: ①降低波长λ值,使用短波长光源 ②增大介质折射率N的值以提高N·A值,常将油浸物镜浸没在N>1的浸油中进行研究; ③增大孔径半角α以提高N·A值 2)物镜的主要参数 数值孔径、放大倍数、镜筒长度、工作距离。 (2)目镜 显微镜的放大倍数=目镜的放大倍数×物镜的放大倍数 (3)光源 (4)下偏光镜 也称起偏镜,反光镜反射的自然光通过它后成为振动方向一定的偏振光,下偏光光镜可以 转动用以调节产生的偏振光的振动方向 (5)聚光镜 偏光显微镜上一般均有两个聚光镜。 (6)孔径光阑 改变入射光束大小,控制进入视域的光量,保证图像的清晰度。 (7)上偏光镜 也称分析镜,构造和作用与上偏光镜相同,可以从光路系统中移出
(8)勃氏镜 相当于一个放大镜,放大干涉图像,可以从光路系统中移出。 2.22偏光显微镜的检验和校正 2.22.1装卸和调节 (1)选择合理倍数的物镜 (2)调节照明(对光):视域明亮 (3)调节焦距(准焦):物像清晰 2222校正 (1)中心校正 要求:显微镜的视准轴与载物台旋转轴相重合。 途径:物镜中心校正、物台中心校正。 (2)偏光镜校正 要求:上、下偏光镜偏光振动方向应已知,并使其分别与目镜十字丝平行。 〉途径:利用黑云母试样薄片 223试样制备 (1)薄片构造 ①载玻片:25×75mm ②盖玻片:15×15mm或20×20mm ③样品:标准厚度0.03mm,厚度<0.02mm为超薄片 ④粘合剂:加拿大树胶n=1.54 (2)制备过程 ①切片:20×20×5mm ②渗胶,固化处理:根据需要进行 ③磨平底面:厚度磨至1-2mm ④载片:用胶将样片粘于载玻片上 ⑤磨薄:经粗、中、细磨(磨料为碳化硅、刚玉),至0.03mm