第一章 晶体光学基础

第一节 光的性质

1 、光是一种电磁波。光既有粒子性，又 有波动性。 2 、光波是一种横波，光波的振动方向垂 直传播方向。 3 、 1 mm( 毫米 ) = 1000000 nm( 纳米 ) 。

第二节 光的折射与折射率1 、 光的折射现象2 、 折射定律： Vi/Vr=sini/sinr=N

i 真空或空气

矿物等

法线

r

3 、 折射率的几个问题： ⑴ N 称为折射介质对入射介质的相对折射率。如果 入射介质为真空或空气，则称 N 为绝对折射率， 简称为折射率。 ⑵ N 与光波在介质中的传播速度成反比，即介质中 光的传播速度愈大，折射率愈小。 ⑶ 介质的折射率 N 与介质的密度有关。对于硅酸盐 矿物来说，与其晶体结构有关，岛状构造的橄 榄石→单链构造的辉石→层状构造的云母， N递

减。

第三节 自然光与偏光

1 、自然光 在垂直光波传播方向的平面内，各个方向都有等幅的光振动。如太阳光、灯光等。

2 、偏振光 在垂直光波传播方向的某一固定方向上振动的光波。偏振光振动方向与传播方向所构成的平面称为振动面。

第四节 光在均质体和非均质体中的传

播特点

1 光性均质体（光学性质各个方向相同） ⑴ 光波在均质体中传播时，无论在任何方向振 动，传播速度与折射率值不变。 ⑵ 光波入射均质体发生单折射现象，不发生双折 射也不改变入射光的振动性质。入射光为自然 光，折射光仍为自然光。入射光为单偏光，折 射光仍为单偏光。

2 光性非均质体（光学性质随方向而异） ⑴ 光波在非均质体中传播时，传播速度和折射 率值随振动方向的不同而发生改变。 ⑵ 光波入射非均质体，除特殊方向以外，会改 变其振动特点，分解成为振动方向互相垂 直，传播速度不同，折射率不等的两条偏振 光，这种现象就称为双折射。

o e

冰洲石

两条偏光折射率值之差，称为双折射率。这两条偏光之一振动方向垂直光轴，称为常光（ o ），另一偏光的振动方向垂直常光的振动方向称为非常光（ e ） .

⑶ 光在非均质体中某一个或两个特殊方向传播时 , 不发生双折射 , 这种特殊的方向 ,就称为光轴。

中级晶族有一个这样的特殊方向，称为一轴晶。 低级晶有两个这样的特殊方向，称为二轴晶。 ⑷ 光波在非均质体中传播时，决定传播速度及相应折射率值大小的是光波在晶体中的振动方向而不是传播方向。

第五节 光率体

光率体是表示光波在晶体中传播时，光波的振动方向与相应折射率值之间关系的光学立体图形（光性指示体）。1 均质体光率体 如石榴子石、玻璃等。⑴ 均质体光率体是一个圆球体。⑵ 切面为圆切面，半径代表矿物的折射率值 (N) 。

2 一轴晶光率体 如石英、方解石等矿物的光率体。 Ne— 非常光的折射率值。 No— 常光的折射率值。 Ne′— 数值变化于 Ne 与 No 之间的非常光的折射率值。

⑴一轴晶光率体的构成一轴正晶光率体（以石英为例）一轴负晶光率体。与一轴正晶光率体相似，但图形为扁形。

不发生双折射

发生双折射

⑵一轴晶光率体的主要特征 ①一轴正晶光率体：以 Z 轴为旋转轴的长形旋转椭球体，光波平行光轴振动时的折射率总是比垂直光轴振动时的折射率大， Ne ＞ No 。 ②一轴负晶光率体：以 Z 轴为旋转轴的扁形旋转椭球体，光波平行光轴振动时的折射率总是比垂直光轴振动时的折射率小， Ne ＜ No 。

②Ne 与 No 为一轴晶矿物折射率的最大值与最小值，称为主折射率。 Ne 与 No 之差值（ Ne-No ）为一轴晶矿物最大双折率。

Ne 一定直立； No 一定水平。

⑶主要切面特征

①垂直光轴切面

圆切面，半径等于 No ，光波垂直这种切面入射时，不发生双折射。折射率为No 。

②平行光轴切面 椭圆切面，半径分别等于 No与 Ne ，光波垂直这种切面入射时，发生双折射，分解成为两条偏光，其振动方向分别平行椭圆切面长、短半径，其相应的折射率分别等于椭圆切面的长、短半径 No 与 Ne ， No-Ne 是一轴晶矿物最大双折率。

③斜交光轴切面 椭圆切面，半径分别等于 No 与

Ne′ ，光波垂直这种切面入射时，发生双折射，折射率分别等于椭圆切面的长、短半径 No 与 Ne′

重点：光波垂直入射圆切面，不发生双折射。垂直入射椭圆切面，发生双折射。

3 二轴晶光率体 如橄榄石、透辉石、斜长石的光率体。 ⑴ 二轴晶光率体的构成 以橄榄石为例。

⑵ 二轴晶光率体的主要特征 ① 二轴晶光率体为三轴不等的椭球体。

②Ng 、 Nm 、 Np 代表这类矿物大、中、小三个主折射率。递变于 Ng 与 Nm 之间的折射率值用 Ng′ 表示，递变于 Nm 与 Np 之间的折射率值用 Np′ 表示。

光轴（ OA ）：光波沿着这个方向入射，不发生双折射，对应切面为圆切面，二轴晶有两个光轴。

光轴角（ 2V ） ：两个光轴之间的锐角。 光轴面（ Ap ）：包括两根光轴的面。 锐角等分线（ Bxa ）：两个光轴之间的锐角等分线。

钝角等分线（ Bxo ）：两个光轴之间的钝角等分线。

正光性 : Ng-Nm>Nm-Np

或 Bxa=Ng, Bxo=Np

负光性 : Ng-Nm<Nm-Np

或 Bxa=Np, Bxo=Ng

⑶二轴晶光率体主要切面特征

①垂直光轴切面

圆切面，半径等于 Nm ，光波垂直这种切面入射时，不发生双折射。折射率为 Nm 。

②平行光轴面切面 椭圆切面，半径分别等于 Ng 与 N

p ，光波垂直这种切面入射时，发生双折射，双折射率等于椭圆半径之差， Ng-Np 是二轴晶矿物最大双折率。

③ 其它切面 椭圆切面，发生双折射，长、短半径不同。

第六节 光性方位

光性方位：光率体主轴与晶体结晶轴之间的关系。 中级晶簇光性方位： Z 晶轴与 Ne 一致。 低级晶簇光性方位： 斜方晶系：三个主轴与三个结晶轴一致。如黄玉。

单斜晶系： Y 晶轴与光率体三个主轴之一重 合，其余斜交。如透闪石。

三斜晶系：光率体三个主轴与三个结晶轴斜 交。如斜长石。