单偏光镜下的晶体光学性质

单偏光镜下的晶体光学性质——XJP-6A金相显微镜

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偏光镜，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、测定晶体光学性质。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，糙面、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，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，部分晶棱为直线，部分为不规则的曲线。半自形晶往往是析晶较晚的晶体。

它形晶：光片中晶形呈不规则的粒状，晶棱均为它形的曲线。它形晶是析晶最晚或温度下降较快时析出的晶体。

由于析晶时物质成分的粘度和杂质等因素的影响，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，称之为包裹体。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） 晶体的解理及解理角

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），称为解理缝。根据解理发育的完善程度，可以划分为极完全解理（2.15a）、完全解理（2.15b）和不完全解理（2.15c）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；颜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Ne、No相当。二轴晶允许有三个主要的颜色，分别与光率体三主轴Ng、Nm、Np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，Np=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，会因折射率不同而发生由折射、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，当升降镜筒时，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由于相邻两物质的折射率不等，光通过接触介面时，发生折射、反射所引起的。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2.16a），平行光线射到接触面上，光由疏介质进入密介质，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。所以在二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，若接触面较缓（图2.16b），平行光线射到接触面上，光由密介质进入疏介质，光远离法线方向折射，光线均向折射率高的一边折射。

不管二介质如何接触；贝克线移动的规律总是：提升镜简，贝克线向折射率大的介质移动。根据贝克线移动规律，可以比较相邻二晶体折射率的相对大小。在观察贝克线时，适当缩小光圈，减低视域的亮度，使贝克线能清楚地看到。

在单偏光镜下观察晶体表面时，可发现某些晶体表面较为光滑，某些晶体表面显得粗糙呈麻点状，好像粗糙皮革一样，这科现象称为糙面。

糙面产生的原因是晶体光片表面具有一些显微状的凹凸不平，覆盖在晶体之上的树胶，其折射率又与晶体折射率不同，光线通过二者的接触面时，发生折射，甚至全反射作用，致使光片中晶体表面的光线集散不一，而显得明暗程度不相同，给人以粗糙的感觉。

同时，在晶体形貌观察时还会感觉到不同晶体表面好象高低不平。某些晶体显得高一些，某些晶体显得低平一些，这种现象称为突起。突起仅仅是人们视力的一种感觉，因为在同一光片中，各个晶体表面实际上是在同—水平面上，这种视觉上的突起主要是由于晶体折射率与周围树胶折射率不同而引起的。晶体折射率与树胶折射率相差愈大，则晶体的突起愈高。

在晶体光片制备时使用的树胶折射率等于1.54，对折射率大于树胶的晶体属正突起；折射率小于树胶的晶体属负突起，在晶体光学鉴定时可利用贝克线区分晶体的正负突起。根据光片中突起的高低、轮廓、糙面的明显程度，一般把警惕的突起划分为六个等级。

非均质体晶体的折射率随光波在晶体中的振动方向不同而有差异。双折射率很大的晶体，在单偏光镜下，旋转物台，突起高低发生明显的变化，这种现象称为闪突起。例如方解石晶体有明显的闪突起，可以作为鉴定晶体的一个重要特征。

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