《材料显微结构分析》课程教学课件（PPT讲稿）第二章 偏光显微镜薄片研究法（简版）

第二章偏光显微镜薄片研究法 授课教师：崔晓丽 联系方式：13011623676

第二章 偏光显微镜薄片研究法 授课教师：崔晓丽 联系方式：13011623676

第一节晶体光学基础 >晶体光学的基本原理是用偏光显微镜研究 物质光性的理论基础，主要涉及可见光与 晶体相互作用产生的各种光学现象。 > 可见光也属于一种电磁波，其振动方向和 传播方向相互垂直。各种电磁波间以一定 的波长范围相互区别，可见光的波长范围 为390~770nm

➢ 晶体光学的基本原理是用偏光显微镜研究 物质光性的理论基础，主要涉及可见光与 晶体相互作用产生的各种光学现象。 ➢ 可见光也属于一种电磁波，其振动方向和 传播方向相互垂直。各种电磁波间以一定 的波长范围相互区别，可见光的波长范围 为390~770nm。 第一节 晶体光学基础

提出问题： 为什么池水看起来比实际的浅？ 怎样才能准确的“又住”水中的游鱼呢？ @zhang56w 界面一 光的折射

光的折射

>折射率：光从第一种介质进入第二种介质时，其速 度变化的比率，叫做介质Ⅱ对于介质I的折射率，用 下式表示：V1W2=n2-1 >相对折射率、绝对折射率 内全反射现象：如果光从光密介质进入光疏介质时 使入射角逐渐增大，直至使折射角等于90度，此时 入射角达到φ，而φn1)

➢折射率：光从第一种介质进入第二种介质时，其速 度变化的比率，叫做介质Ⅱ对于介质Ⅰ的折射率，用 下式表示：V1 /V2=n2-1 ➢相对折射率、绝对折射率 ➢ 内全反射现象：如果光从光密介质进入光疏介质时 使入射角逐渐增大,直至使折射角等于90度，此时 入射角达到φ，而φn1）

>光在晶体中的传播 Light Path Through A Calcite Crystal Optical Incident Wave Wave Fast Wave Extraordinary- Ray Figure 2 >双折射： 自然光射入晶体（等轴晶系晶体除外）后，分裂成相 互垂直振动的两束折射光线的现象叫做晶体的双折射。 >双折射是除等轴晶系晶体以外的一切晶体共有的现象， 是晶体的一个重要光学性质，晶体的许多光学现象都 与双折射有关

➢ 光在晶体中的传播 ➢双折射： 自然光射入晶体（等轴晶系晶体除外）后，分裂成相 互垂直振动的两束折射光线的现象叫做晶体的双折射。 ➢双折射是除等轴晶系晶体以外的一切晶体共有的现象， 是晶体的一个重要光学性质，晶体的许多光学现象都 与双折射有关

>各种晶体据其光学性质可分为两大类： 光性均质体与光性非均质体 >光性均质体是指光波在其中传播或振动时光速不 随振动方向改变而变化的一类物质。即该类物质中 只有一个折射率值。等轴晶系晶体及一切非晶质固 体均为光性均质体。光在同一光性均质体中传播时， 所有的方向传播速度相同。 >光性非均质体是指光波的传播或振动的速度随振 动的方向改变而发生变化的一类物质。 >该类物质中的折射率值随方向而变化。 >中级晶族（三方、四方、六方晶系）及低级晶族 (三斜，单斜，斜方正交晶系)的晶体均是光性非 均质体

➢各种晶体据其光学性质可分为两大类： 光性均质体与光性非均质体 ➢光性均质体是指光波在其中传播或振动时光速不 随振动方向改变而变化的一类物质。即该类物质中 只有一个折射率值。等轴晶系晶体及一切非晶质固 体均为光性均质体。光在同一光性均质体中传播时， 所有的方向传播速度相同。 ➢光性非均质体是指光波的传播或振动的速度随振 动的方向改变而发生变化的一类物质 。 ➢该类物质中的折射率值随方向而变化。 ➢中级晶族（三方、四方、六方晶系）及低级晶族 （三斜，单斜，斜方正交晶系）的晶体均是光性非 均质体

第二节晶体的光率体 光率体： >光率体是表示晶体中光波振动方向与相应折 射率之间关系的一种光性指示体。 >折射率与光波振动方向的关系是晶体最重要 的光学性质，在晶体光学中，各种光学现象 通常要用光率体来解释。 1)均质体光率体 >光性均质体的折射率不随方向变化，所以根 据光率体的定义，光性均质体的光率体是一 个球体

光率体： ➢ 光率体是表示晶体中光波振动方向与相应折 射率之间关系的一种光性指示体。 ➢ 折射率与光波振动方向的关系是晶体最重要 的光学性质，在晶体光学中，各种光学现象 通常要用光率体来解释。 1）均质体光率体 ➢ 光性均质体的折射率不随方向变化，所以根 据光率体的定义，光性均质体的光率体是一 个球体。 第二节 晶体的光率体

2)非均质体光率体：一轴晶光率体 二轴晶光率体 >一轴晶晶体的光率体是以c轴(Ne)为旋转 轴，以Ne和No为长短半径的椭圆旋转一周 形成的椭球体，就是一轴晶矿物的光率体。 (中级晶族晶体) > Ne>No(+)正光性光率体； > No>Ne(-)负光性光率体。 > 正光性光率体是一个拉长的旋转椭球 >负光性光率体是一个压扁的旋转椭球

2）非均质体光率体：一轴晶光率体 二轴晶光率体 ➢ 一轴晶晶体的光率体是以c轴（Ne）为旋转 轴，以Ne和No为长短半径的椭圆旋转一周 形成的椭球体，就是一轴晶矿物的光率体。 （中级晶族晶体） ➢ Ne>No(+) 正光性光率体； ➢ No>Ne(-) 负光性光率体。 ➢ 正光性光率体是一个拉长的旋转椭球 ➢ 负光性光率体是一个压扁的旋转椭球

>一轴晶光率体有如下特点： (1)光率体的旋转轴即是光轴： (2)垂直光轴的切面是圆，半径等于No; (3)平行光轴的切面是椭圆，二半径为Ne、No: (4)斜切光轴的切面为椭圆，二半径为No、Ne', Ne'为介于该晶体最大与最小折光率之间的非常光折 光率，视光性正负，或大于No或小于No: (5)平行光轴与垂直光轴的二切面是一轴晶光率体主 要光学对称面或主截面。Ne与No称为光学主轴

➢一轴晶光率体有如下特点： (1) 光率体的旋转轴即是光轴； (2) 垂直光轴的切面是圆，半径等于No； (3) 平行光轴的切面是椭圆，二半径为Ne、No； (4) 斜切光轴的切面为椭圆，二半径为 No、Ne′， Ne′为介于该晶体最大与最小折光率之间的非常光折 光率，视光性正负，或大于No或小于No； (5) 平行光轴与垂直光轴的二切面是一轴晶光率体主 要光学对称面或主截面。 Ne 与No称为光学主轴

>二轴晶光率体 >这类晶体的三个结晶轴(a、b、c)的单位 不等，表明晶体在在三维空间的不均一性。 因此二轴晶光率体是一个三轴不等椭球体。 >光射入该族晶体时，产生双折射。该族晶体 有三个主要的折光率Ng、Nm、Np,对应的 振动方向相互垂直，因此低级晶族晶体的光 率体是以相互垂直的Ng、Nm、Np为轴椭球 体。（低级晶族晶体） 晶体中有两个不产生双折射的方向，即晶体 的光率体有两个光轴(0A)

➢ 二轴晶光率体 ➢ 这类晶体的三个结晶轴（a、b、c）的单位 不等，表明晶体在在三维空间的不均一性。 因此二轴晶光率体是一个三轴不等椭球体。 ➢ 光射入该族晶体时，产生双折射。该族晶体 有三个主要的折光率Ng、Nm、Np，对应的 振动方向相互垂直，因此低级晶族晶体的光 率体是以相互垂直的Ng、Nm、Np为轴椭球 体。（低级晶族晶体） ➢ 晶体中有两个不产生双折射的方向，即晶体 的光率体有两个光轴（OA）