第一节 偏光显微镜及薄片制备.ppt
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1、第一节 偏光显微镜及薄片制备,1、机械部分 镜座:承受重力 镜臂:装镜筒,可倾斜 载物台:承载观察物,可转动,有0360度刻度及游标、固定螺丝,中央圆孔,固定弹簧夹 2、光学部分 反光镜:有平、凹两面,光线弱或用高倍物镜时用凹面 下偏光镜:将自然光转变为偏光 锁光圈:调节进光量的大小 聚光镜:将平行光线变为锥光 镜筒:可调节升降,上接目镜,下接物镜,镜筒光学长度为物镜后焦到目镜前焦 目镜 上偏光镜:方向AA,垂直下偏光镜 勃氏镜:观察锥光时使用的放大系统,一、偏光显微镜的构造,物镜:,透镜越小,镜头越长,放大倍数越大。 物镜一般由15片透镜组成。 放大倍数一般低倍4X,中倍10X-25X,高倍
2、45X以上,油浸100X。 光孔角:前透镜最边缘的光线与前焦点所构成的角度 数值孔径:等于光孔角正弦乘介质折射率N。数值孔径越大,放大倍数越高。同一放大倍数,数值孔径越大,分辨率越高 物镜的分辨率就是显微镜的分辨率,它取决于数值孔径的大小及所用光波的波长 光学显微镜最高分辨率为2000埃,最大放大倍数为2000倍。一组物镜占一台显微镜总价值的五分之一到二分之一。,第一节 偏光显微镜及薄片制备,二、偏光显微镜的调节与使用,1装卸镜头 A装目镜:直接插上即可 B装物镜:物镜与镜筒的接合类型有弹簧夹型、销钉型及转盘型。注意安装到位 2调节视域亮度 镜头装好以后,推出上偏光,勃氏镜,打开锁光圈,转动反
3、光镜对准光源,调节视域亮度。光线不要太强 3调节焦距 A放上薄片,手摸一下,一定要盖玻片朝上,用弹簧夹夹好 B下降镜筒。用粗调旋扭朝前旋转,眼睛从侧面注视镜头,将镜头下降到镜头工作距离以内,切匆使镜头与薄片接触,以免损坏镜头。要锻炼能两个眼睛都睁开看。,第一节 偏光显微镜及薄片制备,4校正中心 A在视域内选一小点置于十字丝中心 B转动物台180度,注意观察小点的位置和轨迹 C拧校正螺旋,使小点内移到中心距离的二分之一 D手移薄片,使小点回中心。再旋物台,若小点还有偏移,重复上述操作 5校正偏光镜方向 找一块黑云母,置于视域中心 旋转物台,使解理缝为左右方向 旋动下偏光镜使其颜色最深,此时的下偏
4、光镜为PP方向 取下薄片,推入上偏光镜,使视域全黑。则上下偏光镜正交。,第一节 偏光显微镜及薄片制备,单偏光镜下观察晶体光学性质的内容 单偏光镜下观察,即只使用下偏光镜 观察内容有 晶体形态、解理 突起、糙面、贝克线 颜色与多色性 晶体颗粒大小、百分比含量。,第二节 单偏光镜下的晶体光学性质,一、晶体形态,晶体形态相关因素: 晶体依一定的结晶习性而生成一定的形态 矿物的形态、大小、晶体的完整程度与形成条件、析晶顺序有关 1晶形 薄片中所见为晶体的某一切面,同一晶体切面方向不同,反映出的平面形态完全不同。,第二节 单偏光镜下的晶体光学性质,2晶体的自形程度 依晶体的边棱的规则程度分类 A自形晶:
5、晶形完整,呈规则多边形,边棱为直线 B半自形晶:晶形较完整,棱部分直线,部分为曲线 C他形晶:不规则粒状,边棱为曲线。,第二节 单偏光镜下的晶体光学性质,自形晶角闪石,二、解理及解理夹角的测定,1解理 解理是沿着一定结晶方向开裂成平直的面的能力。解理面、解理的方向、组数、及完善程度是鉴定矿物的重要依据。 解理缝的清晰程度与矿物和树胶的折射率差值的大小有关,差值大者解理明显 解理缝的清晰程度及宽度与切片方向密切相关。当解理缝垂直切面时,缝最窄,最清楚,升降镜筒时解理缝不左右移动。,第二节 单偏光镜下的晶体光学性质,角理缝斜交切面时升降镜筒为什么会看到它移动?,2解理的完善程度分级 A极完全解理:
6、细密连贯直线缝 B完全解理:较粗的平直缝,但不完全连贯 C不完全解理:断续解理缝,勉强能看清成一个方向。,第二节 单偏光镜下的晶体光学性质,3解理角的测定 A选择合适的解理缝:有同时垂直切面的两组解理的晶体颗粒,即两组解理都最清楚,升降镜筒都不移动 B使一组解理平行目镜的十字丝的竖线,记下物台的刻度数a C旋转物台,使另一组解理平行目镜的十字丝的竖线。记下计数b。 两组计数之差(a-b)即测的两组解理的夹角。,第二节 单偏光镜下的晶体光学性质,三颜色与多色性,1颜色 颜色即晶体薄片中的颜色。是矿物对白光中不同波段选择性吸收的结果 光波透过薄片,不管矿物如何透明,总要被吸收一部分,如果均匀吸收,
7、则仅只有强度减弱,薄片不显示颜色,为无色矿物 若有选择性吸收,则显示被吸收波段的补色 颜色的深浅,取决于矿物对各色光吸收的总强度,强度大颜色深 吸收的总强度取决于薄片中的矿物种类及薄片的厚度。,第二节 单偏光镜下的晶体光学性质,2吸收性与多色性 吸收性 均质体 各向同性,不同振动方向的光波选择性吸收都相同 矿物的颜色与浓度不因矿物中光波的振动方向的不同而变化。 非均质体 的颜色及浓度随方向的变化而变化 即随着物台的旋转,颜色及颜色的浓度有规律地周期性变化。,第二节 单偏光镜下的晶体光学性质,多色性: 由于光波在晶体中的振动方向不同,而使矿物的颜色改变的现象称为多色性。而颜色的浓淡变化称为吸收性
8、 一轴晶矿物,主要有两个颜色,No与Ne。 电气石(负光性)平行C轴切面短半径Ne|PP紫色 长半径No|PP深蓝色。斜交切面为过渡色。No的颜色比Ne深,表明No的吸收性强,有吸收性公式:NoNe 二轴晶的多色性有三个主要颜色分别与光率体的Ng,Nm,Np相当 即每一主轴面都显示两种颜色 平行光轴面多色性最明显,垂直光轴面只显示Nm的颜色,无多色性 其他切面介于二者之间 多色性与薄片厚度也有关系。测定多色性时要在定向切面上进行,第二节 单偏光镜下的晶体光学性质,四、贝克线、糙面、突起及闪突起,这些性质主要与薄片中相邻物质间由于折射率不同发生折射、反射所引起的光学现象有关 1贝克线 贝克线在两
9、个折射率不同的介质接触处,可以看到比较暗的边缘,称为矿物轮廓 在轮廓线附近可以看到一条明亮的细线,当升降镜筒时这条亮线发生移动,此亮线称为贝克线。,第二节 单偏光镜下的晶体光学性质,2)贝克线规律: 提升镜筒,贝克线向折射率高的介质方向移动 下降镜筒,贝克线向折射率低的介质方向移动 贝克线的灵敏度很高 用白光照明,两介质折射率差0.001即可见贝克线 用单色光照明时,灵敏度可提高到0.0005 用贝克线的移动规律很容易判断两相邻介质的折射率的高低 为了看清贝克线,观察时要缩小光圈,将界面移动到视域中心,移开聚光镜。,第二节 单偏光镜下的晶体光学性质,3)贝克线产生的原因 由相邻物质间折射率不同
10、引起。两介质接触有四种情况(N折射率大,n折射率小) An盖于N之上,接触界面较平缓。光线能透过界面向折射率大的介质方向偏折(Nn,入射角大于反射角),光线在N侧加强,提升镜筒,亮线向N侧移动 Bn盖于N之上,接触界面较陡。因Nn,入射角大于临界角,光线发生全反射,向N方向偏折。移动情况同A CN盖于n之上,光线总是能透过界面向N方向偏折(因N大于n,入射角小于反射角) D接触界面垂直切面,此时垂直透射的光线无折射作用,但斜射光线N侧者发生全反射,n侧者则能透过界面在N侧加强形成亮线。,第二节 单偏光镜下的晶体光学性质,2、糙面 单偏光镜下观察晶体表面,某些很光滑,某些粗糙呈麻点状,这种表面的
11、粗糙现象称为糙面 糙面产生的原因 矿物表面的凹凸不平,覆盖在晶体上的树胶的折射率与晶体折射率有差异,当光线通过二者接触面时,发生折射甚至全反射,至使薄片中晶体表面光线集散不一,而形成明暗程度不同的斑点 糙面产生的必要条件: 矿物本身表面不平 矿物与树胶间存在折射率差,第二节 单偏光镜下的晶体光学性质,3突起及闪突起 晶体薄片中不同的晶体表面好象高低不一的现象称为突起 这是一种视觉的错觉,实际中薄片中的晶体切面是一样高的。 这种现象是由于树胶与晶体的折射率差引起的,折射率大的晶体表面看起来高些 原因在于折射率大光线偏折度大,使人感觉晶体表面抬高 晶体折射率大于树胶时为正突起,小于树胶时为负突起。
12、双折射率较大的光性非均质体,在单偏光镜下旋转物台时,突起情况发生明显变化,称为闪突起,它与晶体的双折射率有关。,第二节 单偏光镜下的晶体光学性质,正交偏光镜即上下偏光镜一起使用,且使上下偏光镜的振动方向相互垂直。 PP代表下偏光镜的振动方向,AA代表上偏镜的振动方向。为了观察方便及准确测定晶体的光学数据,还要使上下偏光镜的振动方向与目镜的十字丝一致 在正交偏光镜下无薄片时视域应是全黑的 正交偏光镜下观察的内容有:干涉、干涉色级序、双折射率、消色、双晶、测定消光角、延性符号等,第三节 正交偏光镜下的晶体光学性质,一、正交偏光镜下的干涉现象,1波的干涉 频率相同、振动方向相同、相位相同或有固定相位
13、差的两列波相遇,合成后,波在某些部位始终加强,某些部位始终减弱的现象称为波的干涉 频率相同、振动方向相同、有固定相位差的光波称为相干光。,第三节 正交偏光镜下的晶体光学性质,2决定正交偏光下干涉的因素 A光路分析:自然光反光镜下偏光镜(振动方向平行PP)晶体薄片(产生双折射,分解成平行NgNp的两束偏光) B双折射产生后的效应: NgNp在晶体中的不同方向振动,其传播速度也不同。Vp速度大,称为快光。Vg速度小称为慢光。 VgVp两束偏光通过薄片后产生光程差(以R表示),经空气传播后,在到达上偏镜之前R保持不变,第三节 正交偏光镜下的晶体光学性质,快慢光在晶体中的传播速度不同,快慢光的路程之差
14、即为光程差。可以用下式表示:V0:光在空气中的传播速度。 Vp,Vg:快、慢光在晶体中的传播速度。 tp,tg:快慢光通过晶体时所占用的时间。 D:薄片厚度。 决定光程差R的因素有两点。一是晶体薄片厚度D,二是晶体的双折射率(NgNp) R的大小决定两光波在上偏光镜同一振动面振动的干涉作用的强弱。,第三节 正交偏光镜下的晶体光学性质,三、正交偏光下干涉作用原理,1、光路分析 OB:透过下偏光镜后的偏光振幅 Ng,Np:晶体切片的光率体椭圆的长短半径。亦为快光慢光的振动方向。 当下偏光振动方向与光率体半径有一定夹角时,透出薄片的偏光OB按平行四边形法则分解。沿光率体半径方向分解为ONg,ONp
15、ONg=OBCos ONp=OBSin 此光波进入上偏光后,又分解为ONp1,ONp2,ONg1,ONg2,其中ONp2,ONg2垂直上偏光不能通过。ONp1与ONg1的振幅为 ONg1=OBCosSin ONp1=OBSinCos 可见ONg1ONp1振幅相等,方向相反 ONg1及ONp1的特点 为同一偏光透过晶体后经两度分解而成,频率相同 两者之间有固定的光程差(由ONg、ONp继承下来) 两者在同一平面内振动(上偏光振动面AA) 所以,ONg1、ONp1为相干光。,第三节 正交偏光镜下的晶体光学性质,2、两偏光的干涉 A、干涉叠加原理干涉光的强度等于振幅A的平方 式中,:入射光波长;R:
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