晶体光学-必备知识点 以上是吉林大学鸽子楼老师多年课件总结经典内容。 第一章晶体光学基础 晶体光学涉及某些重要的物理光学原理和结晶矿物学基础知识，本章要求学生重点掌握光的偏振现象、折射及折射率、光在晶体中的传播特性、晶体中的双折射现象、光率体和光性方位。其中重点是晶体中的双折射现象和光率体的构成；难点是光性方位。 一、光的基本性质及有关术语 ·光具有“波粒”两相性。晶体光学主要利用的是光的波动理论。 ·光波是一种横波。光的传播方向与振动方向互相垂直。晶体中许多光学现象与此有关。·可见光：电磁波谱中波长范围390—770nm的一个区段，由波长不同的七色光组成。 ·自然光：在垂直光波传播方向的断面内，光波作任意方向的振动，且振幅相等。 ·偏振光：在垂直光波传播方向的断面内，光波只在某一固定方向上振动。自然光转化为偏振光的过程称偏振化。 ·折射定律：Sin i（入射角）/ Sin a（折射角）= V i（入射速度）/ V a（折射速度）=N i-a N i-a为介质a对介质i的相对折射律。当介质i为真空时，N i-a称介质的(绝对)折射律，以N表示。N是介质微观特征的宏观反映，是物质的固有属性之一，因此它是鉴定矿物的重要光学常数之一。 ·全反射临界角和全反射：当光波从光密介质入射到光疏介质时，入射角i总是小于折射角a ，当a = 90 °时，i =φ，此时入射角φ称为全反射临界角。当入射角i> φ时，折射光波不再进入折射介质而全部返回到入射介质，这种能量的突变称为全反射。 二、光在晶体中的传播 根据光在物质中的传播特点，可以把自然界的物质分为光性均质体和光性非均质体。性均质体：指光学性质各方向相同的晶体。包括等轴晶系的矿物和非晶质物质。 ·光波在均质体中的传播特点：光的传播速度不因光的振动方向不同而发生改变（各向同性），联系折射定律可知，均质体的折射率只有一个。 ·光性非均质体：光性非均质体的光学性质因方向不同而改变（各向异性）。包括中级晶族(一轴晶)和低级晶族(二轴晶)的矿物。 ·光波在非均质体中的传播特点：光的传播速度因光波在晶体中的振动方向不同而发生改变。因而非均质体的折射率也因光波在晶体中的振动方向不同而改变。 ·有关术语介绍：双折射、双折射率、光轴、一轴晶矿物、二轴晶矿物。 （1）双折射：光波射入非均质体，除特殊方向外，将分解成振动方向互相垂直，传播速度不同，折射率不等的两种偏光，这种现象称为双折射。（2）双折射率：两种偏光的折射率值之差称为双折射率。许多晶体光学现象与此有关。 （3）光轴：光波沿非均质体的特殊方向入射时，不发生双折射，这种特殊的方向称为光轴。 中级晶族具有一个这样的特殊方向，称为一轴晶矿物；低级晶族具有两个这样的特殊方向，称为二轴晶矿物。 三、光率体
《晶体光学及光性矿物学》复习提纲 第一章晶体光学基础 1．光具有波粒二象性。 2．光是一种横波，光的传播方向与振动方向互相垂直。 3．可见光：电磁波谱中波长范围390—770nm的一个区段。 4．折射定律： Sin i（入射角）/ Sin a（折射角）= Vi（入射速度）/ Va（折射速度）= N i-a 5．全反射临界角和全反射: 当光波从光密介质入射到光疏介质时，入射角i 总是小于折射角a ，当a = 90 °时，i = f，此时入射角f 称为全反射临界角。 当入射角i> f时，折射光波不再进入折射介质而全部返回到入射介质，这种能量的突变称为全反射。 6．自然光：在垂直光波传播方向的断面内，光波作任意方向的振动，且振幅相等。 7．偏振光：在垂直光波传播方向的断面内，光波只在某一固定方向上振动。 自然光转化为偏振光的过程称偏振化。 8．光性均质体：指光学性质各方向相同的晶体。包括等轴晶系的矿物和非晶质物质。光波在均质体中的传播特点：光的传播速度不因光的振动方向不同而发生改变（各向同性），由折射定律可知，均质体的折射率只有一个。9．光性非均质体：光性非均质体的光学性质因方向不同而改变（各向异性）。 包括中级晶族(一轴晶)和低级晶族(二轴晶)的矿物光波在非均质体中的传播
特点：光的传播速度因光波在晶体中的振动方向不同而发生改变。因而非均质体的折射率也因光波在晶体中的振动方向不同而改变。 10．双折射：光波射入非均质体，除特殊方向外，将分解成振动方向互相垂直，传播速度不同，折射率不等的两种偏光，这种现象称为双折射。 11．双折射率：两种偏光的折射率值之差称为双折射率。许多晶体光学现象与此有关。 12．光轴：光波沿非均质体的特殊方向入射时，不发生双折射，这种特殊的方向称为光轴。 13．中级晶族具有一个这样的特殊方向，称为一轴晶矿物；低级晶族具有两个这样的特殊方向，称为二轴晶矿物。 14．光率体：是表示光波在晶体中传播时，折射率值随光波振动方向变化的一种立体几何图形或一种光性指示体。其作法是设想自晶体中心起，沿光波振动方向按比例截取相应的折射率值，再把各个线段的端点连接起来便构成了光率体。 15．均质体光率体：其传播速度不因振动方向不同而发生改变，即折射率值各方向相等。 均质体光率体是一个球体，球体的半径代表该晶体的折射率。 16．一轴晶光率体（中级晶族晶体的光率体）：一轴晶光率体是一个以C轴为旋转轴的旋转椭球体。 17．一轴晶光率体形状（以C轴为旋转轴的旋转椭球体）：主折射率（Ne、No），主折射率（Ne、No） 18．一轴晶光率体的光性正负：
晶体光学-必备知识点 以上是大学鸽子楼老师多年课件总结经典容。 第一章晶体光学基础 晶体光学涉及某些重要的物理光学原理和结晶矿物学基础知识，本章要求学生重点掌握光的偏振现象、折射及折射率、光在晶体中的传播特性、晶体中的双折射现象、光率体和光性位。其中重点是晶体中的双折射现象和光率体的构成；难点是光性位。 一、光的基本性质及有关术语 ·光具有“波粒”两相性。晶体光学主要利用的是光的波动理论。 ·光波是一种横波。光的传播向与振动向互相垂直。晶体中多光学现象与此有关。 ·可见光：电磁波谱中波长围390—770nm的一个区段，由波长不同的七色光组成。 ·自然光：在垂直光波传播向的断面，光波作任意向的振动，且振幅相等。 ·偏振光：在垂直光波传播向的断面，光波只在某一固定向上振动。自然光转化为偏振光的过程称偏振化。 ·折射定律：Sin i（入射角）/ Sin a（折射角）= V i（入射速度）/ V a（折射速度）=N i-a N i-a为介质a对介质i的相对折射律。当介质i为真空时，N i-a称介质的(绝对)折射 律，以N表示。N是介质微观特征的宏观反映，是物质的固有属性之一，因此它是鉴定矿物的重要光学常数之一。 ·全反射临界角和全反射：当光波从光密介质入射到光疏介质时，入射角i总是小于折射角 a ，当a = 90 °时，i =φ，此时入射角φ称为全反射临界角。当入射角i>φ时， 折射光波不再进入折射介质而全部返回到入射介质，这种能量的突变称为全反射。 二、光在晶体中的传播 根据光在物质中的传播特点，可以把自然界的物质分为光性均质体和光性非均质体。性均质体：指光学性质各向相同的晶体。包括等轴晶系的矿物和非晶质物质。 ·光波在均质体中的传播特点：光的传播速度不因光的振动向不同而发生改变（各向同性），联系折射定律可知，均质体的折射率只有一个。 ·光性非均质体：光性非均质体的光学性质因向不同而改变（各向异性）。包括中级晶族(一轴晶)和低级晶族(二轴晶)的矿物。 ·光波在非均质体中的传播特点：光的传播速度因光波在晶体中的振动向不同而发生改变。因而非均质体的折射率也因光波在晶体中的振动向不同而改变。 ·有关术语介绍：双折射、双折射率、光轴、一轴晶矿物、二轴晶矿物。 （1）双折射：光波射入非均质体，除特殊向外，将分解成振动向互相垂直，传播速度不同，折射率不等的两种偏光，这种现象称为双折射。（2）双折射率：两种偏光的折射率值之差称为双折射率。多晶体光学现象与此有关。 （3）光轴：光波沿非均质体的特殊向入射时，不发生双折射，这种特殊的向称为光轴。 中级晶族具有一个这样的特殊向，称为一轴晶矿物；低级晶族具有两个这样的特殊向，
晶体光学- 必备知识点 以上是吉林大学鸽子楼老师多年课件总结经典内容。 第一章晶体光学基础 晶体光学涉及某些重要的物理光学原理和结晶矿物学基础知识，本章要求学生重点掌握光的偏振现象、折射及折射率、光在晶体中的传播特性、晶体中的双折射现象、光率体和光性方位。其中重点是晶体中的双折射现象和光率体的构成；难点是光性方位。 一、光的基本性质及有关术语 光具有“波粒”两相性。晶体光学主要利用的是光的波动理论。 光波是一种横波。光的传播方向与振动方向互相垂直。晶体中许多光学现象与此有关。 可见光：电磁波谱中波长范围390—770nm 的一个区段，由波长不同的七色光组成。 自然光：在垂直光波传播方向的断面内，光波作任意方向的振动，且振幅相等。 偏振光：在垂直光波传播方向的断面内，光波只在某一固定方向上振动。自然光转化为偏振光的过程称偏振化。 折射定律：Sin i（入射角）/ Sin a（折射角）= V i（入射速度）/ V a（折射速度）= N i a N i a为介质a对介质i的相对折射律。当介质i为真空时，N i a称介质的（绝对）折射律，以N 表示。N 是介质微观特征的宏观反映，是物质的固有属性之一，因此它是鉴定矿物的重要光学常数之一。 全反射临界角和全反射：当光波从光密介质入射到光疏介质时，入射角i 总是小于折射角 a ，当a = 90 °时，i = ，此时入射角称为全反射临界角。当入射角i > 时，折射 光波不再进入折射介质而全部返回到入射介质，这种能量的突变称为全反射。 、光在晶体中的传播 根据光在物质中的传播特点，可以把自然界的物质分为光性均质体和光性非均质体。性均质体：指光学性质各方向相同的晶体。包括等轴晶系的矿物和非晶质物质。 ·光波在均质体中的传播特点：光的传播速度不因光的振动方向不同而发生改变（各向同性），联系折射定律可知，均质体的折射率只有一个。 ·光性非均质体：光性非均质体的光学性质因方向不同而改变（各向异性）。包括中级晶族（一轴晶）和低级晶族（二轴晶）的矿物。 ·光波在非均质体中的传播特点：光的传播速度因光波在晶体中的振动方向不同而发生改变。因而非均质体的折射率也因光波在晶体中的振动方向不同而改变。 ·有关术语介绍：双折射、双折射率、光轴、一轴晶矿物、二轴晶矿物。 （1）双折射：光波射入非均质体，除特殊方向外，将分解成振动方向互相垂直，传播速度不同，折射率不等的两种偏光，这种现象称为双折射。（2）双折射率：两种偏光的折射率值之差称为双折射率。许多晶体光学现象与此有关。 （3）光轴：光波沿非均质体的特殊方向入射时，不发生双折射，这种特殊的方向称为光轴。 中级晶族具有一个这样的特殊方向，称为一轴晶矿物；低级晶族具有两个这样的特殊方向，称为二轴晶矿物。 三、光率体 光率体是表示光波在晶体中传播时，折射率值随光波振动方向变化的一种立体几何图形或
晶体光学基础知识 日光、灯光、烛光等是自然光。日光为红橙黄绿蓝青紫的混合光。太阳光照到、通过三角形棱可以分离出这七种单色光(汪，p56)，单色光都有确定的波长(范围)之间，单色光之间是逐渐过渡的。从红光波长770nm至紫光波长390nm(黄光波长580nm)为可人眼可见光的范围。光是电磁波，可见光为电磁波谱中的一小部分(汪，p2)。 可见光在电磁波谱中的位置 光波像一般波一样，有波峰波谷，一个波峰连着一个波谷为波长(汪，p1)，波峰和波谷的高为振幅，光波一波又一波不断重復向前传送，若令每一波从波谷至波峰中点为0值向峰值1变化，再向0值变化，最后抵谷值－1，这种变化服从正弦周期変化规律。所谓相位即指在一个波中某点的瞬时位置，如－1/4波长就位于波谷。 光波掁动方向垂直光的传播方向，为横波。光在真空、空气、水、玻璃等介质中作直线传播，但速度有所不同：光速在真空中3.0×108m/s(空气近似于真空)，在水中为其3/4，在玻璃中速度更小。光传播速度快的介质为光疏介质，反之为光密介质。水相对于空气为光密介质，相对于玻璃/晶体为光疏介质。 光折射和全反射(汪，p4)( 林，p8图)
折射率(汪，p5) N＝sini/sinr＝Nr/ Ni 絕对折射率sini/sinr＝co/Vr＝N 相对折射率sini/sinr＝Vi/Vr＝N sinr/sini＝Vr/ Vi＝Ni/Nr 真空折射率为1，空气折射率1.00029，光在其他液体和固体介质中传播速度总是小干真空中的传播速度，故晶的折射率大于1，大多数透明矿物折射率介于1.3-2.4之间。折射率反映老光在介质中传播速度，传播速度越大(越快) ，折射率越小；反之，传播速度越小，(越：慢) ，折射率越大。折射率的大小隨晶体结构紧宻程度而降低：由岛状橄榄石-单链辉石-双链角闪石-层状云母-架状长石，折射率逐渐下降。 均质体只有一个主折射率，非均质体一轴晶有两个主折射率Ne，No，二轴晶有三个主折射率Ng，Nm，Np。一般听说折射率是指黄光波长(相当于白光平均波长)的折射率。矿物相对折射率大小可以通过糙面、突起、贝克线、洛多奇尼可夫色散效应等观察作判断。此外，均质体与非均质体、一轴晶与二轴晶、光性正负、双折射率、光轴角等光学常数测定都与折射率值有关。 自然光与偏光的区别：自然光垂直其传播方向横波有无数同掁幅、不同方向的掁动方位；偏光在垂直其传播方向只有一组平行的掁动方向。两者入射均质体后性质依旧。 黄光/白光在非均体中传播--双折射(汪，p8) 无论入射光是自然光还是偏光，射入非均质体矿物后都要分解成两朿传播速度不同、振动方向相互垂直的偏光，这就是非均质矿的双折射现象。常光No总是垂直入射面振动，非常光Ne平行入射面振动。 树膠折射率1.54 冰洲石(透明方解石) No＝1.0658，Ne＝1.486，⊿N＝0.172 石英No＝1.553，Ne＝1.544，⊿N＝0.009 橄榄石Ng＝1.692，Nm＝1.674，Np＝1.653，⊿N＝0.039 一轴晶有一根光轴(OA) ，二轴晶有二根光轴(OA), 光沿光轴方向入射，不会改変其行进方向和传播速度。而当光与光轴斜交/垂直入射时，入射光与光轴组成入射面，一轴晶形成一个入射面，二轴晶形成二个入射面，这两个入射面相交。二轴晶最大(Ng)和最小(Np)主折射率在其交角平分线的面置(方位) 振动(汪，p10)，中等主折射率Nm在垂直两光轴的圆切面交线振动。 光率体和光干涉图像
晶体光学基础试题（判断对错/简答） 1．除真空以外的任何介质的折射率总是大于1（） 2．折射定律表达为折射率为入射角与折射角的正弦之比,所以入射角越大,折射率越大；入射角越小,折射率越小( ) 3．某介质绝对折射率为光在空气中传播速度与在该介质中速度之比,即N=C O/V（） 4．光在某介质中传播速度愈快,折射率愈大( ) 5．光由光疏介质射入光密介质,永远不会发生全反射() 6．光由光密介质射入光疏介质,一定发生全反射() 7．均质体有无数个相同的Ｎ或只有一个Ｎ（） 8．非均质体有几个不同的Ｎ（） 9．自然光射入均质体中，基本仍为自然光，偏光射入仍为偏光，不放生双折射（） 10．自然光射入非均质体中一般发生双折射形成两种偏光；偏光射入非均质体中，按入射偏光传播，不发生双折射（） 11．光在晶体中传播方向一致，则Ｎ一样（） 12．光在晶体中振动方向一致，则Ｎ一样（） 光率体基础 1. 一轴晶有N e 、N o两个折射率，二轴晶有N g 、N m 、N p三个折射率( ) 2. 一轴晶N e >N o , 二轴晶N g >N m >N p ( ) 3. 一轴晶正光性N e >N o；负光性N e
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