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1、v宝石的致色机理与分光镜、滤色镜v宝石的发光性与紫外灯v宝石显微镜v比重测定v其他 宝石的光学性质均质体与非均质体均质体与非均质体折射的概念当光波从一种介质传到另一当光波从一种介质传到另一种介质时，其传播速度和方种介质时，其传播速度和方向会发生改变向会发生改变, ,这种现象叫这种现象叫折射折射。光在入射介质中的传。光在入射介质中的传播速度与折射介质中的传播播速度与折射介质中的传播速度之比，等于入射角正弦速度之比，等于入射角正弦与折射角正弦之比。即与折射角正弦之比。即 1 1/ / 2 2=sini/sinr=sini/sinr=n =n =n=n2 2/n/n1 1 当两种介质一定时，当两种介
2、质一定时，n n为一为一常数，称为折射介质相对入常数，称为折射介质相对入射介质的射介质的相对折射率相对折射率。n1(光疏质)n2(光密质)ir双折射和单折射冰洲石下的绳子有两个像冰洲石下的绳子有两个像玻璃下的绳子只有一个像玻璃下的绳子只有一个像双折射单折射 思考：思考： 双折射、单折射产生的原因双折射、单折射产生的原因要了解要了解双折射、单折射产生的原因，必须先知道双折射、单折射产生的原因，必须先知道“均质体均质体”和和“非均质体非均质体”。根据光学性质不同，将宝根据光学性质不同，将宝石矿物分为石矿物分为均质体和非均均质体和非均质体质体。均质体：均质体：等轴晶系和非晶等轴晶系和非晶质宝石的光学
3、性质各方向质宝石的光学性质各方向相同称为相同称为。如钻石、。如钻石、玻璃等。均质体只有一个玻璃等。均质体只有一个折射率。折射率。 光波在均质体中传播时，光波在均质体中传播时，其振动特点和振动方向基其振动特点和振动方向基本不改变。这一现象称本不改变。这一现象称单单折射折射。自然光自然光A A进入均质体后仍为自然进入均质体后仍为自然光，偏振光光，偏振光B B进入均质体后仍为进入均质体后仍为偏振光，且其振动方向不改变。偏振光，且其振动方向不改变。均质体和非均质体 非均质体：非均质体：中级晶族和低级晶中级晶族和低级晶族宝石的光学性质随方向而异称为族宝石的光学性质随方向而异称为非均质体。非均质体的折射率
4、值有非均质体。非均质体的折射率值有多个。如红宝石、橄揽石等多个。如红宝石、橄揽石等。 光波进入非均质体宝石时，除光波进入非均质体宝石时，除特殊方向外，一般分解成振动方向特殊方向外，一般分解成振动方向互相垂直、传播速度不等的两束偏互相垂直、传播速度不等的两束偏振光。这一现象称振光。这一现象称双折射双折射。 光波沿非均质体的特殊方向入光波沿非均质体的特殊方向入射时不发生双折射，这特殊方向为射时不发生双折射，这特殊方向为光轴方向光轴方向。中级晶族宝石只有一个。中级晶族宝石只有一个光轴方向，称为光轴方向，称为一轴晶一轴晶；低级晶族；低级晶族宝石有两个光轴方向，称为宝石有两个光轴方向，称为二轴晶二轴晶。
5、自然光在非均质体中的传播均质体和非均质体均质体、非均质体与晶系的关系及光在均质体和非均质体、非均质体与晶系的关系及光在均质体和非均质体中的传播特点均质体中的传播特点均质体均质体等轴晶系等轴晶系单折射单折射 ( (一个折射率一个折射率) )非光轴方向入射产非光轴方向入射产生双折射分解成振生双折射分解成振动方向互相垂直的动方向互相垂直的两束偏振光两束偏振光非均质体非均质体 一轴晶一轴晶(2个主折射率个主折射率) 二轴晶二轴晶(3个主折射率个主折射率)自然光进自然光出自然光进自然光出偏振光进偏振光出偏振光进偏振光出三斜晶系三斜晶系 单斜晶系单斜晶系 斜方晶系斜方晶系三方晶系三方晶系四方晶系四方晶系
6、六方晶系六方晶系光轴方向入射：光轴方向入射：自然光进自然光出自然光进自然光出偏振光进偏振光出偏振光进偏振光出 光率体是表示光波在晶体中传播时，折射率值随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。其具体作光波振动方向变化的一种立体几何图形。其具体作法是：设晶体中心为坐标原点，将晶体不同方向的法是：设晶体中心为坐标原点，将晶体不同方向的折射率值投影在一个三维坐标系，各投影点的轨迹折射率值投影在一个三维坐标系，各投影点的轨迹构成该晶体的光率体构成该晶体的光率体。光率体 均质体的光率体是均质体的光率体是一个圆球体，通过球一个圆球体，通过球体中心任何方向的切体中心任何
7、方向的切面都是圆切面，其半面都是圆切面，其半径代表均质体宝石的径代表均质体宝石的折射率值，均质体宝折射率值，均质体宝石只有一个折射率值。石只有一个折射率值。均质体的光率体NeNoNeNo 一轴晶光率体是一个以直立轴为旋转轴的椭一轴晶光率体是一个以直立轴为旋转轴的椭球体，直立轴代表光轴方向，该方向的折射率值球体，直立轴代表光轴方向，该方向的折射率值为非常光的折射率，用为非常光的折射率，用NeNe表示。垂直光轴的圆切表示。垂直光轴的圆切面各方向的折射率值相等，为常光的折射率，用面各方向的折射率值相等，为常光的折射率，用NoNo表示。表示。NoNo小于小于NeNe时为正光性，时为正光性，NoNo大于
8、大于NeNe时为负时为负光性。双折率等于光性。双折率等于NeNe-No-No的绝对值。的绝对值。负光性(Ne No)一轴晶的光率体二轴晶光率体为一个三轴不等的椭球体。椭球体的二轴晶光率体为一个三轴不等的椭球体。椭球体的三个主轴代表二轴晶宝石的三个主要光学方向，称三个主轴代表二轴晶宝石的三个主要光学方向，称为光学主轴。三个主轴的相应折射率值分别用为光学主轴。三个主轴的相应折射率值分别用NgNg、NmNm、NpNp表示，其中表示，其中NgNmNpNgNmNp。Ng-NmNg-Nm大于大于Nm-NpNm-Np时为时为正光性，正光性，Ng-NmNg-Nm小于小于Nm-NpNm-Np时为负光性。双折率等
9、于时为负光性。双折率等于Ng-NpNg-Np的绝对值。的绝对值。 二轴晶的光率体 宝石的均质性或非均质性可用宝石鉴定仪器折光仪和偏光镜宝石的均质性或非均质性可用宝石鉴定仪器折光仪和偏光镜检测，用折光仪还可检测非均质体宝石是一轴晶或二轴晶。检测，用折光仪还可检测非均质体宝石是一轴晶或二轴晶。 1.1.常见均质体宝石有哪些？常见非均质体宝常见均质体宝石有哪些？常见非均质体宝石有哪些？石有哪些？ 2.2.哪些非均质体宝石的双折射率高哪些非均质体宝石的双折射率高( (双折率双折率0.03)0.03)，观察双折射率高的宝石可见什么现，观察双折射率高的宝石可见什么现象？对于双折射率高的宝石，切磨时一般怎象
10、？对于双折射率高的宝石，切磨时一般怎样定向？为什么？样定向？为什么？思考题(1)(1)常见均质体宝石有哪些？常见非均质体宝石有哪些？常见均质体宝石有哪些？常见非均质体宝石有哪些？均质体宝石均质体宝石 钻石、石榴石、尖晶石、欧泊、萤石钻石、石榴石、尖晶石、欧泊、萤石非均质非均质体宝石体宝石红宝石、蓝宝石、祖母绿、海蓝宝石红宝石、蓝宝石、祖母绿、海蓝宝石 电气石电气石 水晶水晶 锆石等锆石等一轴晶一轴晶二轴晶二轴晶金绿宝石金绿宝石 橄榄石橄榄石 黄玉黄玉 月光石月光石 日光石日光石 透辉石透辉石 堇青石等堇青石等思考题 2.2.哪些非均质体宝石的双折射率高哪些非均质体宝石的双折射率高( (双折率双
11、折率0.03)0.03)，观察双折射率高的宝石可见什么现象？对于双折射率高观察双折射率高的宝石可见什么现象？对于双折射率高的宝石，切磨时一般怎样定向？为什么？的宝石，切磨时一般怎样定向？为什么？ 橄榄石、电气石、锆石、合成碳化硅橄榄石、电气石、锆石、合成碳化硅的双折率高，将这些宝石磨成刻面型，的双折率高，将这些宝石磨成刻面型，从一定方向观察，可见底部刻面棱的重从一定方向观察，可见底部刻面棱的重影，这影，这“一定方向一定方向”为垂直光轴方向为垂直光轴方向(No(No或或NmNm方向方向) ) ，因为垂直光轴方向的切面，因为垂直光轴方向的切面上双折率最大，一轴晶宝石垂直光轴的上双折率最大，一轴晶宝
12、石垂直光轴的切面为切面为NeNe-No-No面；二轴晶宝石垂直光轴的面；二轴晶宝石垂直光轴的切面为切面为Ng-NpNg-Np面面。No(Nm)No(Nm)垂直光轴方向切面垂直光轴方向切面一轴晶一轴晶二轴二轴晶晶NeNoNgNp合成碳化硅重影合成碳化硅重影思考题2.2.哪些非均质体宝石的双折射率高哪些非均质体宝石的双折射率高( (双折率双折率0.03)0.03)，观察，观察双折射率高的宝石可见什么现象？对于双折射率高的宝石，双折射率高的宝石可见什么现象？对于双折射率高的宝石，切磨时一般怎样定向？为什么？切磨时一般怎样定向？为什么？光轴方向 切磨双折射率高的宝石时，应将其台面切磨双折射率高的宝石时
13、，应将其台面垂垂直光轴方向，这样从台面观察宝石就不垂垂直光轴方向，这样从台面观察宝石就不会看到底部刻面棱重影，宝石就显得更清澈、会看到底部刻面棱重影，宝石就显得更清澈、透明。因为垂直光轴的切面为圆切面透明。因为垂直光轴的切面为圆切面(如下如下图图)，各方向的折射率相等，光波垂直这种，各方向的折射率相等，光波垂直这种切面入射时，不产生双折射。切面入射时，不产生双折射。垂直光轴的切面一轴晶二轴晶NoNoNmNm思考题 将绳子放在冰洲石下，变换将绳子放在冰洲石下，变换冰洲石角度，随着冰洲石角度冰洲石角度，随着冰洲石角度的变化，绳子两个影像之间的的变化，绳子两个影像之间的距离会发生宽窄变化，转动到距离
14、会发生宽窄变化，转动到某一方向时，绳子只有一个影某一方向时，绳子只有一个影像。当绳子的两个影像分得最像。当绳子的两个影像分得最开时，压在绳子上的面为开时，压在绳子上的面为Ne-No切面；当绳子只有一个影像切面；当绳子只有一个影像时，压在绳子上的面为圆切面时，压在绳子上的面为圆切面(垂直光轴垂直光轴)。 关于冰洲石关于冰洲石冰洲石即方解石晶体，菱面体冰洲石即方解石晶体，菱面体晶形，三方晶系，一轴晶负光晶形，三方晶系，一轴晶负光性，双折率是性，双折率是0.1720.172。思考小结小结单折射单折射均质体均质体( (一个折射率一个折射率) )等轴晶系等轴晶系钻石 石榴石 尖晶石 欧泊 萤石三方晶系
15、四方晶系 六方晶系电气石、水晶、红宝石 锆石、方柱石 绿柱石、磷灰石三斜晶系 单斜晶系 斜方晶系日光石黄玉 金绿宝石 橄榄石透辉石、月光石非均质体非均质体 一轴晶一轴晶(2个主折射率个主折射率) 二轴晶二轴晶(3个主折射率个主折射率)正光性正光性 NeNeNoNo负光性负光性 NeNeNoNm-NpNg-NmNm-Np负光性负光性 Ng-NmNm-NpNg-NmNm-Np非光轴方向入非光轴方向入射产生双折射射产生双折射起偏镜起偏镜分分析析镜镜上偏光片，可旋转上偏光片，可旋转下偏光片，固定不动偏光仪的用途偏光仪的用途一轴晶干涉图水晶牛眼干涉图二轴晶单光轴干涉图二轴晶双光轴干涉图v 练习与思考练习
16、与思考v用偏光仪观察以下宝石，判断其性质。注意均质宝用偏光仪观察以下宝石，判断其性质。注意均质宝石是否存在异常双折射。石是否存在异常双折射。v 石榴石、玻璃、合成尖晶石、塑料石榴石、玻璃、合成尖晶石、塑料 全暗，后三者存在异常双折射全暗，后三者存在异常双折射 均质体均质体v 水晶、橄榄石、合成红宝石、托帕石水晶、橄榄石、合成红宝石、托帕石 四明四暗四明四暗 非均质体非均质体v 翡翠、澳玉、玛瑙翡翠、澳玉、玛瑙 全亮全亮 非均质集合体非均质集合体偏振片二色镜偏振片二色镜冰洲石二色镜冰洲石二色镜二色镜使用v 练习与思考练习与思考v用二色镜观察以下宝石，注意对比颜色相近用二色镜观察以下宝石，注意对比颜色相近宝石的不同反应，明了其原因。宝石的不同反应，明了其原因。v红宝石：红宝石：红和橙红色红和橙红色v兰宝石：兰宝石：蓝和蓝绿色蓝和蓝绿色v尖晶石：尖晶石：无二色性无二色性v玻璃：玻璃：无二色性无二色性 光由光密介质斜照入光疏介质光由光密介质斜照入光疏介质小于临界角时小于临界角时等于临界角时等于临界角时大于临界角时大于临界角时。内内标标尺尺外外标标尺尺内标尺读数状态内标尺读数状态 正正光光性性负
