§3 物理光学与晶体光学基础光波是一种电磁波，光波是横波。

自然光：一切从实际光源发出的光叫自然光。

或者说在黑体中任何物质加热发出的光叫自然光，发光时的温度叫色温，以K（绝对温度）表示，钻石颜色分级比色灯5500K-7200K。

特点：在垂直传播方向的任意方向振动，各方向振幅相等。

偏光：只在垂直传播方向的平面内的某一固定方向上振动的光波叫平面偏振光，简称偏光。

偏光通常利用光的双折射（尼科尔棱镜）或吸收作用（偏光片）产生特点：只在垂直光波传播方向的某一固定方向振动。

可见光波的波长为400-700nm（晶体光学390-770nm）宝石学常用（nm）晶体光学（nm）红 700-630&, ;, ;, ;nbs, p; 红 770-650橙 630-590橙 650-590黄 590-550黄 590-570绿 550-510绿 570-500青 510-480蓝 500-460蓝 480-450青 460-430紫 450-400紫 430-390波长与对应颜色及可见光波长范围记忆宝石学常用值即可。

入射线、折射线、反射线以及法线均在同一平面内。

反射：光从一种介质射到另一介质时，有一部分光在介质的界面处改变了传播方向，继续在原介质中传播，这种现象叫做光的反射。

主要由反射作用引起的特殊光学效应有：猫眼效应星光效应砂金效应折射：光波从一种介质进入另一种介质中传播时，因为两介质的密度不同，光在其中传播的速度也不同，致使光的传播方向发生改变，这种现象叫光的折射，即入射光线与折射光线不在同一直线方向传播。

折射定律：(1)折射光线总是在入射光线和法线所决定的平面里，并且和入射光线分居在法线的两侧；(2)N=Vi / Vr = Sini / Sinr相对折射率：N称为折射介质对入射介质的相对折射率。

绝对折射率：如果入射介质为真空或空气，则N值称为折射介质的绝对折射率，简称折射率。

衍射：波在同一均匀媒质里传播是沿直线方向进行的，如果在它的传播方向上遇到迎面挡住的孔或障碍物时，只要孔或障碍物不比它的波长大很多，这时波就会明显地绕到障碍物的后面或小孔的外面去（传播路径发生了弯曲）这种现象叫做波的衍射（绕射）。

应用：(1)衍射光栅——制作分光镜；(2)解释变彩等光学现象。

散射：光在媒质里传播时，如果媒质里存在着其他物质微粒或者媒质本身密度有着起伏的变化，这时就会有一部分光线偏离原来的方向而分散开来，形成散射现象。

月光效应主要由散射作用引起。

（根据惠更斯—费涅耳原理，反射面上各点分别从光波到达时起发出次波，这些次波的迭加，形成反射波的波阵面，如果反射物体小于波长，则次波近于球面波，在这种情况下，入射波不是被反射，而是向四面散射，因而出现散射现象）。

漫反射：平行光束沿着一定方向射在粗糙不平的表面上，反射以后的光线就不再平行，而是射向各个不同的方向，称漫反射。

色散：白光通过透明物质互不平行的倾斜平面时，分解成它的组成波长即色散。

也可以说，不同单色光在同一介质, 中表现的光学性质差异称色散。

如折射率色散，钻石N黄=2.417，N红=2.402一般来说，介质的折射率随入射光波波长增大而减小。

双折率色散、光率体色散等。

散值：红光（687nm）、紫光（430.8nm）做光源测得的宝石折射率的差值即色散值。

光疏介质和光密介质：两种介质比较而言，光波在其中传播速度较快（折射率值较小）的介质叫光疏介质，而传播速度慢（折射率值较大）的介质叫光密介质。

光由光疏介质射入光密介质，折射角小于入射角，折射线靠近法线；反之亦然。

临界角与全反射：当光波由光密介质射入光疏介质时，随着入射角的增大，折射光线逐渐远离法线，当入射角大到一定角度时，折射光线沿着两介质的介面传播，此时的入射角叫临界角，当入射角大于临界角时，光线全部反射回原介质中叫全反射，折射仪就是根据临界角和全反射的原理制做的。

双折射：1669年，巴托里奴斯发现了冰洲石的双折射现象。

当光波射入到一轴晶矿物时，除特殊方向外，分解成振动方向互相垂直，传播速度不同，相应折射率值不等的两种偏光，这就是双折射现象。

常光与非常光：光波射入一轴晶矿物，发生双折射，分解形成两种偏光，其中一种偏光的振动方向永远垂直于C轴（光轴），其传播速度及相应折射率值不变称为常光（ordinary ray），以符号“O”表示。

另一种偏光的振动方向平行C轴（光轴）与光的传播方向（波法线）所构成的平面，其传播速度及折射率值随振动方向不同而改变，称为非常光（extra ordinary ray），以符号“e”表示。

双折射率：两偏光折射率之差即为双折射率（指最大双折率）光轴：光波射入非均质体，不发生双折射的特殊方向称为光轴。

一轴晶：中级晶族晶体只有一个光轴方向称为一轴晶。

二轴晶：低级晶族晶体只有二个光轴方向称为二轴晶。

均质体与非均质体：非晶质体和等轴晶系的矿物各方向光学性质相同，叫做光性均质体，简称均质体。

中级晶族、低级晶族的矿物，各方向光学性质不同，叫做光性非均质体，简称非均质体。

均质体特点：(1)只发生折射而不发生双折射(2)N为一定值(3)不改变入射光波的性质或振动方向非均质体特点:(1)发生双折射（特殊方向除外）(2)N有许多个(3)可以改变入射光波的性质或振动方向光率体：表示光波在晶体中传播时，, 光波的振动方向与相应折射率值之间关系的光性指示体。

（晶体中不同振动方向的折射率值，可以利用不同方向的晶体切面，用晶体折射仪或油浸法测出。

因此，光率体是从晶体光学的具体现象抽象得出的具体概念。

光率体反映了晶体光学性质中最本质的特点，可以解释晶体的各种光学现象。

）均质体的光率体：是一个圆球体.一、轴晶光率体：石英Ne=1.553 No=1.544，方解石Ne=1.486，No=1.658为二轴旋转椭球体，为中级晶族矿物所具有，旋转轴（C晶轴、光轴、高次对称轴）永为Ne，水平轴永为No，当Ne>No(Ne=Ng)时，光性为正，光Ne<No（Ne=Np）时，光性为负，最大双折率为|Ne-No|。

Ne与No间的许许, 多多折射率值用Ne′表示。

慢光与快光的概念：<, /FONT>两束偏光比较而言，传播速度快的，即折射率值小的称为快光。

用Np表示，传播速度慢的，即折射率值大的，称慢光，用Ng表示。

一轴晶光率体的三种主要切面：(1)垂直光轴切面：圆切面，双折率为0，无多色性，全暗。

(2)平行光轴切面：椭圆切面，其最大双折率为|Ne-No|，多色性最明显，四明四暗。

(3)斜交光轴切面：椭圆切面，双折率介于0和最大之间，有多色性，但不明显，四明四暗。

二轴晶光率体镁橄榄石 Ng 1.715 Nm1.680 Np 1.651 B+|| ||||a cb是三轴不等的椭球体，为低级晶族晶体所具有。

三个主折射率：大、中、小三个主折射率，Ng、Nm、Np（γ、β、α），介于Ng与Nm之间的为Ng′，Nm与Np之间为Np′三个主轴：相互垂直的轴代表三个主要的光学方向叫光学主轴，Ng轴、Nm轴、Np轴。

三个主轴面：包括二个主轴的平面叫主轴面。

NgNp面、NgNm面、NmNp 面。

二个光轴（OA）：2个光轴（OA）即有二个不发生双折射的特殊方向。

二个圆切面：垂直两个光轴有两个圆切面。

一个光轴面（AP）二个光轴构成的平面叫光轴面，与NgNp面一致。

光学法线：垂直光轴面通过光率体中心的方向叫光学法线，与Nm方向一致。

光轴角：两个光轴所夹的锐角叫光轴角，用2V表示。

锐角等分线：二个光轴所夹锐角的平分线叫锐角等分线（Bxa）钝角等分线：二个光轴所夹钝角的平分线叫钝角等分线（Bxo）二轴晶光性正负的确定Ng—Nm>Nm—Np 即Bxa=Ng时，光性为正Ng—Nm<Nm—Np 即Bxa=Np时，光性为负最大双折率：Ng—Np二轴晶的主要切面：(1)⊥OA切面：圆切面，双折率为0，无多色性，全暗。

(2)∥Ap切面：椭圆切面，双折率最大为Ng-Np，多色性最明显，四明, 四暗。

(3)⊥Bxa切面：椭圆切面，Δ介于0与最大之间，有多色性，不明显，四明四暗。

(4)⊥Bxo切面：椭圆切面，Δ介于0与最大之间，有多色性，不明显，四明四暗。

光性方位：光率体主轴与晶体结晶轴之间的关系即光性方位。

也可以说，光率体在晶体中的位置即光性方位。

中级晶族晶体的光性方位：C // Ne 例：石英C // Ne (Ng)；方解石C // Ne (Np)低级晶族晶体的光性方位(1)斜方晶系：三主轴分别与三晶轴平行例：黄玉（托帕石） Np // a，Nm // b，Ng // c镁橄榄石 Ng // a，Nm // c，Np // b(2)单斜晶系：一主轴与b晶轴平行，余者斜交例透闪石：Nm // b，c∧Ng=15º-20º, a∧Np(3)三斜晶系：三主轴与三晶轴均斜交例：斜长石a∧Np b∧Ng c∧Nm(An35，交角都等于18º)蔷薇辉石：Ng∧=25º±Nm∧b=20º± Np∧a=5º±单偏光系统：只使用下偏光镜即单偏光系统，也叫单偏光装置单偏光系统的光学特点：(1)自然光波通过下偏光镜之后，变成振动方向平行下偏光镜（pp）振动方向的偏光；(2)该//pp的偏光通过均质体或非均质体⊥OA矿片其方向不改变；(3)当载物台上非均质体矿片的光率体椭圆长，短半径之一与PP方向平行时，由下偏光透出的振动方向//pp的偏光进入矿片后沿//pp的椭圆半径方向振动通过矿片，未改变原来的振动方向，此时矿片的折射率值等于该半径长度。

(4)当矿片的光率体椭圆长、短半径与pp斜交时，由下偏光镜透出的振动方向//pp的偏光进入矿片后，发生双折射，分解形成振动方向分别平行光率体椭圆长，短半径的两种偏光，其折射率值分别等于椭圆长、短半径，二者在矿片中传播速度不同。

平行四边形法则如左图设：入射偏光振幅为K，偏光振动方向与光率体椭圆长半径夹角为α,则：K=K·cosα1=K·sinαK2按平行四边形法则分解，总光强不变。

单偏光系统主要的观察内容（与宝石学有关的）颜色、多色性、吸收性。

多色性、吸收性取决于晶体结构。

多色性：光波在非均质宝石中的振动方向不同，使其颜色发生改变的现象称为多色性。

吸收性：颜色深浅的变化称为吸收性。

正交偏光系统：在下偏光系统的基础上，加上上偏光镜，就构成了正交偏光系统（使上偏光镜⊥下偏光镜）正交偏光系统视域光学特点：(1)不放矿片：视域完全黑暗（∵AA⊥PP）(2)放矿片：a.全暗（全消光）：均质体：非晶质、等轴晶系矿物；非均质体：⊥OA 矿片b.四明四暗：非均质体（⊥OA矿片除外）c.全亮(不放大情况下)：非均质矿物集合体、隐晶质集合体、裂隙、包体特别发育的宝石消光现象：矿片（宝石）在正交偏光镜间变黑暗的现象叫消光。