入射 光
角 射 入 i O 光疏媒介（质）
区 射 反 全
反射 角 β
射光 反
o
折射角γ=90
全反射 临界角 折射角 γ
折射区 光密媒介（质）
3、折射定律(Law of refraction) 折射定律(Law
• 光的折射遵循折射定律： 光的折射遵循折射定律： • 1)入射线、折射线和界面 1)入射线、 入射线 上入射点的法线都在同 一平面内； 一平面内； • 2)任何物质的折射率为 2)任何物质的折射率为 一常量， 一常量，与入射角大小 无关； 无关； • 3)当光线倾斜地从较小 3)当光线倾斜地从较小 光密度介质进入较大光 密度介质时， 密度介质时，它折向法 线；当光线倾斜地从较 大光密度介质进入较小 光密度介质时， 光密度介质时，它偏离 法线而折射。 法线而折射。
光波在均质体与非均质体中的传播
• 当光波射入非均质体后， 当光波射入非均质体后， 除特殊方向以外一般都 D 将分解成两束折射率不 等，振动方向互相垂直 的偏光， 的偏光，这种现象称为 双折射现象。 双折射现象。一切具有 双折射特征的介质均称 为光性非均质体， 为光性非均质体，双折 E 射是光波通过非均质体 的普遍特征。 的普遍特征。
2、反射定律
1) 反射光线位于入射 光线与界面的法线 所决定的平面内； 所决定的平面内； 2) 入射线和反射线分 别位于法线的两侧； 别位于法线的两侧； 3) 反射角与入射角相 等。
i
θ 90 γ
o
三、光的折射及折射定律
1、定义：光线从一种 定义： 介质进入另一种介 质，在界面处传播 方向便会发生改变， 方向便会发生改变， 即入射光线和折射 光线不在一直线上， 光线不在一直线上， 这种现象称为光的 折射(Refraction) 折射(Refraction)
第三节 几何光学的三大定律
一、光的直线传播定律 光在同一种物质中传播 的路线是呈直线的， 的路线是呈直线的， 称为光的直线传播定 如阳光照进房里、 律(如阳光照进房里、 夜间手电筒的亮光传 播)
二、光的反射及反射定律
1. 反射 反射(Reflection)：光从一 ： 种介质射入另 一种介质时， 一种介质时， 在光滑界面上， 在光滑界面上， 如果部分光仍 回到原来的介 质中， 质中，这种现 象称为光的反 射。
2、几个基本概念
• 光学上将两种介质分界 面的垂线称为法线 (Normal)； (Normal)； • 入射光(incidence ray)与 入射光(incidence ray)与 法线的夹角称入射角(an 法线的夹角称入射角(an angle of incidence)，以i incidence)， 表示； 表示； • 折射光(refraction ray)与 折射光(refraction ray)与 法线夹角称折射角(an 法线夹角称折射角(an refraction)， angle of refraction)，以 表示。 γ表示。当光发生折射 入射角i与折射角γ 时，入射角i与折射角γ 不相等。 不相等。
二、光性非均质体(各向异性介质) 光性非均质体(各向异性介质)
• 定义：光波射入时， 定义：光波射入时， 其传播速度随振动方 向不同而发生变化， 向不同而发生变化， 因而其折射率值也因 振动方向不同而改变， 振动方向不同而改变， 这样的物体称为光性 非均质体， 非均质体，简称非均 质体。 质体。非均质体的折 射率不只是一个， 射率不只是一个，而 是两个或三个。 是两个或三个。
PO r
PE
N
O
P
光波在非均质体中的传播特点
•偏光化 •双折射
双折射率
• 光波射入一轴晶矿物（非均质矿 光波射入一轴晶矿物（ 物）时，发生双折射并分解形成 两种偏光， 两种偏光，其中一种偏光的振动 方向垂直C 方向垂直C轴，其传播速度及相 应折射率值不变，称为常光， 应折射率值不变，称为常光，以 符号“o”表示 表示。 符号“o”表示。另一种偏光的振 动方向平行C 动方向平行C轴与光波传播方向 所构成的平面， 所构成的平面，其传播速度及折 射值随振动方向而改变，称为非 射值随振动方向而改变， 常光，以符号“e”表示 表示。 常光，以符号“e”表示。 • 两种偏光的折射率值之差，称为 两种偏光的折射率值之差， 双折率。 双折率。如冰洲石测得折射率为 No=1.658, Ne=1.486，两种折射 Ne=1.486， 率值之差为0.172， 率值之差为0.172，此值即为冰 洲石的双折率值。 洲石的双折率值。
一、光性均质体(各向同性介质) 光性均质体(各向同性介质)
定义：光波射入时， 定义：光波射入时， 其在各个方向上的 传播速度都相等， 传播速度都相等， 所以只有一个折射 率，不改变入射光 波的性质， 波的性质，这样的 物体称为光性均质 简称均质体。 体，简称均质体。
金刚石的晶体结构
均质体的平面比喻
区 射 反 全
o
第四节 光波在均质体和非均质 体中的传播特征
• 光性均质体：光学性质在各方向相同， 光性均质体：光学性质在各方向相同， 包括等轴晶系矿物(如尖晶石、石榴石、 包括等轴晶系矿物(如尖晶石、石榴石、 萤石等)和非晶质体(如火山玻璃、 萤石等)和非晶质体(如火山玻璃、树胶 等) ； • 光性非均质体：光学性质随方向而变化， 光性非均质体：光学性质随方向而变化， 包括中级晶族和低级晶族的矿物(如石英、 包括中级晶族和低级晶族的矿物(如石英、 橄榄石、辉石、角闪石、长石等) 橄榄石、辉石、角闪石、长石等) 。
岩矿测试与鉴定
主讲人：于炳松 主讲人：
电 话：2321281 Email : yubs@
中国地质大学（北京）地球科学与资源学院
岩矿测试与鉴定
1、岩矿测试与鉴定的主要内容与 方法 2、岩矿显微镜鉴定原理与方法 3、主要岩石类型的镜下鉴定特征
第二讲
岩矿显微镜鉴定原理与方法
第一章 晶体光学基础
10
5
短无线电波
578 592 620
1010
广播波段
红
长无线电波
10
15
770
可见光谱在真空中的波长(nm)
颜色 紫 靛 蓝 绿 黄 橙 红 波长范围 390-430 430-460 460-500 500-570 570-590 590-650 650-770 平均波长(标准色) 410 445 480 535 580 620 710
i θ 90o γ
冰洲石的双折射现象
双折射现象可通过冰洲石来做 实验， 实验，如果将冰洲石的一 个解理面盖在有一个黑点 的纸上， 的纸上，透过冰洲石则出 现两个黑点， 现两个黑点，再在纸面上 转动冰洲石时， 转动冰洲石时，发现其中 一个黑点o始终不动 始终不动， 一个黑点 始终不动，而另 一个黑点e则围绕这个不动 一个黑点 则围绕这个不动 的黑点o作圆周运动 作圆周运动。 的黑点 作圆周运动。若将 平躺的冰洲石慢慢以菱形 的短轴(C轴 直立 则黑点e 直立， 的短轴 轴)直立，则黑点 向黑点o靠拢 靠拢， 向黑点 靠拢，甚至两点互 相重合起来，说明光波沿C 相重合起来，说明光波沿 轴入射不发生双折射， 轴入射不发生双折射，这 个特殊方向称为光轴。 个特殊方向称为光轴。
第 一 节
光 的 性 质
B A
物理学的实验早已证明，光波和无线电波一样， 物理学的实验早已证明，光波和无线电波一样， 和无线电波一样 都是电磁波 电磁波， 都是电磁波，它们在真空中传播的速度均为 C=3× 厘米/ 即每秒30万公里。 30万公里 C=3×1010厘米/秒，即每秒30万公里。 电磁波的振动方向与传播方向互相垂直， 电磁波的振动方向与传播方向互相垂直，即电 磁波是横波， 光波亦是横波( 1)。 磁波是横波，故光波亦是横波(图1-1)。 光波是横波的概念， 光波是横波的概念，在晶体光学中有不少现象 单偏光、正交偏光、干涉)都与此特征有关。 (单偏光、正交偏光、干涉)都与此特征有关。
入射 光
角 射 入 i O 光疏媒介（质）
区 射 反 全
反射 角 β
射光 反
o
折射角γ=90
全反射 临界角 折射角 γ
折射区 光密媒介（质）
4、折射率(Index of refraction) 折射率(Index
• 定义：光在真空与其他物 定义： 质中传播速度之比称为该 物质的折射率N 物质的折射率N：V真空 物质。 ／V物质。 • 斯涅尔定律：折射率等于 斯涅尔定律： 入射角(i)的正弦值与折射 入射角(i)的正弦值与折射 (γ)的正弦值之比 的正弦值之比： 角(γ)的正弦值之比：N＝ sini／ sini／sinr= V真空／V物 V真空 真空／ 质。 • 引申：光波在介质中的传 引申： 播速度与介质的折射率成 反比；当光线由介质1 反比；当光线由介质1进 入介质2 入介质2时，有 V1/V2=N2/N1。 V1/V2=N2/N1。
• 何为晶体光学？ 何为晶体光学？ 利用光学 的原理和方法 鉴定矿物晶体 的一门学问。 的一门学问。
第一章 晶体光学基础
• 要点：
折射率（ 折射率（鉴定矿 物的最重要参 数）、 光率体（ 光率体（假想的 光性指示体） 光性指示体） 光性方位（ 光性方位（鉴定 矿物的依据， 矿物的依据，晶 体光学与光性矿 物学之间的纽带） 物学之间的纽带）
i
四、折射率与临界角(Critical 折射率与临界角(Critical angle)的关系 angle)的关系
• 当光线由光密介质射入光疏 介质时， 介质时，如果入射角增至一 定角度，使折射角等于90° 定角度，使折射角等于 °， 入 反射 射光 角 这个入射角称为全反射(Total 这个入射角称为全反射 射光 角 β 反 入射i reflection)临界角，简称临界 临界角， 临界角 折射角γ=90 角；入射角大于全反射临界 光疏媒介（质） O 角的所有入射线均发生全反 射。 全反射 • 折射率值的大小是与晶体的 临界角 折射角 化学成分和内部结构密切相 γ 折射区 关的， 关的，不同矿物的折射率值 也不一样， 也不一样，因此折射率便成 光密媒介（质） 为鉴定矿物的重要光学常数 之一。 之一。