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,宝石的物理性质,光学性质(一)(均质体与非均质体),设计者谢意红,复习,当光波从一种介质传到另一种介质时，其传播速度和方向会发生改变,这种现象叫折射。光在入射介质中的传播速度与折射介质中的传播速度之比，等于入射角正弦与折射角正弦之比。即1/2=sini/sinr=n=n2/n1当两种介质一定时，n为一常数，称为折射介质相对入射介质的相对折射率。,n1(光蔬质),n2(光密质),i,r,均质体和非均质体,1.双折射和单折射,冰洲石下的绳子有两个像,玻璃下的绳子只有一个像,双折射,单折射,思考：双折射、单折射产生的原因,要了解双折射、单折射产生的原因，必须先知道“均质体”和“非均质体,观察现象,根据光学性质不同，将宝石矿物分为均质体和非均质体。,2.均质体和非均质体,均质体：等轴晶系和非晶质宝石的光学性质各方向相同称为均质体。如钻石、玻璃等。均质体只有一个折射率。光波在均质体中传播时，其振动特点和振动方向基本不改变。这一现象称单折射。,自然光A进入均质体后仍为自然光，偏振光B进入均质体后仍为偏振光，且其振动方向不改变。,2.均质体和非均质体,非均质体：中级晶族和低级晶族宝石的光学性质随方向而异称为非均质体。非均质体的折射率值有多个。如红宝石、橄揽石等。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互相垂直、传播速度不等的两束偏振光。这一现象称双折射。光波沿非均质体的特殊方入射时不发生双折射，这特殊方向为光轴方向。中级晶族宝石只有一个光轴方向，称为一轴晶；低级晶族宝石有两个光轴方向，称为二轴晶。,自然光在非均质体中的传播,2.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中的传播特点,均质体等轴晶系单折射(一个折射率),非光轴方向入射产生双折射分解成振动方向互相垂直的两束偏振光,非均质体,一轴晶(2个主折射率),二轴晶(3个主折射率),自然光进自然光出偏振光进偏振光出,三斜晶系单斜晶系斜方晶系,三方晶系四方晶系六方晶系,光轴方向入射：自然光进自然光出偏振光进偏振光出,3.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。其具体作法是：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，各投影点的轨迹构成该晶体的光率体。,均质体的光率体是一个圆球体，通过球体中心任何方向的切面都是圆切面，其半径代表均质体宝石的折射率值，均质体宝石只有一个折射率值。,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，该方向的折射率值为非常光的折射率，用Ne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No表示。No小于Ne时为正光性，No大于Ne时为负光性。双折率等于Ne-No的绝对值。,负光性(NeNo),3.光率体,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，称为光学主轴。三个主轴的相应折射率值分别用Ng、Nm、Np表示，其中NgNmNp。Ng-Nm大于Nm-Np时为正光性，Ng-Nm小于Nm-Np时为负光性。双折率等于Ng-Np的绝对值。,相关知识,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,思考,利用网站资源学习探讨、交流,知识应用,(1)常见均质体宝石有哪些？常见非均质体宝石有哪些？,均质体宝石钻石、石榴石、尖晶石、欧泊、萤石,非均质体宝石,红宝石、蓝宝石、祖母绿、海蓝宝石电气石水晶锆石等,一轴晶,二轴晶,金绿宝石橄榄石黄玉月光石日光石透辉石堇青石等,2.哪些非均质体宝石的双折射率高(双折率0.03)，放大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？,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，从一定方向观察，可见底部刻面棱的重影，这“一定方向”为垂直光轴方向(No或Nm方向)，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切面为Ne-No面；二轴晶宝石垂直光轴的切面为Ng-Np面。,No(Nm),垂直光轴方向切面,一轴晶,二轴晶,Ne,No,Ng,Np,合成碳化硅重影,2.哪些非均质体宝石的双折射率高(双折率0.03)，放大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？,光轴方向,切磨双折射率高的宝石时，应将其台面垂垂直光轴方向，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、透明。因为垂直光轴的切面为圆切面(如下图)，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。,垂直光轴的切面,一轴晶,二轴晶,No,No,Nm,Nm,演示,将绳子放在冰洲石下，变换冰洲石角度，随着冰洲石角度的变化，绳子两个影像之间的距离会发生宽窄变化，转动到某一方向时，绳子只有一个影像。当绳子的两个影像分得最开时，压在绳子上的面为Ne-No切面；当绳子只有一个影像时，压在绳子上的面为圆切面(垂直光轴)。,关于冰洲石冰洲石即方解石晶体，菱面体晶形，三方晶系，一轴晶负光性，双折率是0.172。,小结,单折射均质体(一个折射率)等轴晶系,钻石石榴石尖晶石欧泊萤石,非均质体,一轴晶(2个主折射率),二轴晶(3个主折射率),正光性NeNo,负光性NeNm-Np,负光性Ng-NmNm-Np,非光轴方向入射产生双折射,
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