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显微镜专栏

正交偏光观察

时间:2020/11/1 20:56:59   作者:郑士利   来源:正势利   阅读:45   评论:0
内容摘要:所谓正交偏光显微镜,是指光学显微镜含有两个互相垂直的偏光片,用PP代表下偏光镜的振动方向,AA代表上偏光镜的振动方向。由于自然光通过下偏光镜后,就成为振动方向平行PP(下偏光镜的振动方向)的偏光,至上偏光镜时,因与上偏光镜的振动方向AA互相垂直,自然光完全不能透过,因此整个视域呈现黑暗。正交镜间矿片的消光现象及消光位消...
所谓正交偏光显微镜,是指光学显微镜含有两个互相垂直的偏光片,用PP代表下偏光镜的振动方向,AA代表上偏光镜的振动方向。
 由于自然光通过下偏光镜后,就成为振动方向平行PP(下偏光镜的振动方向)的偏光,至上偏光镜时,因与上偏光镜的振动方向AA互相垂直,自然光完全不能透过,因此整个视域呈现黑暗。
正交偏光观察
正交偏光观察


正交镜间矿片的消光现象及消光位
消光现象:指矿片在正交偏光镜间变黑暗的现象。
1、全消光
    在载物台上放置均质体或非均质体垂直光轴的矿片,不发生双折射,转动物台360°,矿片的消光现象不改变,故称全消光。 
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2、四次消光
若在物台上放置非均质体除垂直光轴以外的其他方向矿片,这类矿片光率体切面为椭圆切面。当椭圆半径分别平行AA、PP时,则出现矿片消光,转动360°,有四次消光。 
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3、消光位
非均质体除垂直光轴以外的其他方向切面,在正交偏光镜间处于消光时的位置,称消光位。
当矿片处在消光位时,其光率体椭圆半径必定与AA、PP平行。由于上、下偏光镜振动方向是已知的,常以目镜十字丝方向代表,所以可确定此类晶体切片上光率体椭圆半径的方向。

矿片的干涉现象
1、当非均质体除垂直光轴以外的其他方向切面上光率体椭圆半径与AA、PP斜交时,矿片不消光,将发生干涉作用。
下偏光透过矿片时,分解成K1、K2 两种偏光,Nk1>Nk2,所以Vk1
 当K1、K2透过矿片后,二者在空气中速度相等,所以在它们到达上偏光镜之前,R 保持不变。当K1、K2到达上偏光镜后,再次发生双折射。
    K1 分解为 K1′ 和 K1″
    K2 分解为 K2′ 和 K2″
其中K1″和K2″振动方向与 AA 垂直,不能透出上偏光镜,可以不考虑。而K1′和K2′平行AA,可以透出上偏光镜。  
正交偏光观察

正交偏光观察
K1′、K2′两种偏光特点如下:
⑴ 由同一束偏光经两次分解而成,其频率相同;
⑵ 有固定光程差R (由K1、K2继承的光程差);
⑶ 在同一平面内振动(平行AA)。
         K1′、K2′两种偏光具备了光波发生干涉作用的条件,必定发生干涉作用。

干涉作用结果取决于光程差 R
如果光源为单色光,则:
 当R=2nλ/2时,K1′、K2′振动方向相反,振幅相等,二者抵消变暗;
 当R=(2n+1) λ/2时,K1′、K2′ 振动方向相同,二者叠加,亮度增加一倍(最亮);
当R介于2nλ/2 和 (2n+1)λ/2之间时,干涉结果是亮度介于黑暗和最亮之间。

正交偏光观察
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2、影响干涉的因素
(1) 干涉结果主要取决于光程差。
        K1、K2通过矿片的光程分别为:
                R1=d·NK1 ,       R2=d·NK2   (d为矿片的厚度)
        光程差R=d·NK1-d·NK2=d·(NK1-NK2)= d·△N
        因此,R与矿片厚度和双折率均呈正比关系。而双折率大小又与矿物性质和切面方向有关,所以,影响光程差大小的因素有:
          A、矿物性质;B、矿物切面方向;C、矿片厚度
(2) 干涉的明亮程度还与K1′、K2′振幅大小有关,振幅越大亮度越强。
         K1′、K2′的振幅大小取决于矿片上光率体椭圆半径与AA、PP之间的夹角。
        当K1、K2和AA、PP成45°夹角时,K1′、K2′振幅最大,矿片最明亮,这时的矿片位置称  45位置。 

在偏光矢量分解图中,OF代表K1′、K2′的振幅。
         OF=OB × cosα × sinα
    当α=45°时,OF为最大值,即 K1′、K2′的振幅最大,矿片最亮。
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四、干涉色和干涉色谱表
1、干涉色及其成因
    沿石英平行Z轴方向(光轴),由薄至厚磨成楔形,称为石英楔。石英的最大双折率Ne-No=0.009,是一常数。随着石英楔的厚度由薄到厚逐渐增加,光程差也增加。
⑴如果光源为单色光时,在正交镜间45°位置插入石英楔,视域内将逐渐出现明暗相间的干涉条带。
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 明暗条带间距取决于单色光的波长。 红光的波长最长,其明暗条带间距也最大,紫光的干涉条带间距则最小。 
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    ⑵ 若光源为白光时,除R=0外,任何一光程差都不可能同时等于各单色光半波长的偶数倍,所以不可能使七种单色光同时抵消而出现黑带。
某一定光程差,只可能相当或接近于部分单色光半波长的偶数倍,使该部分单色光抵消或减弱;同时该光程差又可能相当或接近于另一部分单色光半波长的奇数倍,使另一部分单色光不同程度加强。
不同程度加强的单色光混合,构成与该光程差相应的混合颜色,它是白光通过正交镜间矿片后,经过干涉作用形成的,故称为干涉色。 
干涉色不是矿物本身的颜色。
2、干涉色级序及各级序的特征
第一级序:R约为0~550nm。主要干涉色依次为暗灰、灰白、黄、橙、和紫红色。特征是具有暗灰、灰白色而无蓝、绿色。 
第二级序:R为550~1100nm。主要干涉色依次为蓝、绿、黄橙、紫红色。特征是色调浓而纯,比较鲜艳,干涉色条带间的界线较清楚。 
第三级序:R为1100~1650nm。依次出现的干涉色为蓝、绿、黄、橙、红色,干涉色顺序与第二级序一致,但色调较第二级序浅,界线也不如第二级序清楚。
        
    以上三个级序干涉色之末,均为紫红或红色,它对光程差增减反应灵敏,称灵视色。 
第四级序:R为1650~2200nm。依次为浅绿、粉红、浅橙色,颜色较淡,以浅绿为主,界线模糊。
更高级序:R>2200nm,干涉色更浅、不纯,界线模糊不清。
        
当R很大时,几乎接近所有各色光半波长的偶数倍,同时又接近于奇数倍。各色光都有不等量的出现,相互混杂,形成一种与珍珠表面相似的亮白色,称高级白色。
        与一级灰白的区别是加入试板后,高级白干涉色基本不变化。由于矿片厚度一般在0.03mm左右,所以若出现高级白,则表明该矿物的双折率很大。 

决定干涉色级序的因素:

光程差:矿片厚度与双  折  率

双  折  率:矿物性质与切面方向

切面方向:
⑴平行光轴或Ap的切面,双折率最大,呈现的干涉色最高;
⑵垂直光轴切面的双折率为0,呈现全消光;
⑶其它方向切面的双折率递变于0和最大之间,干涉色级序变化于全黑和最高干涉色之间。

干涉色色谱表:是表示干涉色级序、双折率及矿片厚度之间关系的图表。根据光程差
公式作成
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在各光程差的位置上,填上相应的干涉色,即构成干涉色色谱表 
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干涉观察:当非均质体除垂直光轴以外的其他方向切面上光率体椭圆半径与AA、PP斜交时,矿片不消光,将发生干涉作用。
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双晶的观察
现象:双晶在正交镜间,表现为相邻两个双晶单体不同时消光,呈现一明一暗。
原因:相邻两个单体上光率体椭圆切面在双晶接合面两侧是对称的,所以两个单体的光率体椭圆半径方位不同。
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