二轴晶宝石的光率体

二轴晶宝石的光率体

三、二轴晶宝石的光率体

1.二轴晶宝石光率体构成

低级晶族(斜方、单斜、三斜晶系)属于二轴晶宝石。这类宝石晶体的三根结晶轴轴长不相等(a≠b≠c)，三度空间方向不均一。这类宝石都具有大、中、小三个主折射率值，它们分别与相互垂直的三个振动方向相当，通常以符号Ng、Nm、Np代表大、中、小三个主折射率值。当光波沿其他方向振动时，相应的折射率值递变于Ng、Nm、Np之间，一般以符号Ng'和Np'表示，它们与Ng、Nm、Np的相对大小关系是:Ng＞Ng'＞Nm＞Np'＞Np。因此，二轴晶光率体是一个三轴不等的椭球体，以斜方晶系中的橄榄石为例说明二轴晶光率体的构成(图4-4-6)。

图4-4-6　二轴晶光率体的构成

光波沿橄榄石Z晶轴(Nm轴)方向射入晶体时，发生双折射分解形成两种偏振光。其一振动方向平行X晶轴(Ng轴)，测得其折射率值等于1.687;另一种偏光振动方向平行Y晶轴(Np轴)，测得其折射率值等于1.651。在X晶轴方向上，由中心向两边按比例截取折射率值1.687，在Y晶轴方向上按比例截取折射率值1.651。以此两线段为长短半径构成垂直入射光波(即垂直Z晶轴)的椭圆切面(图4-4-7)。

图4-4-7　二轴晶光率体的主要切面

光波沿橄榄石X晶轴方向射入晶体时，发生双折射分解形成两种偏振光。其一振动方向平行Y晶轴，测得其折射率等于1.651;另一种偏光振动方向平行Z晶轴，相应的折射率值等于1.668。以同样的方法构成垂直入射光波(垂直X晶轴)的椭圆切面。同理，光波沿橄榄石Y晶轴方向射入晶体时，即构成垂直Y晶轴的椭圆切面。

把这三个椭圆切面，按照它们的空间位置联系起来，便构成了橄榄石的光率体。它是一个三轴不等的椭球体，即三轴椭球体。从橄榄石三个主要方向切面测定出大(1.687)、中(1.668)、小(1.651)三个主折射率值，分别为Ng、Nm、Np它们的振动方向分别平行X、Z、Y结晶轴。二轴晶光率体中，三个互相垂直的轴代表二轴晶矿物的三个主要光学方向，称光学主轴，简称主轴，即Ng轴、Nm轴和Np轴。包括两个主轴的切面称主轴面(主切面)。Nm-Ng面与Nm-Np面。二轴晶光率体有三个互相垂直的主轴面，即Np-Ng面、在光率体中总可以找到半径相当于Nm的两个圆切面，光波垂直这两个圆切面入射时，不发生双折射，因而这两个方向是光轴方向，以符号“OA”表示。通过光率体中心，只能截出两个圆切面，即只有两个光轴，故称二轴晶。两个光轴之间所夹的锐角称光轴角，以符号“2ν”表示。两个光轴之间锐角的平分线称锐角等分线，以符号“Bxa”表示(图4-4-8);两个光轴之间的钝角平分线称钝角等分线，以符号“Bxo”表示。

图4-4-8　二轴晶光率体的圆切面及光轴

根据Ng、Nm、Np所测的折射率值的相对大小确定二轴晶矿物的光性符号。两个光轴之间的锐角等分线(Bxa)必定是Ng轴。当Ng-Nm＞Nm-Np时，为正光性;当两个光轴之间的锐角等分线(Bxa)是Np轴时，Ng-Nm＜Nm-Np时，为负光性。因此二轴晶的光性符号也可根据Bxa=Ng时为正光性;Bxa=Np时为负光性。

2.二轴晶光率体的主切面与折射率的相关性

(1)垂直光轴切面:为圆切面，其半径等于Nm。光波垂直这种切面入射时(沿光轴入射)，不发生双折射，也不改变入射光波的振动方向，其折射率值等于Nm，双折射率值等于零。

(2)平行光轴面切面:为椭圆切面(相当于主轴面Ng-Np面)光波垂直这种切面入射(沿Nm入射)时，发生双折射，分解形成两种偏振光。其振动方向分别平行于Ng轴和Np轴，折射率值分别等于主折射率值Ng和Np。双折射率等于Ng-Np，为二轴晶宝石的最大双折射率值。

(3)垂直Bxa切面:椭圆切面，正光性宝石相当于主轴面Nm-Np面;负光性宝石相当于主轴面Ng-Nm面。光波垂直这种切面入射时(即沿Bxa方向入射)发生双折射，分解形成两种偏振光。折射率值分别等于Nm与Np或Nm与Ng。双折射率值等于Nm-Np或Ng-Nm，其大小介于零与最大值之间。

(4)垂直Bxo切面:椭圆切面，正光性宝石相当于主轴面Ng-Nm面，负光性宝石相当于主轴面Nm-Np面。其所得折射率分别等于Ng与Nm或Np与Nm，双折射率值等于Ng-Nm或Nm-Np其大小介于零与最大值之间。

(5)斜交切面:这种切面有无数个为椭圆切面(非主轴面)这种切面长短半径中总有一个是Nm，另一个半径是Ng'或Np'。

习题

1.简述可见光的特征，电磁波在宝石中有哪些用途?

2.什么叫光密介质?什么叫光疏介质?什么叫临界角?

3.借助示意图描述一轴晶宝石光率体的特点。

4.解释术语:各向同性、各向异性、光轴。