垂直锐角等分线(⊥Bxa)切片的干涉图

如题所述

(一)图像特点(图6-23)

当光轴面(AP)与上、下偏光镜振动方向之一平行时,干涉图由一个黑十字及“∞”字形干涉色色圈组成(图6-23A、C)。黑十字的两个黑带分别与上、下偏光镜振动方向AA、PP平行,其粗细不等,沿光轴面方向的黑带较细,两个光轴出露点上更细;垂直光轴面方向(即Nm方向)的黑带较宽。黑十字交点位于视域中心,为Bxa的出露点;干涉色色圈以两个光轴出露点为中心,干涉色由内向外逐渐升高,且愈外干涉色色圈愈密。在靠近光轴处,干涉色色圈呈卵形曲线,向外合并成“∞”字形。干涉色色圈的多少取决于矿物的双折射率大小及矿片厚度。双折射率愈大,矿片愈厚,干涉色色圈愈多(图6-23A、C)。双折射率愈小,矿片愈薄,干涉色色圈愈少。有时在黑十字四个象限内仅出现Ⅰ级灰干涉色(图6-23D、F),此时干涉图中两个黑带的宽度近于相等。

图6-23 二轴晶垂直Bxa切片的干涉图

(据李德惠,2002)

转动物台,黑十字从中心分裂,形成两个弯曲黑带。当光轴面(AP)与上、下偏光镜振动方向成45°夹角时,两个弯曲黑带顶点间的距离最远,呈对称的双曲线(图6-23B、E)。弯曲黑带顶点突向Bxa出露点。两个弯曲黑带顶点为两个光轴的出露点,两顶点连线为光轴面的方向,两光轴顶点间的距离与2V(光轴角)大小成正比,垂直光轴面的方向为Nm方向。

继续转动物台,弯曲黑带逐渐向视域中心移动,转至90°时,又合并成黑十字,但其粗细黑臂位置已更换(图6-23C、F)。继续再转动物台,黑十字又从中心分裂。在转动物台过程中,“∞”字形干涉色色圈随光轴出露点移动,其形状不变。

(二)干涉图的成因

二轴晶干涉图的成因,可应用拜阿特-弗伦涅尔定律作出解释。也可用星射球面投影方法(波向图)解释。

1.拜阿特-弗伦涅尔定律

光波沿任意方向射入二轴晶矿物,在垂直该入射光波(波法线)的光率体椭圆切面长短半径方向(即该光波分解形成两种偏光的振动方向)。必定是入射光波与两个光轴所构成的两平面夹角的两个平分面与光率体切面的两交线方向。图6-24中,Nm为任意方向入射光波法线。如果把垂直不同方向入射光波的光率体椭圆半径投影到球面上,可得出所有光率体椭圆半径在球面上的分布方位图(图6-25),此即二轴晶的立体波向图。再通过直射投影,可得出二轴晶不同方向切片上,光率体椭圆半径的分布图(波向图)。垂直Bxa切片的波向图也可用拜阿特-弗伦涅尔定律在平面上直接作出。在垂直Bxa切片上,入射光波出露点与两个光轴出露点连线夹角的等分线方向,代表垂直该入射光波的光率体椭圆半径方向(图6-26)。

图6-24 拜阿特-弗伦涅尔定律示意图

图6-25 二轴晶光率体椭圆切片半径在球面上的分布方位图

(转引自李德惠,2002)

图6-26 拜阿特-弗伦涅尔定律平面示意图

2.黑十字及弯曲黑带的成因

从垂直Bxa切片的波向图中(图6-27),当光轴面(AP)与上、下偏光镜振动方向之一平行时(图6-28)。在光轴面及Nm方向上,光率体椭圆半径与PP、AA平行或近于平行,在正交偏光镜间消光或近于消光,构成黑十字。在Nm方向上,光率体椭圆半径与PP、AA平行或近于平行的范围较宽,故沿Nm方向的黑带较宽。在光轴面方向上,光率体椭圆半径与PP、AA平行或近于平行的范围较窄,故光轴面迹线方向的黑带较窄,光轴出露点处更窄。

转动物台,波向图中心部分的光率体椭圆半径首先与PP、AA斜交而变亮,所以黑十字从中心分裂。当光轴面与PP、AA成45°夹角时(图6-28B),只有两个弯曲黑带范围内的光率体椭圆半径与PP、AA平行或近于平行,在正交偏光镜间消光或近于消光,构成对称的两个弯曲黑带。

3.干涉色色圈的成因

在黑十字及弯曲黑带范围以外,光率体椭圆半径与PP、AA斜交(图6-28),在正交偏光镜间发生干涉作用,形成干涉色色圈。

图6-27 垂直Bxa切片的波向图

(2V=60°)

图6-28 二轴晶垂直Bxa切片干涉图中黑十字(A)及弯曲黑带(B)的成因

为什么构成“∞”干涉色色圈,而且干涉色愈外愈高?这是因为二轴晶有两个光轴。光波沿两个光轴方向射入时,不发生双折射,其光程差为零。斜交光轴入射的光波,发生双折射,其光程差从光轴出露点的零起,向两边逐渐增加,因而构成以两光轴出露点为中心的干涉色色圈,且向外干涉色级序逐渐升高,愈外愈高。在光轴出露点的两边,光程差增加的速度不相等。由光轴向Bxo(图6-29)倾斜的入射光波,其双折射率与光波在矿片中经过的距离(即矿片厚度)都是逐渐增加,故其光程差增加较快。由光轴向Bxa倾斜入射光波,虽其双折射率逐渐加大,但光波通过矿片的距离(即矿片厚度)逐渐减小,故其光程差增加较慢,而且到Bxa出露点达到最大值而不再增加。所以在光轴出露点的两侧,光程差相等点与光轴出露点间的距离不相同,在Bxa出露点一侧的距离较远(因其光程差增加速度较快);在Bxo出露点一侧的距离较近(因其光程差增加速度较快)。因此,在两个光轴出露点的周围,光程差相等,干涉色相同的点,构成两个卵形。在Bxa出露点,光程差不再增加,干涉色不再升高,其干涉色色圈相连而构成“∞”字形。

图6-29 垂直Bxa切片干涉图中,干涉色色圈成因示意图(上为平面图,下为剖面图)

(据李德惠,2002)

(三)二轴晶垂直Bxa切片干涉图的应用

1.确定轴性及切片方向(当2V小于80°时)

2.测定光性符号

二轴晶矿物的光性符号是根据Bxa是Ng还是Np来确定。当Bxa=Ng,Bxo=Np时,为正光性;当Bxa=Np,Bxo=Ng时,为负光性。只要测定Bxa是等于Ng还是等于Np,就可以确定二轴晶矿物的光性正负。

当光轴面与PP、AA成45°夹角时。干涉图呈对称的两个弯曲黑带(图6-23E),二弯曲黑带顶点为光轴出露点;视域中心为Bxa出露点,两光轴与Bxa出露点的连线,为光轴面与矿片平面的交线;垂直光轴面的方向为Nm方向。在光轴面上,两弯曲黑带顶点(光轴出露点)内外的光率体椭圆长短半径的分布方位,因光性正负而不同(图6-30,图6-31)。

图6-30 二轴晶正光性晶体,垂直Bxa切片干涉图中,光轴面上光率体椭圆

长短半径的分布方位

(据李德惠,2002)

图6-31 二轴晶负光性晶体,垂直Bxa切片干涉图中,光轴面上光率体

椭圆长短半径的分布方位

(据李德惠,2002)

在垂直Bxa的切片中,Bxa为直立的。正光性晶体Bxa=Ng锥形偏光中,中央一条光波是沿Bxa方向射入,即沿主轴Ng方向射入(图6-30右下的光轴面剖面图)。垂直此入射光波的光率体椭圆切面为NmNp主轴面,其长半径为Nm,短半径为Np(图6-30左上平面图中心Bxa出露点上的椭圆切面)。锥形偏光中其他方向的光波,都是斜交Bxa方向入射。在光轴面上,Bxa出露点与两个光轴出露点之间,垂直斜交Bxa入射光波的光率体椭圆切面长短半径分别为Nm

(图6-30左上平面图中光轴面上Bxa出露点与两个弯曲黑带顶点之间的光率体椭圆切面)。在两个弯曲黑带顶点之间,与光轴面一致的是Bxo的投影方向(正光性是No

)。光波沿光轴方向射入时(图6-30右下剖面图),垂直入射光波的光率体切面为圆切面,半径等于Nm(图6-30左上平面图中两个弯曲黑带顶点上的圆切面)。在光轴与Bxo之间,垂直入射光波的光率体椭圆切面的长短半径分别为

和Nm(图6-30左上平面图中光轴面上,两个弯曲黑带顶点之外的椭圆切面),此时,椭圆切面的长短半径方位已更换。在两个弯曲黑带顶点之外(凹方),与光轴面一致的方向,相当于Bxa的投影方向(正光性为

)。

负光性晶体(图6-31),垂直沿Bxa入射光波的光率体椭圆切面长短半径分别为Ng和Nm。光波斜交Bxa射入时,在光轴面上,Bxa与两个光轴之间,垂直入射光波的光率体椭圆切面长短半径分别为N'g和Nm。在两个弯曲黑带顶点之间,与光轴面一致的方向相当于Bxo的投影方向(Ng或N'g)。垂直沿光轴入射光波的光率体切面为圆切面,其半径等于Nm。在光轴与Bxo之间,垂直入射光波的光率体椭圆切面长短半径分别为Nm和N'p。此时,椭圆切面长短半径方位已更换。在两个弯曲黑带顶点之外(凹方),与光轴面一致的方向相当于Bxa的投影方向(负光性为N'p)。

由上述情况可看出,无论正光性或负光性,在光轴面上,两个弯曲黑带顶点内外的光率体椭圆切面长短半径的方位恰恰相反。在弯曲黑带顶点之间,与光轴面一致的是Bxo的投影方向(图6-32)。在两个弯曲黑带凹方,与光轴面一致的是Bxa的投影方向,垂直光轴面的方向,弯曲黑带顶点的内外都是Nm方向。知道了Bxa、Bxo及Nm在干涉图中的方位后,加入试板,根据弯曲黑带凸方和凹方干涉色的升降变化,确定Bxa是Ng还是Np后,就确定了二轴晶的光性正负。

若干涉图中弯曲黑带范围以外仅具Ⅰ级灰干涉色时,加入石膏试板后(图6-33A),弯曲黑带变为Ⅰ级红,两个弯曲黑带顶点之间,干涉色由Ⅰ级灰变为Ⅱ级蓝,干涉色升高,同名半径平行,证明Bxo=Np;在弯曲黑带凹方,干涉色由Ⅰ级灰变为Ⅰ级黄,干涉色降低,异名半径平行,证明Bxa=Ng,为正光性。图6-33B中的干涉色升降变化与图6-33A相反,证明Bxa=Np,Bxo=Ng,为负光性。

图6-32 垂直Bxa切片干涉图中,Nm及Bxa与Bxo的投影方向

图6-33 垂直Bxa切片干涉图中,弯曲黑带范围以外仅见Ⅰ级灰干涉色,加入石膏试板后的变化情况

干涉色色圈多的干涉图,加入云母试板后(图6-34A),弯曲黑带变为Ⅰ级灰白,两弯曲黑带顶点之间,干涉色色圈向内移动,干涉色升高,同名半径平行,证明Bxo=Np;在弯曲黑带凹方,在靠近弯曲黑带顶点处,出现两个黑色小团,干涉色色圈向外移动,干涉色降低,异名半径平行,证明Bxa=Ng,为正光性。图6-34B中干涉色升降变化与图6-34A相反,证明Bxa=Np,Bxo=Ng,为负光性。

当2V较大时,垂直Bxa切片干涉图与垂直Bxo切片干涉图不易区分,不宜用于测定光性符号。

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