宝石的结晶学和晶体光学基础课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,,,‹#›,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,第一节 宝石的晶体结构和形状,教学内容：,一、晶体的,基本特征,二、宝石矿物的,晶体结构,三、晶体的外表特征,,第一节 宝石的晶体结构和形状教学内容：,1,一、晶体的基本特征,1.,什么是晶体,晶体（,Crystal,）,：凡具有格子构造的固体，称为晶体晶体内部构造的,最基本特征,是质点（原子或离子）在三维空间作有规律的周期性重复空间格子是表示晶体内部构造的一种,模拟,几何图像晶体具,晶体结构,，有晶面晶形的充分发育可导致其外部晶面规则的几何形态一、晶体的基本特征1.什么是晶体,2,2.,晶体的基本特征,（,1,）晶体具有格子构造，它们在三度空间作格子状的规则排列（,晶体的均一性,）2,）晶体在自由生长状态下能自发地形成规则的多面体形态（,晶体的自范性或自限性,）3,）晶体的性质具有随方向而变化的异向性（,晶体的各向异性,）4,）晶体具有外形和性质的对称性（,晶体的对称性,）5,）晶体具有最小内能和稳定性（,晶体的稳定性,）2.晶体的基本特征,3,3.,晶体的对称,,对称要素,：在研究对称时，为使物体作有规律重复而凭借的一些几何元素（点、线、面）称之为对称要素。

1,）点：对称中心,（,2,）线：对称轴,（,3,）面：对称面,根据,晶体对称,的特点，将晶体划分为,三个晶族、七个独立的晶系,它们是晶体研究的基础，并对晶体的光学性质和力学性质有着直接的影响3.晶体的对称,4,晶族名称,晶系名称,对称特点,高级晶族,等轴晶系,有四个三次轴,中级晶族,六方晶系,有一个六次轴,,三方晶系,有一个三次轴,,四方晶系,有一个四次轴,低级晶族,斜方晶系,二次轴或对称面多于一个,,单斜晶系,二次轴或对称面不多于一个,,三斜晶系,无二次轴和对称面,,晶体的对称分类,,,,,,晶族名称晶系名称对称特点高级晶族等轴晶系有四个三次轴中级晶族,5,Q:,参考教材上的资料,总结每个晶系都有哪些宝石品种Q:参考教材上的资料,6,4.,单形和聚形,（,1,）单形：是由对称要素联系起来的一组晶面的总和，,同一单形的所有晶面都同形等大,2,）聚形：,两个或两个以上的单形所组成,的晶体称为聚形这时的单形的形状变化较大，可以假想把单形的晶面扩展，使其晶面相交后确定单形名称4.单形和聚形,7,,,,,单形是由同种晶面组成的一,组晶面的总和从单形的一个,晶面，可以通过对称型中全部,对称要素的作用，将该单形全,部晶面推导出来,,,共同,特征,各晶体模型的每一,晶面同形等大,且从单形的一个晶面，,通过对称型中全部对,称要素的作用，可将,其余晶面全部推导出来,常用单形的形状或晶面的形状和多少来命名，如三方双锥、菱形十二面体、八面体、四面体,关于单形名称,,单形概念,单形是由同种晶面组成的一共同各晶体模型的每一且从单形的一,8,,,知识的应用,钻石常见晶形,(,立方体、八面体,),,绿柱石常见晶形,,(,六方柱,),知识的应用钻石常见晶形绿柱石常见晶形,9,,,,知识的应用,,电气石常见晶形,复三方柱,石榴石常见晶形,四角三八面体,知识的应用电气石常见晶形石榴石常见晶形,10,,,,知识的应用,尖晶石常见晶形,八面体,黄玉常见晶形,斜方柱,知识的应用尖晶石常见晶形黄玉常见晶形,11,二、宝石矿物的晶体结构,,用作宝石的矿物（宝石矿物），是由自然界中的无机物组成的，它具有明显的化学结构特征，具有一定的,晶体结构,。

所有的物质，都是由一种或多种化学元素组成的二、宝石矿物的晶体结构 用作宝石的矿物（宝石矿,12,,一种矿物，在其适合的条件下形成，其元素的原子，在其形成物质的过程中，会,有规律地排列好，形成一个严格的，有其特点的内部结构，这种确切的、严格的结构,，在矿物学中称之为,晶体结构,(crystal structure),,物质结晶速度很快，限制了原子按其自己的方式排列，称之为,非晶质体,(noncrystalline),,一种矿物，在其适合的条件下形成，其元素的原子，在其形成,13,,宝石的晶体结构，直接影响：,（,1,）,宝石的特性,（,2,）,宝石的耐用性,（,3,）,宝石晶体的形态,这些特性对宝石的切磨、宝石的鉴定都有很重要的作用不同晶体形态的宝石在加工切磨时，它的切磨方法是不同的也就是说，宝石切磨后，既要,美观,，又要,保持最大重量,而宝石的切磨又与宝石的晶体结构密切相关宝石的晶体结构，直接影响：,14,三、晶体的外表特征,1.,双晶（,Twin crystal,）,：双晶是两个以上的同种晶体按一定的对称规律形成的规则连生，相邻两个个体的相应的面、棱、角并非完全平行，但它们可借助对称操作：反映、旋转或反伸，使两个个体彼此重合或平行。

双晶有以下三种类型,（,1,）,接触双晶：,各单晶沿一个简单的平面（双晶面）相接触2,）,穿插双晶：,两个单晶互生并相互穿插3,）,聚片双晶：,一系列薄层晶体的页片状接触双晶三、晶体的外表特征1.双晶（Twin crystal）：双晶,15,2.,晶簇（,Crystal aggregates,）,：是由一组具有共同基底的单晶呈簇状集合而成3.,显晶质集合体（,Crystalline aggregate,）,：按单体的结晶习性及集合方式的不同可分为粒状、片状、板状、针状、柱状、棒状、放射状、纤维状等集合体4.,隐晶质集合体（,Cryptocrystalline aggregate,）：,晶体细小，只能在显微镜下才能看到其晶体颗粒，称为隐晶质集合体例如：玛瑙、玉髓等2.晶簇（Crystal aggregates）：是由一组具,16,第二节 光率体,教学内容：,一、均质体和非均质体,二、光率体,第二节 光率体教学内容：,17,,,,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,,υ,1,/ υ,2,=sini/sinr=n =n,2,/n,1,,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,n,1,(,光蔬质,),n,2,(,光密质,),i,r,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,18,,,,,,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,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,19,,,,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,根据光学性质不同，将宝2.均质体和非均质体,20,,,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,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。

21,,,,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,非均质体：中级晶族和低级晶族宝石的光学性质随方向而,22,,,,,,,,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,,均质体、非均质体与晶系的关系及光在均质体和非均质体—等轴晶系,23,,,,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,3.光率体 光率体是表示光波在晶体中传播时，折射率值,24,,,,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3.,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,25,,,,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,(Ne < No),,3.,光率体,Ne,No,Ne,No,正光性,(Ne > No),,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,26,,,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,Ng>Nm>Np,。

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,27,宝石的结晶学和晶体光学基础课件,28,,,,(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,,,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,29,,,,,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,,知识应用,2.哪些非均质体宝石的双折射率高(双折率>0.03)，放,30,,,,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,,知识应用,2.哪些非均质体宝石的双折射率高(双折率>0.03)，放大观,31,,,,知识应用,,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,。

知识应用演示 将绳子放在冰洲石下，变换冰洲石角度，随,32,,,,,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,,三方晶系 四方晶系 六方晶系,电气石、水晶、红宝石,,锆石、方柱石,绿柱石、磷灰石,,,,三斜晶系 单斜晶系 斜方晶系,日光石,黄玉 金绿宝石 橄榄石,透辉石、月光石,,,,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,Ne>No,负光性,NeNm-Np,负光性,Ng-Nm