第一章 晶体光学基础
第一节 光的性质
1、光是一种电磁波。光既有粒子性，又
有波动性。
2、光波是一种横波，光波的振动方向垂
直传播方向。
3,1 mm(毫米 ) = 1000000 nm(纳米 )。
第二节 光的折射与折射率
1,光的折射现象
2,折射定律,Vi/Vr=sini/sinr=N
i 真空或空气
矿物等
法线
r
3, 折射率的几个问题：
⑴ N称为折射介质对入射介质的相对折射率。如果
入射介质为真空或空气，则称 N为绝对折射率，
简称为折射率。
⑵ N与光波在介质中的传播速度成反比，即介质中
光的传播速度愈大，折射率愈小。
⑶ 介质的折射率 N与介质的密度有关。对于硅酸盐
矿物来说，与其晶体结构有关，岛状构造的橄
榄石 → 单链构造的辉石 → 层状构造的云母,N递
减。
第三节 自然光与偏光
1、自然光
在垂直光波传播方向的平面内，各个方向都
有等幅的光振动。如太阳光、灯光等。
2、偏振光
在垂直光波传播方向的某一固定方向上振动
的光波。偏振光振动方向与传播方向所构成
的平面称为振动面。
第四节 光在均质体和非均质体中的传
播特点
1 光性均质体 （ 光学性质各个方向相同 ）
⑴ 光波在均质体中传播时，无论在任何方向振
动，传播速度与折射率值不变。
⑵ 光波入射均质体发生单折射现象，不发生双折
射也不改变入射光的振动性质。入射光为自然
光，折射光仍为自然光。入射光为单偏光，折
射光仍为单偏光。
2 光性非均质体 （ 光学性质随方向而异 ）
⑴ 光波在非均质体中传播时，传播速度和折射
率值随振动方向的不同而发生改变。
⑵ 光波入射非均质体，除特殊方向以外，会改
变其振动特点，分解成为振动方向互相垂
直，传播速度不同，折射率不等的两条偏振
光，这种现象就称为双折射。
o e
冰洲石
两条偏光折射率值之差，称为双折射率。这两
条偏光之一振动方向垂直光轴，称为常光
（ o），另一偏光的振动方向垂直常光的振动
方向称为非常光（ e）,
⑶ 光在非均质体中某一个或两个特殊方向
传播时,不发生双折射,这种特殊的方向,就称为
光轴。
中级晶族有一个这样的特殊方向，称为 一
轴晶。
低级晶有两个这样的特殊方向，称为 二轴
晶 。
⑷ 光波在非均质体中传播时，决定传播速
度及相应折射率值大小的是光波在晶体中的
振动方向而不是传播方向。
第五节 光率体
光率体是表示光波在晶体中传播时，光波的
振动方向与相应折射率值之间关系的光学立体图
形（光性指示体） 。
1 均质体光率体
如石榴子石、玻璃等。
⑴ 均质体光率体是一个圆球体。
⑵ 切面为圆切面，半径代表矿物的折射率值 (N)。
2 一轴晶光率体
如石英、方解石等矿物的光率体。
Ne— 非常光的折射率值。
No— 常光的折射率值。
Ne′— 数值变化于 Ne与 No之间的非常光
的折射率值。
⑴ 一轴晶光率体的构成
一轴正晶光率体（以石英为例）
一轴负晶光率体。与一轴正晶光率
体相似，但图形为扁形。
不发生
双折射
发生双折射
⑵ 一轴晶光率体的主要特征
①一轴正晶光率体：以 Z轴为旋转轴的 长
形旋转椭球体,光波平行光轴振动时的折射
率总是比垂直光轴振动时的折射率大,Ne＞
No。
②一轴负晶光率体：以 Z轴为旋转轴的 扁
形旋转椭球体,光波平行光轴振动时的折射
率总是比垂直光轴振动时的折射率小,Ne＜
No。
② Ne与 No为一轴晶矿物折射率的最大
值与最小值，称为主折射率。 Ne与 No 之
差值（ Ne-No）为一轴晶矿物最大双折率。
Ne一定直立； No一定水平。
⑶主要切面特征
①垂直光轴切面
圆切面，半径等于 No，光波垂直这种切
面入射时，不发生双折射。折射率为 No。
② 平行光轴切面
椭圆切面，半径分别等于 No与 Ne，
光波垂直这种切面入射时，发生双折射，
分解成为两条偏光，其振动方向分别平
行椭圆切面长、短半径，其相应的折射
率分别等于椭圆切面的长、短半径 No与
Ne,No-Ne是一轴晶矿物最大双折率。
③ 斜交光轴切面
? 椭圆切面，半径分别等于 No与 Ne′，
光波垂直这种切面入射时，发生双折
射，折射率分别等于椭圆切面的长、
短半径 No与 Ne′
? 重点：光波垂直入射圆切面，不发
生双折射。垂直入射椭圆切面，发生
双折射。
3 二轴晶光率体
如 橄榄石、透辉石、斜长石 的光率体。
⑴ 二轴晶光率体的构成
以橄榄石为例。
⑵ 二轴晶光率体的主要特征
① 二轴晶光率体为 三轴不等的椭球体。
② Ng,Nm,Np代表这类矿物大、中、小三个主
折射率。递变于 Ng与 Nm之间的折射率值用 Ng′表示，
递变于 Nm与 Np之间的折射率值用 Np′表示。
光轴（ OA）,光波沿着这个方向入射，不发生双折
射，对应切面为圆切面，二轴晶有两个光轴。
光轴角（ 2V）,两个光轴之间的锐角。
光轴面（ Ap）, 包括两根光轴的面。
锐角等分线（ Bxa）,两个光轴之间的锐角等分线。
钝角等分线（ Bxo）,两个光轴之间的钝角等分线 。
正光性, Ng-Nm>Nm-Np
或 Bxa=Ng,Bxo=Np
负光性, Ng-Nm<Nm-Np
或 Bxa=Np,Bxo=Ng
⑶ 二轴晶光率体主要切面特征
①垂直光轴切面
圆切面，半径等于 Nm，光波垂
直这种切面入射时，不发生双折射。
折射率为 Nm。
② 平行光轴面切面
椭圆切面，半径分别等于 Ng与 Np，光波
垂直这种切面入射时，发生双折射，双折射
率等于椭圆半径之差,Ng-Np是二轴晶矿
物最大双折率。
③其它切面
椭圆切面，发生双折射，长、短半径不
同。
第六节 光性方位
光性方位：光率体主轴与晶体结晶轴之间的关系。
中级晶簇光性方位,Z晶轴与 Ne一致。
低级晶簇光性方位：
斜方晶系：三个主轴与三个结晶轴一致。如黄玉。
单斜晶系,Y晶轴与光率体三个主轴之一重 合，
其余斜交。如透闪石。
三斜晶系：光率体三个主轴与三个结晶轴斜 交。
如斜长石。
第一节 光的性质
1、光是一种电磁波。光既有粒子性，又
有波动性。
2、光波是一种横波，光波的振动方向垂
直传播方向。
3,1 mm(毫米 ) = 1000000 nm(纳米 )。
第二节 光的折射与折射率
1,光的折射现象
2,折射定律,Vi/Vr=sini/sinr=N
i 真空或空气
矿物等
法线
r
3, 折射率的几个问题：
⑴ N称为折射介质对入射介质的相对折射率。如果
入射介质为真空或空气，则称 N为绝对折射率，
简称为折射率。
⑵ N与光波在介质中的传播速度成反比，即介质中
光的传播速度愈大，折射率愈小。
⑶ 介质的折射率 N与介质的密度有关。对于硅酸盐
矿物来说，与其晶体结构有关，岛状构造的橄
榄石 → 单链构造的辉石 → 层状构造的云母,N递
减。
第三节 自然光与偏光
1、自然光
在垂直光波传播方向的平面内，各个方向都
有等幅的光振动。如太阳光、灯光等。
2、偏振光
在垂直光波传播方向的某一固定方向上振动
的光波。偏振光振动方向与传播方向所构成
的平面称为振动面。
第四节 光在均质体和非均质体中的传
播特点
1 光性均质体 （ 光学性质各个方向相同 ）
⑴ 光波在均质体中传播时，无论在任何方向振
动，传播速度与折射率值不变。
⑵ 光波入射均质体发生单折射现象，不发生双折
射也不改变入射光的振动性质。入射光为自然
光，折射光仍为自然光。入射光为单偏光，折
射光仍为单偏光。
2 光性非均质体 （ 光学性质随方向而异 ）
⑴ 光波在非均质体中传播时，传播速度和折射
率值随振动方向的不同而发生改变。
⑵ 光波入射非均质体，除特殊方向以外，会改
变其振动特点，分解成为振动方向互相垂
直，传播速度不同，折射率不等的两条偏振
光，这种现象就称为双折射。
o e
冰洲石
两条偏光折射率值之差，称为双折射率。这两
条偏光之一振动方向垂直光轴，称为常光
（ o），另一偏光的振动方向垂直常光的振动
方向称为非常光（ e）,
⑶ 光在非均质体中某一个或两个特殊方向
传播时,不发生双折射,这种特殊的方向,就称为
光轴。
中级晶族有一个这样的特殊方向，称为 一
轴晶。
低级晶有两个这样的特殊方向，称为 二轴
晶 。
⑷ 光波在非均质体中传播时，决定传播速
度及相应折射率值大小的是光波在晶体中的
振动方向而不是传播方向。
第五节 光率体
光率体是表示光波在晶体中传播时，光波的
振动方向与相应折射率值之间关系的光学立体图
形（光性指示体） 。
1 均质体光率体
如石榴子石、玻璃等。
⑴ 均质体光率体是一个圆球体。
⑵ 切面为圆切面，半径代表矿物的折射率值 (N)。
2 一轴晶光率体
如石英、方解石等矿物的光率体。
Ne— 非常光的折射率值。
No— 常光的折射率值。
Ne′— 数值变化于 Ne与 No之间的非常光
的折射率值。
⑴ 一轴晶光率体的构成
一轴正晶光率体（以石英为例）
一轴负晶光率体。与一轴正晶光率
体相似，但图形为扁形。
不发生
双折射
发生双折射
⑵ 一轴晶光率体的主要特征
①一轴正晶光率体：以 Z轴为旋转轴的 长
形旋转椭球体,光波平行光轴振动时的折射
率总是比垂直光轴振动时的折射率大,Ne＞
No。
②一轴负晶光率体：以 Z轴为旋转轴的 扁
形旋转椭球体,光波平行光轴振动时的折射
率总是比垂直光轴振动时的折射率小,Ne＜
No。
② Ne与 No为一轴晶矿物折射率的最大
值与最小值，称为主折射率。 Ne与 No 之
差值（ Ne-No）为一轴晶矿物最大双折率。
Ne一定直立； No一定水平。
⑶主要切面特征
①垂直光轴切面
圆切面，半径等于 No，光波垂直这种切
面入射时，不发生双折射。折射率为 No。
② 平行光轴切面
椭圆切面，半径分别等于 No与 Ne，
光波垂直这种切面入射时，发生双折射，
分解成为两条偏光，其振动方向分别平
行椭圆切面长、短半径，其相应的折射
率分别等于椭圆切面的长、短半径 No与
Ne,No-Ne是一轴晶矿物最大双折率。
③ 斜交光轴切面
? 椭圆切面，半径分别等于 No与 Ne′，
光波垂直这种切面入射时，发生双折
射，折射率分别等于椭圆切面的长、
短半径 No与 Ne′
? 重点：光波垂直入射圆切面，不发
生双折射。垂直入射椭圆切面，发生
双折射。
3 二轴晶光率体
如 橄榄石、透辉石、斜长石 的光率体。
⑴ 二轴晶光率体的构成
以橄榄石为例。
⑵ 二轴晶光率体的主要特征
① 二轴晶光率体为 三轴不等的椭球体。
② Ng,Nm,Np代表这类矿物大、中、小三个主
折射率。递变于 Ng与 Nm之间的折射率值用 Ng′表示，
递变于 Nm与 Np之间的折射率值用 Np′表示。
光轴（ OA）,光波沿着这个方向入射，不发生双折
射，对应切面为圆切面，二轴晶有两个光轴。
光轴角（ 2V）,两个光轴之间的锐角。
光轴面（ Ap）, 包括两根光轴的面。
锐角等分线（ Bxa）,两个光轴之间的锐角等分线。
钝角等分线（ Bxo）,两个光轴之间的钝角等分线 。
正光性, Ng-Nm>Nm-Np
或 Bxa=Ng,Bxo=Np
负光性, Ng-Nm<Nm-Np
或 Bxa=Np,Bxo=Ng
⑶ 二轴晶光率体主要切面特征
①垂直光轴切面
圆切面，半径等于 Nm，光波垂
直这种切面入射时，不发生双折射。
折射率为 Nm。
② 平行光轴面切面
椭圆切面，半径分别等于 Ng与 Np，光波
垂直这种切面入射时，发生双折射，双折射
率等于椭圆半径之差,Ng-Np是二轴晶矿
物最大双折率。
③其它切面
椭圆切面，发生双折射，长、短半径不
同。
第六节 光性方位
光性方位：光率体主轴与晶体结晶轴之间的关系。
中级晶簇光性方位,Z晶轴与 Ne一致。
低级晶簇光性方位：
斜方晶系：三个主轴与三个结晶轴一致。如黄玉。
单斜晶系,Y晶轴与光率体三个主轴之一重 合，
其余斜交。如透闪石。
三斜晶系：光率体三个主轴与三个结晶轴斜 交。
如斜长石。
