干涉色及其成因

干涉色及干涉色色谱表~

将石英沿光轴（c轴）方向由薄至厚磨成楔形，称为石英楔。石英的最大双折射率为0.009，为一固定常数。若将石英楔由薄端至厚端慢慢推入正交偏光镜间的试板孔内，则其光程差（R）就逐渐增大。
一、单色光的干涉现象
若用单色光（具有一定波长的光）做光源，在正交偏光镜间45°位置插入石英楔，随着石英楔慢慢推入，视域内依次出现明暗相间干涉条纹（图5-9）。

图5 9 正交偏光镜间单色光透过石英楔出现明暗相间的干涉条纹

如单色光用黄光作光源（黄光的平均波长约为580 nm），将石英楔慢慢插入偏光显微镜，出现如下干涉情况：
（1）光程差等于半波长的偶数倍，即波长的整数倍时，nλ（n=0，1，2，3…），即0λ、1λ、2λ、3λ等处，光被抵消，呈现黑暗。当石 英 楔 产 生 的 光 程 差 为 0、1×580 nm、2×580 nm、3×580 nm等处出现黑暗条纹。
（2）光程差等于半波长的奇数倍时，等处光被加强，呈现明亮。当石英楔产生的光程差为等处出现黄色亮带。
（3）光程差介于之间处，黑暗条纹与明亮条纹之间逐渐过渡。
如果分别使用各种不同单色光光源，就会见到由于使用的单色光波长不同，黑暗与明亮条纹之间的距离宽窄也不一样的现象，如红光波长最长，条纹间距最宽。随红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫色光波长逐渐减少，干涉条纹间距也逐渐变窄。
二、白光的干涉现象（干涉色及其成因）
若以白光为光源———白光是由七种不同波长的单色光混合而成，是没有一定波长，除光程差R=0 以外，任何一个光程差都不可能同时等于各个单色光波半波长的偶数倍，也就是说，不可能使七种单色光波同时抵消而出现黑带。某一定的光程差，只可能相当或接近于白光中某一部分单色光波半波长的偶数倍，而使这一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波半波长的奇数倍，使另一部分单色光波不同程度地加强。没有被抵消的这部分单色光波再混合起来，便形成了与该光程差相应的混合色。这种混合色是由白光通过正交偏光镜间的矿片（非均质体的非垂直光轴切面）后，经干涉作用形成的，称为干涉色。决定矿物干涉色的因素是光程差；一定的干涉色对应着一定的光程差。光程差越大，干涉色越高。
干涉色并不是矿物本身的颜色，它是矿片在正交偏光镜下经干涉作用后形成的，它和单偏光镜下观察到的矿片颜色是由色素离子选择性吸收造成是不同的，切勿混淆。
白光的波长组分在光程差（R）每隔nλ间隔处消失，如红光在700nm、1400nm、2100nm处消失呈暗条纹。每个单色光的波长是不同的，所以产生消光的光程差（R）也是变化的。
从图5-10可以看出各单色光波的波长（λ）与光程差（R）的关系。当R=690nm，为Ⅱ级蓝的干涉色。为什么?因为R=690nm，近于红光（λ=700nm）、橙光（λ=620nm）半波长的偶数倍，故红光、橙光均被抵消；而R=690nm，近于蓝光（λ=470nm）、靛光（λ=440nm）半波长的奇数倍，则加强。同时还有较弱的黄、绿光，故合成为Ⅱ级蓝干涉色。

图5-10 正交偏光镜间，不同波长单色光透出石英楔，干涉色所构成的明暗条带

三、干涉色级序及特征
若用白光为光源时，在正交偏光镜间45°位置缓慢插入石英楔，随厚度的增加，其光程差由零开始连续地增大，视域中将依次出现有规律而且连续的干涉色：暗灰-灰白-浅黄-橙-紫红，然后为蓝-绿-黄-橙-紫红的变化，从而构成了干涉色的级序。干涉色向R增大的方向变化，称级序升高，反之为级序降低。矿物的干涉色可划分为4～5个级序。
第Ⅰ级序主要干涉色：暗灰-灰白-浅黄-橙-暗红，其光程差为0～550nm，主要特点是无蓝、绿干涉色，而出现特有的灰色、灰白色。
第Ⅱ级序主要干涉色：蓝-蓝绿-绿-黄-橙-紫红，其光程差为550～1100nm，主要特点是出现蓝、绿、黄、橙、紫红等干涉色，颜色鲜艳，色浓而纯，色带间界线较清楚，尤其是Ⅱ级蓝最清晰。
第Ⅲ级序主要干涉色：蓝-绿-黄-橙-红，其光程差为1100～1650nm，若将第Ⅲ级序与第Ⅱ级序的干涉色作比较，则它们在颜色上的出现顺序是一致的，但第Ⅲ级序较第Ⅱ级序干涉色浅，干涉条带之间的界线不如第Ⅱ级序清楚，其中Ⅲ级绿最鲜艳。
第Ⅳ级序主要干涉色：浅蓝-浅绿-浅橙-浅红，当其光程差为1650～2200nm，干涉色的颜色更浅，颜色混杂不纯，干涉色条带间的界线更模糊。
第Ⅴ级以上的干涉色：称为高级白，因为当光程差增大到2200nm以上，相当于光程差几乎同时接近于各单色光半波长的偶数倍，也接近于半波长的奇数倍，各单色光都有不同程度的明亮出现。高级白是各单色光波不等量互相混合的结果，形成一种与珍珠表面颜色相近的白色，具有色调混杂，色浅的特征。高级白干涉色和Ⅰ级白干涉色的鉴别方法是加入石膏试板，若干涉色无变化为高级白干涉色，若升高为蓝或降低为黄，则为Ⅰ级白干涉色。
四、干涉色色谱表及其应用
干涉色色谱表是表示干涉色级序与光程差、双折射率及薄片厚度之间关系的图表（图5-11），它是根据光程差公式R=d（Ng-Np）制成的，是法国人所作，又称米歇尔-列维色谱表。横坐标表示光程差（R）的大小，单位为nm；纵坐标表示薄片厚度（d），单位为mm；斜线的上方或右方表示双折射率（ΔN）的大小。在各种光程差的位置上，填上相应的干涉色，便构成了干涉色色谱表。表中明显反映出随着光程差的增大，干涉色逐渐升高。从图5-11可以看出，第Ⅰ级序干涉色最大的光程差为550 nm，最大的双折射率为0.018，常见的矿物有磷灰石、霞石、白榴石、高岭石、绿柱石、红柱石、钾长石、石英、斜长石、刚玉等。第Ⅱ级序干涉色最大光程差为1100 nm，最大双折射率为0.036，常见矿物有矽线石、电气石、透闪石、普通角闪石、普通辉石、透辉石。第Ⅲ级序最大的光程差为1650 nm，最大双折射率为0.054，常见的矿物有橄榄石、滑石、绿帘石。第Ⅳ级序的干涉色最大光程差为2200 nm，最大双折射率为0.072，常见的矿物有锆石、黑云母。第Ⅴ级序的干涉色最大光程差大于2200 nm，最大双折射率大于0.072，常见矿物榍石、方解石、白云石、金红石。

图5-11 米歇尔-列维干涉色色谱表

用途：若已知其中任意两个数据，则可求出第三个未知数。一般是用来查矿物的双折射率和判断矿片的厚度。利用干涉色色谱表，在已知某一矿物的最高干涉色级序和薄片厚度时，根据R=d（Ng-Np）公式，可计算双折射率值或直接查表求得双折射率值，也可以根据矿物的干涉色和双折射率值，在表中求得矿片的厚度。
例如：①石英在正交偏光镜下最高干涉色为Ⅰ级黄白（R=270nm）、薄片厚度d=0.03mm，则通过R=270nm和d=0.03mm交点的米歇尔-列维色谱表的斜线延至图的顶边便知最大双折射率值ΔNmax=0.009；又如普通辉石的ΔNmax=0.023，薄片标准厚度d=0.03mm，则可通过干涉色色谱表查出最高干涉色为Ⅱ级蓝。②通过光程差公式R=d（Ng-Np），也可以计算最大双折射率ΔNmax，如石英的ΔNmax=R/d=270nm/（0.03×106）nm=0.009。
又如磨片室检查所磨的薄片厚度是否过厚或过薄，一般利用较常见的矿物（如石英），如果石英在薄片中呈现黄色，则说明R=400nm，ΔN=0.016，说明薄片太厚了，需减薄至干涉色呈黄白为止。所以要测定薄片厚度，可先找ΔN=0.009的斜线，沿斜线方向移动到干涉色为Ⅰ级黄白的光程差的水平线上相交，由交点向厚度坐标作垂线，其上所指的0.03mm即薄片的厚度。
五、异常干涉色
某些矿物具有特殊的干涉色，呈现出色谱表上没有的干涉色，称为异常干涉色。例如干涉色应为I级灰的绿泥石，却显示墨水蓝或者锈褐色的异常干涉色。
在讨论干涉色成因时，是以同一矿物不同单色光波双折射率相等，光程差相等为基础的。实际上，同一矿物对不同波长的单色光波双折射率不完全相等。因此，出现双折射率色散（图5-12）。具有双折射率色散的矿物，其异常干涉色是由七种单色光不等的光程差叠加而成，而一般常见的干涉色是由七种相等光程差的单色光叠加而形成。一般双折射率较低，即干涉色较低的矿物当其双折射率色散较强时，容易显出异常干涉色。如矿物对紫光的双折射率显著大于红光双折射率时（图5-12A），可显现出墨水蓝异常干涉色，称“柏林蓝”异常干涉色，如绿泥石、黝帘石、符山石，反之当红光双折射率显著大于紫光双折射率时（图5-12B），可呈现锈褐色的异常干涉色，如绿泥石、水镁石等。大多数矿物双折射率色散很小，对光程差及双折射率影响不大，故可忽略不计，也就看不到异常干涉色。对单偏光镜下颜色较深的矿物，如黑云母、电气石等，它们在正交偏光镜间的干涉色，受到矿物本身颜色的干扰和掩盖，即使有异常干涉色也较难与正常干涉色相区别。

当两单色光相干波发生干涉时，将产生一系列明暗条纹，称为干涉条纹。而白光发生干涉时，则产生由紫至红的一系列彩色条纹。这些由干涉作用形成的颜色，称为干涉色。

沿石英平行Z轴(光轴)方向，由薄至厚磨成楔形，称为石英楔。石英的最大双折率(Ne－No)为0.009，是一个固定常数。石英楔的厚度由薄至厚逐渐增加，其光程差R亦随之增加。

如果光源为单色光时，在正交偏光镜下插入石英楔(45°位置)，随着石英楔的慢慢推入，视域内依次出现明暗相间的干涉条带(图4－9)。在光程差 处，出现黑暗条带;在光程差 处，出现该单色光的最亮条带;光程差介于上二者之间，其亮度介于最亮与最暗之间。明亮与黑暗条带之间的距离，取决于单色光波的波长。红光的波长最大，明暗条带间的距离最长;紫光的波长最短，明暗条带间的距离最短(图4－10)。

图4-9 石英楔在正交偏光镜下出现明暗干涉条带的情况(单色光照射)

如果光源为白光，由于白光由七种不同波长的单色光波组成，除R=0以外的任何一个光程差都不可能同时等于各个单色光波半波长的偶数倍 。也就是说，不可能使七种单色光波同时抵消而出现黑带。某一定的光程差，只可能相当或接近于部分单色光波半波长的偶数倍而使这一部分单色光波抵消或减弱，同时该光程差又可能相当或接近于另一部分单色光波半波长的奇数倍 而使另一部分单色光波不同程度的加强。不同程度加强的单色光波混合起来，构成与该光程差相应的混合颜色，这种颜色是由白光通过正交偏光镜下的非均质体矿片后，经干涉作用形成的，故称为干涉色。它与单偏光镜下矿片显示的颜色不同，切不可混淆。

图4-10 不同波长单色光波透过石英楔所形成的明暗干涉条带

---

港闸区17054573903： 晶体学上的有关干涉色的成因 - ？
公纨盐酸：[答案] 当两单色光相干波发生干涉时,将产生一系列明暗条纹,称为干涉条纹.而白光发生干涉时,则产生由紫至红的一系列彩色条纹.这些由干涉作用形成的颜色,称为干涉色.

港闸区17054573903： 晶体光学中干涉色与哪些因素有关 - ？
公纨盐酸： 干涉色的具体颜色受两束相干光的光程差制约,如果以白光为光源,当光程差在0-550nm范围时,将依次出现暗灰、灰白等干涉色,称为一级干涉色,其特点是只有暗灰、灰白,无蓝、绿;光程差在550-1100nm范围时,依次出现蓝、绿、黄橙、紫红等干涉色,称为二级干涉色,特点是比较鲜艳,干涉色条带间界线较清楚;光程差在1100-1650nm范围时,出现第三级干涉色,颜色与第二级相同,但比第二级较浅,条带间界线也不十分清楚;光程差大于1650nm后出现第四级至更高级干涉色. 色级越高,颜色越浅,条带之间界线也越不清楚.

港闸区17054573903： 干涉色是什么? ？
公纨盐酸： 干涉色是在正交偏光镜下,由于白光干涉的结果,非均质体矿片所呈现的色彩.白光又称为混合光,是由七种不同波长的色光所组成,其中红色光波长最长,紫色光波长最短.根据光波干涉原理,对于某一定的光程差,只能相当或接近于白光中部分色光的半波长的偶数倍,使这部分色光抵消或减弱,同时它又相当于另一部分色光的半波长的奇数倍,使其加强;所有未被抵消的色光混合起来,便构成了与该光程差相应的特征色彩,即干涉色.这种干涉色与单偏光镜下矿片的颜色不同,两者不可混淆.

港闸区17054573903： 薄膜干涉的成因. - ？
公纨盐酸：[答案] 薄膜厚度等于光的波长?没这茬吧,白光通过薄膜干涉形成五颜六色的干涉图样,难道说薄膜厚度一会变这颜色波长一会变那颜色波长? 薄膜干涉就是在薄膜的上下表面反射光干涉形成的.属于分振幅干涉,同一束光,在上表面会有反射和透射,透...

港闸区17054573903： 在同一岩石薄片中,为什么不同的矿物有不同的颜色?而同一矿物为什么出现不同的干涉 - ？
公纨盐酸： 在同一岩石薄片中,因为不同的矿物,组成元素不同,所以有不同的颜色 而同一矿物因为干涉条件不同,所以会出现不同的干涉 希望对你有帮助

港闸区17054573903： 白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的,其原因是不同色光的频率不同. - ？
公纨盐酸：[答案] 说法正确,干涉主要条件是两列干涉波必须是相干的,就是其频率相同,而不同的色光波长不同所以决定了其频率也是不相同的

港闸区17054573903： 谁能告诉我色彩的基本原理是什么??? - ？
公纨盐酸： 人的眼睛只能感觉到电磁波谱中很窄的一段,这段就是可见光.可见光中不同的频率引起人的不同颜色感觉(红色770~620 nm、橙色620~600 nm、黄色600~580 nm、绿色580~490 nm、蓝色490~450 nm、紫色450~400 nm),因此物体的颜...

港闸区17054573903： 怎么调整玻璃的应力? - ？
公纨盐酸： 浮法玻璃成形缺陷及解决办法 熔融的玻璃经流道、流槽进入锡槽,在锡槽中成形后由过渡辊台进入退火窑,在这一过程中玻璃液(板)要与闸板、唇砖、锡液、拉边机、保护气体过渡辊台等直接接触,同时与锡槽水包、顶盖砖、底砖等密切相关...

港闸区17054573903： 不锈钢经电化学着色后,它的成色原理是怎样的 - ？
公纨盐酸： 不锈钢经着色处理后,表面呈现出各种颜色并不是在不锈钢表面形成了有色的膜,而是表面形成的无色透明氧化膜对光的干涉色,其原理见图1-2.由图中可以看出,入射光I从空气中以一定角度照射到氧化膜表面A处,一部分被反射回空气中成...

港闸区17054573903： 白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的,其原因是不同色光的频率不同. - ？
公纨盐酸： 说法正确,干涉主要条件是两列干涉波必须是相干的,就是其频率相同,而不同的色光波长不同所以决定了其频率也是不相同的