一轴晶干涉图及光性正负的测定
二轴晶光率体为三轴不等的椭球体，干涉图比一轴晶复杂。它有五种切面类型及其对应的干涉图：①⊥Bxa切面的干涉图，②⊥OA切面的干涉图，③斜交切面干涉图，④⊥Bxo切面干涉图，⑤平行光轴面切面的干涉图。必须搞清四个位置，三个前提。
一、垂直锐角等分线（⊥Bxa）切面的干涉图
1.图像特点
（1）0°位置
当光轴面与上、下偏光的振动方向平行时，（这种切片在正交偏光镜下干涉色较低，但比垂直光轴切片干涉色高）。干涉图由一个黑十字及“∞”字形的干涉色色圈组成（图6-23，图6-24A；图版Ⅱ-5），黑十字交点为锐角等分线（Bxa）出露点，位于视域中心，黑带一粗一细，沿光轴面方向的黑带较细，尤以两个光轴出露点最细，垂直光轴面方向（即Nm方向）黑带较宽。在四个象限内出现干涉色色圈，色圈以两个光轴出露点为中心，越向外干涉色越高，色圈也越密。近光轴处色圈呈卵形向外合并成“∞”字形。干涉色色圈的多少与矿物的双折射率的大小及薄片厚度成正比。
图6-23 二轴晶⊥Bxa切面干涉图（上部为波向图，下部为立体图）
图6-24 二轴晶垂直Bxa切面的干涉图
（2）45°位置
旋转载物台，黑十字从中心分裂成两个弯曲的黑带。当光轴面与上、下偏光镜振动方向PP、AA成45°夹角时，黑带弯曲度最大，成双曲线对称出现（图6-24B），双曲线弯曲的顶点为两个光轴的出露点。两个光轴出露点连线为光轴面迹线方向，连线的中心为锐角等分线（Bxa）的出露点，两个光轴顶点间的距离与2V大小成正相关。光轴角越小，双曲线弯曲顶点距离越近，若两个光轴出露点在视域内，则2V＜45°；若两个光轴出露点在视域外，则2V＞45°。在转动载物台时，“∞”字形干涉色色圈仅随光轴出露点移动，其形状不改变。
（3）90°位置
转动物台至90°，则干涉图与0°位置时相似，仅粗细黑带及干涉色色圈的位置同时转动了90°（图6-24C）。
2.成因
二轴晶干涉图的成因，仍可用波向图解释。波向图可用拜阿特-弗伦涅尔定律（简称拜-弗定律）作出。也可用球面投影和正射投影方法作出。拜阿特-弗伦涅尔定律：沿任意方向射入二轴晶矿物的光波，其波法线与两个光轴构成相交的两个平分面，其夹角的两个平分面迹线方向就是垂直该光波的光率体椭圆切面的长短半径方向分布图（波向图），即该光波分解形成的两种偏光的振动方向（图6-25）。垂直Bxa切面的波向图也可应用拜阿特-弗伦涅尔定律在平面上直接作出。在垂直Bxa切面上，入射光波出露点与两个光轴出露点连线夹角的两个分角线方向，代表垂直该入射光波（波法线）的光率体椭圆半径方向（图6-26），即为两个偏光的振动方向。
（1）黑十字及弯曲黑带的成因
在垂直Bxa切面的波向图中（图6-27），当光轴面（AP）迹线方向与上、下偏光镜振动方向（AA、PP）之一平行时（图6-28 A）。在光轴面迹线方向及Nm方向上，光率体椭圆半径与 AA、PP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AA、PP平行或近于平行的范围较宽，故其黑带较宽；在光轴面迹线方向上，光率体椭圆半径与AA、PP平行或近于平行的范围较窄，在光轴出露点处更窄，故光轴面迹线方向的黑带较窄，光轴出露点处更窄。
图6 25 拜阿特 弗伦涅尔定律
转动载物台，波向图中心部分的光率体椭圆半径首先与AA、PP斜交而变亮，所以黑十字从中心分裂。当光轴面与AA、PP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AA、PP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。
（2）干涉色色圈的成因
在黑十字或弯曲黑带范围以外，光率体椭圆半径与AA、PP斜交（图6-28），在正交偏光镜间发生干涉作用，如为白光光源，形成干涉色。
为什么构成“∞”干涉色色圈，而且干涉色级序愈外愈高?这是因为二轴晶矿物有两个光轴。在垂直Bxa的矿片中，Bxa方向垂直矿片平面，两个光轴方向是倾斜的（图6-29）。光波沿两个光轴方向射入时，不发生双折射，其光程差等于零，斜交光轴射入的光波，发生双折射，其光程差从光轴出露点的零起，向外逐渐增加，因而相应的干涉色以两个光轴出露点为中心，向外干涉色级序逐渐升高，愈外干涉色级序愈高。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，干涉色级序不再升高，故其干涉色色圈相连而构成“∞”字形。
图6-26 拜阿特-弗伦涅尔定律平面示意图
图6-27 垂直Bxa切面的波向图（2V=60°）
图6-28 二轴晶垂直Bxa切面干涉图中黑十字（A）及弯曲黑带（B）的成因
3.垂直Bxa切面干涉图的应用
（1）确定轴性及切面方面
（2）确定光性符号
图6-29 垂直Bxa切面干涉图中干涉色色圈成因示意图（上为平面体，下为立体图）
前已述及二轴晶矿物的光性正负划分原则是：当Bxa=Ng时，为正光性；当Bxa=Np时，为负光性。所以只要测出Bxa是Ng还是Np，就可解决正负光性问题。因此必须搞清干涉图中的四个位置和三个前提。四个位置：①光轴出露点，②光轴面，③光轴面的法线是Nm，④Bxa 出露点（图 6-30）。三个前提：①Ng＞Nm＞Np，三者互相垂直，②光轴面法线方向永远是 Nm；③Bxa=Ng时，为二（+），Bxa=Np时，为二（-）。测定时，首先将光轴面转到与 AA、PP成45 °夹角的位置，此时干涉图为一对弯曲黑带，在光轴面迹线上，两个弯曲黑带顶点（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6-31）。当确认干涉色级序后，加入试板，据其干涉色变化即可判断光性正负。
当干涉色图中弯曲黑带以外仅具Ⅰ级灰干涉色时，插入石膏试板，弯曲黑带变为Ⅰ级红，二弯曲黑带顶点之间由Ⅰ级灰变为Ⅱ级蓝，干涉色升高，同名半径平行（如图试板半径为已知），证明Bxa=Ng，故为正光性（图6-32B）。同上述现象相反，则为负光性（图6-32C；图版Ⅱ-6）。
图6-33表示干涉色色圈多的干涉图，加入云母试板后干涉色升降变化情况。图6-33中弯曲黑带变为Ⅰ级灰，而二弯曲黑带顶点之间，干涉色色圈向内移动，干涉色升高，同名半径平行，证明Bxa=Ng，为正光性。弯曲黑带凹方出现两个小黑团，且干涉色色圈向外移动，干涉色降低，异名半径中试板方位未变，但干涉色升降变化与图6-33A相反`，证明Bxa=Np，Bxo=Ng，为负光性。
图6-30 二轴晶⊥Bxa切面干涉图中Bxo与Bxa的投影方向
图6-31 二轴晶正光性晶体（+），负光性晶体（-）的垂直Bxa切面干涉图中，光轴面迹线上光率体椭圆长短半径的分布方位
（3）估计光轴角大小
根据两弯曲黑带之间距离，可以估计2V的大小（图6-34）。⊥Bxa干涉图处于45°位置时，根据两个光轴出露点之间距离即可估计光轴角的相对大小。如寻找金刚石的母岩——金伯利岩中的金云母，在岩矿鉴定中就常用⊥Bxa切面干涉图来区别黑云母。因为金云母光轴角较小，两个光轴出露点之间距离就较近；而黑云母光轴角较大，则两光轴出露点的距离就较大。
图6-32 二轴晶⊥Bxa切面干涉图正负光性测定
图6-33 二轴晶⊥Bxa切面干涉色圈多，加入云母试板后，色圈内移干涉色升高，色圈外移干涉色降低
二、垂直一个光轴（OA）切面的干涉图
1.图像特点
垂直一个光轴切面的干涉图相当于⊥Bxa干涉图的一半（图6-35～图6-38），其光轴出露点位于视域中心。另一半在视域外。
（1）0°位置
当光轴面与上、下偏光镜振动方向之一平行时，出现一个直的黑带及卵形干涉色色圈（双折率较大或薄片较厚）（图6-38A；图版Ⅱ-7），黑臂较细的地方为光轴出露点。
（2）45°位置
旋转载物台，当光轴面与上、下偏光镜振动方向成45°时，黑带弯曲度最大（图6-38B），其顶点为光轴出露点，位于视域中心，弯曲黑臂顶点凸向Bxa出露点。在观察时，这一点具有特殊的重要性。
（3）90°位置
旋转载物台至90°时，黑带又成一个直的黑带，但其方向已改变90°，如有色圈，也跟着转动，但其形状不变（图6-38C）。
（4）135°位置
黑带由至再度弯曲，且弯曲度最大（图6-38D）。在转动载物台过程中，光轴出露点始终位于视域中心。
2.⊥OA切面干涉图的应用
（1）确定轴性及切面方向
根据图6-38，旋转载物台黑臂不是上下、左右平行移动，而是弯曲移动，说明它是二轴晶，而光轴出露点始终位于视域中心，则是二轴晶垂直一个光轴切面的干涉图。
（2）估计光轴角2V的大小
在垂直光轴切面干涉图中，当光轴面在45°位置时，可根据黑带（消光影）的变弯曲程度估计光轴角2V的大小（图6-39），光轴角越大，黑带弯曲度越小；光轴角越小，黑臂弯曲度越大。当光轴角为0°时，两个光轴出露点合而为一，故两个弯带成直角而构成黑十字；当光轴角为90°时，黑带为一直带。
（3）测定光性正负
二轴晶垂直一个光轴切面干涉图（图6-40）相当于垂直Bxa干涉图的一半，光轴出露点位于视域中心，围绕光轴出露点有卵形干涉色色圈。
图6-34 二轴晶⊥Bxa干涉图上根据消光影之间的距离估计2V大小
确定垂直一个光轴切面干涉图的光性符号正负，可以把它当成⊥Bxa切面的干涉图的一半，另一半在视域外，在45°位置时，视域内弯曲黑带的凸方指向Bxa出露点，加入试板后观察光轴出露点两侧区域干涉色变化。根据补色法则便可确定光率体长短半径的分布，确定Bxa为Ng或Np，从而确定光性正负（图6-40，6-41；图版Ⅱ-8）。斜交光轴的切片中，光轴在矿片中的位置是倾斜的。既不垂直锐角等分线（Bxa），也不垂直光轴（OA），但是较接近于它们的斜交切面，属斜交光轴切面干涉图，其黑带及干涉色色圈均不完整，转动载物台，黑带弯曲移动，在45°位置时，弯曲黑带顶点（光轴出露点）不在视域中心。斜交光轴切面的干涉图有两种类型。
图6-35 二轴晶⊥OA干涉图（上部为干涉图，下部为立体图）
图6-36 二轴晶⊥OA干涉图（光轴面在0°位置）
图6-37 二轴晶垂直一个光轴干涉图（光轴面在45°位置）
晶体光学与造岩矿物
图6-39 二轴晶垂直一个光轴切面干涉图利用消光影弯曲程度估计2V大小
图6-40 垂直一个光轴切面干涉图
图6-41 垂直一个光轴切面干涉图
三、斜交切面的干涉图
1.图像特点
二轴晶斜交切面干涉图是二轴晶矿物中最常见的干涉图，它的光轴在矿片中的位置是倾斜的，它既不垂直Bxa，也不垂直光轴（OA）。由于斜交角度不同，其图像类型较多，但常见的有两种类型。
（1）斜交Bxa切面的干涉图（6-42上）
①Bxa出露点偏离视域中心，转动物合，黑臂的移动及出现的图形不像垂直Bxa切面干涉图那样完整。
②黑带与干涉色色圈均不完整，转动载物台黑带弯曲移过视域。
③当光轴面与上、下偏光镜振动方向成45°位置时，弯曲黑带顶点连线不通过视域中心。
（2）斜交光轴切面的干涉图（6-42下）
图6-42 二轴晶斜交Bxa切面（上）和斜交光轴切面（下）的干涉图
①光轴出露点偏离视域中心，转动物台，黑带的移动及出现的图形不像垂直光轴切面干涉图那样完整。
②当光轴面与上、下偏光镜振动方向之一平行时，直黑带不通过视域中心而偏向视域的一侧。
③转动载物台，黑带弯曲，当光轴面与上、下偏光镜振动方向成45°时，弯曲黑带顶点不在视域中心。
如果光轴倾角不大时，弯曲黑带顶点在视域之内，如果光轴倾角较大，则弯曲黑带顶点在视域之外。要注意二轴晶斜交光轴的黑带是斜扫十字丝移动；一轴晶斜交光轴的黑带是平行十字丝移动。
2.斜交切面干涉图应用
（1）确定轴性及切面的方向
（2）测定光性符号
斜交切面干涉图，可视为垂直Bxa切面干涉图的一部分。转动载物台，根据黑带弯曲移动情况，找出黑带弯曲顶点的凸凹方向之后，便可确定锐角区、钝角区，黑带（消光影）突出一侧总是朝向锐角等分线出露点，插入试板即可按垂直Bxa切面干涉图的方法测定光性符号：Bxa=Ng，为二轴正光性，Bxa=Np，为二轴负光性。
在实际鉴定中，二轴晶斜交切面干涉图最常见，因此，必须熟练掌握弯曲黑带移动规律。
四、垂直钝角等分线（⊥Bxo）切面干涉图
1.图像特点
（1）当光轴面与上、下偏光镜振动方向之一平行时，为一个粗大的黑十字（图6-43，6-44A），黑十字交点为Bxo出露点，光轴出露点在视域之外。黑十字的四个象限仅出现一级灰干涉色。
（2）转动载物台，黑十字较快的分裂成两个弯曲黑带（图6-44B），沿光轴面方向退出视域（转角为12°～35°）。
（3）当光轴面与上、下偏光镜振动方向成45°夹角时，弯曲黑带间距离最远，其顶点仍为光轴出露点，都在视域之外（图6-44C）。
图6-43 二轴晶⊥Bxo切面干涉图
图6-44 二轴晶⊥Bxo切面干涉图
（4）继续转动载物台，弯曲黑带逐渐靠近，至90°时又出现一个粗大的黑十字。继续转动载物台，黑十字又分裂。
2.成因
在⊥Bxo切面的波向图（图6-45）中，当光轴面与上、下偏光镜振动方向之一平行时，比较多的光率体椭圆半径与上、下偏光镜振动方向平行或接近平行，在正交偏光镜间消光或近于消光，构成粗大的黑十字。旋转载物台，大多数光率体椭圆半径与AA、PP斜交，而且是中心部位首先斜交，AP方向边部最后斜交。因此，粗大的黑十字较快地从中心分裂，沿AP方向退出视域。
当矿物的2V很大时，两个光轴间的钝角与锐角大小接近，⊥Bxo切面的干涉图与⊥Bxa切面的干涉图不易区分。当矿物的2V很小时，两个光轴间的钝角很大，⊥Bxo切面干涉图中，两个光轴出露点之间的距离很长。转动载物台时，黑十字分裂退出视域的速度快（即逸出角小），此时⊥Bxo切面干涉图难于与平行光轴面切面干涉图区别。
3.⊥Bxo切面干涉图的应用
应用逸出角法确定属于⊥Bxo切面干涉图后，可用于确定矿物的切面方向和测定光性符号。
当光轴面与上、下偏光镜振动方向成45°夹角时，视域中心为Bxo出露点（图6-44C），在两个弯曲黑带顶点之间，与光轴面迹线一致的方向是Bxa的投影方向，垂直光轴面迹线的方向为Nm方向。加入试板后，根据视域内干涉色的升降变化，可确定光性符号。但一般不用这种切面测定光性符号。
五、平行光轴面（∥AP）切面的干涉图
1.图像特点
其图像特点与一轴晶平行光轴切面的干涉图相似，正交镜下干涉色最高。
（1）当Bxa和Bxo方向分别平行AA、PP时，为一个粗大模糊的黑十字，几乎占据整个视域（6-45）。
（2）转动载物台，粗大黑十字分裂并沿Bxa方向迅速退出视域。一般转角为7°～12°。因变化迅速，又称瞬变干涉图或闪图。
（3）当Bxa方向与AA、PP成45°夹角时，视域最亮。如果矿片的双折率较大或矿片较厚，可看到对称的弧形干涉色带（图6-46）。在Bxa方向上，从中心向两边干涉色级序降低，在Bxo方向上，从中心向两边干涉色级序稍升高或相近，即Bxa方向的干涉色低于Bxo方向。
图6-45 平行光轴面切面干涉图（下部为立体图，上部为干涉图）
图6-46 平行光轴面切面干涉图
图6-47 平行光轴面切面波向图（2V=60°）
2.成因
在平行光轴面切面的波向图中（图6-47），当Bxo分别与AA、PP平行时，几乎所有的光率体椭圆半径与AA、PP平行或近于平行，在正交偏光镜间消光或近于消光，构成粗大模糊的黑十字。旋转载物台，几乎所有光率体椭圆半径都与AA、PP斜交，而且是中央部位首先斜交，故粗大黑十字从中心分裂，并迅速退出视域，整个视域明亮。为什么Bxa方向的干涉色级序低于Bxo方向?这是因为Bxa方向的双折率总是小于Bxo方向的双折率。
3.平行光轴面切面干涉图的应用
（1）当轴性已知时，可用以确定切面方向。但不能用以确定轴性，因为这种切面的干涉图与一轴晶平行光轴切面干涉图难于区分。
（2）当轴性已知时，亦可用以测定光性符号。根据黑带退出视域方向45°位置时干涉色级序较低的方向为Bxa方向，找出Bxa在干涉图中的方位后（图6-46），加入试板，根据整个视域内干涉色级序的升降变化，确定Bxa是Ng还是Np，确定光性符号。或取消锥光装置，使Bxa方向在45°位置，加入试板，观察矿片干涉色升降变化，确定Bxa是Ng或是Np，确定光性符号，但一般不用这种切面测定光性符号。
一、基本要求
1.掌握锥光的装置，学会在锥光镜下观察干涉图。
2.认识一轴晶矿物三种不同切面类型（垂直光轴、斜交光轴、平行光轴）干涉图的特征。
3.学会用一轴晶垂直光轴及斜交光轴切面干涉图测定光性符号。
二、实验内容和方法
1.掌握锥光装置和高倍镜的使用
注意事项：①下降镜筒必须从侧面观察，缓慢降到几乎挨近薄片，然后再慢慢提升镜筒调准焦距；②载物台上的薄片盖玻片必须朝上，否则在准焦时易于压碎薄片；③聚光镜切忌顶起薄片。
2.观察一轴晶垂直光轴、斜交光轴、平行光轴切面干涉图的特征
提示：注意① 黑十字的粗细；②干涉色色圈多少；③转动载物台时，黑十字、干涉色色圈的特征。
（1）石英垂直光轴切面干涉图
（2）方解石垂直光轴切面干涉图
提示：图像特点
①黑十字：黑十字交点为光轴出露点，位于视域中心，靠中心黑带较窄，越向外越宽，黑十字将视域分成四个象限。②转动载物台360°，黑十字形态不发生变化。③双折率较高及薄片厚度较大可形成干涉色色图，呈同心圆状，由内向外干涉色逐渐升高。
（3）石英斜交光轴切面干涉图
提示：图像特点
①光轴倾角较小，光轴出露点不在视域中心，但仍在视域之内，转动载物台时，黑十字交点绕视域中心作圆周运动，其黑带作上下、左右平行移动，干涉色色圈随黑十字交点移动。②光轴倾角较大，光轴出露点在视域之外，转动载物台，可见到一条黑带作上下左右平行移动，并交替出现在视域之内，干涉色色圈亦随之移动。
（4）石英平行光轴切面干涉图
提示：图像特点
①当光轴与上、下偏光镜振动方向之一平行时，视域内可见一个粗大模糊的黑十字，几乎占据整个视域。②转动载物台12°～15°，粗大黑十字从中心分裂，并迅速沿光轴方向退出视域，因为变化迅速，故称为瞬变干涉图或闪图。③当光轴方向与上、下偏光镜振动方向AA、PP成45°夹角时，视域最亮，呈现干涉色。光轴所在的对角象限干涉色低于中心部分，另外两个象限干涉色高于中心部分。
3.学会用垂直光轴及斜交光轴切面干涉图确定光性符号的正负
提示：确定一轴晶光性符号正负应依据两个原则：
（1）Ne＞No，为一轴正晶；Ne＜No，为一轴负晶。
（2）圆半径方向为Ne′，圆半径切线方向为No。
测定步骤：
（1）区分象限：一轴晶垂直光轴切面干涉图中，黑十字把视域分成四个象限，一般从右上方按逆时针方向分别命名为I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限。判断一轴晶斜交光轴切面干涉图的象限主要根据四种现象：① 黑带较细窄的部分指向光轴出露点。②干涉色等色圈凹方指向光轴出露点。③光轴出露点在右侧，顺时针旋转载物台，凡是横向黑带向下移后视域内必为Ⅱ象限，向上移动后则为Ⅲ象限；光轴出露点在下方，凡见纵向黑带向左移后视域内必为I象限，光轴出露点在上方向右移动后则为Ⅲ象限。④ 顺时针转动载物台，黑带的一端与载物台转动方向相同，该端永远靠近光轴出露点，根据光轴出露点的位置则可确定干涉图象限。
（2）确定No、Ne方向：只有象限确定后，才能判断Ne和No的方向。
一轴晶垂直光轴切面干涉图放射线的方向代表Ne′方向，同心圆切线的方向代表No的方向。
（3）插入试板：选用石膏试板或云母试板插入后，观察I、Ⅲ象限Ⅱ、Ⅳ象限干涉色升降变化，应用补色法则判断光率体椭圆半径中的Ne与No的相对大小，即可确定其光性符号的正负。
三、思考题
1.在标准厚度薄片中，方解石垂直光轴切面干涉图可见有干涉色色圈，而石英垂直光轴切面干涉图中为什么见不到干涉色色圈?
2.一轴晶垂直光轴切面和斜交光轴切面的干涉图如何区别?
3.如何确定一轴晶斜交光轴切面干涉图的象限?
实验五 锥光镜下一轴晶晶体光学性质观察
晶体光学与造岩矿物
一轴晶矿物的干涉图（Uniaxial interference figure），因切面方向不同而异，有三种主要类型，即垂直光轴切面、斜交光轴切面及平行光轴切面的干涉图。
一、垂直光轴切面的干涉图
该切片在单偏光镜下无多色性，正交偏光镜下干涉色最低，为全消光，在锥光镜下出现具有如下特点的干涉图。
1.图像特点
由一个黑十字或黑十字和同心圆干涉色色圈组成（图6-4；图版Ⅱ-1，Ⅱ-3）。
（1）黑十字由互相垂直的两个黑臂（也称消光影）组成。两黑臂分别平行上、下偏光镜振动方向AA、PP。黑十字交点为光轴出露点，位于视域中心，黑十字从中心向外呈现内窄外宽。
图6-4 一轴晶垂直光轴切面干涉图
（2）旋转物台360°，干涉图的图像不变。
（3）光程差（R）必须超过550 nm才能产生干涉色色圈。干涉色色圈的有无或多少取决于矿物的双折射率的大小和矿片的厚度。一般矿片厚度一定（如标准厚度d=0.03 mm），当双折射率较小时，仅有黑十字，而无色圈，四个象限为Ⅰ级灰的干涉色，如石英，它的Ne=1.553、No=1.544、ΔNmax=0.009，据光程差公式R=d（N1-N2）=0.03 mm×0.009=270 nm，R=270 nm，呈I级灰白的干涉色，因为Ⅰ级干涉色顶部为紫红色（R=550 nm），所以看不到干涉色色圈，只见一个黑十字。当双折射率较大时，不仅有黑十字，而且有同心圆状的干涉色色圈，从黑十字中心向边缘，干涉色级序逐渐升高，色圈变密，如方解石，它的Ne=1.486、No=1.658、ΔNmax=0.172，据光程差公式R=0.03 mm×0.172=5160 nm，因此具有相当于IX级以上的干涉色，故能见到同心圆状的干涉色色圈和黑十字。
2.成因
在垂直光轴的切面中，光轴是位于切面中央的。当锥形偏光入射时，除中央一束光波平行光轴入射外，其余光波均倾斜矿片入射，所以除中央以外其他部分均要发生双折射，其光率体切面为椭圆。
一轴晶光率体各个椭圆切面半径在空间的分布方位，可用星射球面投影获得。具体作法是把一轴晶光率体外套上一个圆球体，使圆球体中心与光率体中心重合（图6-5）。
图6-5 一轴晶常光和非常光振动方向在球面上的分布方位
图6-6 一轴晶垂直光轴切面的波向图
把垂直各个方向入射光波的光率体椭圆切面半径（Ne′、Ne和No）投影到球面上，得出各个椭圆切面半径（常光和非常光的振动方向）在球面上的分布方位。球面上经线与纬线的交点，代表各个入射光波在球面上的出露点；经线的切线方向，代表光率体椭圆半径Ne′和Ne的投影方向，即非常光的振动方向；纬线的切线方向，代表光率体椭圆半径No的投影方向，即常光的振动方向。
把球面投影结果，用正射投影的方法，投影到平面上，即可得出一轴晶不同方向切面上光率体椭圆半径（常光与非常光）的分布方位图，称波向图。一轴晶垂直光轴切面的波向图（图6-6），具有三个特点：①其中心为光轴在矿片平面上的出露点；②围绕中心的同心圆与放射线的各个交点，代表锥形光束各个入射光波在矿片平面上的出露点；③放射线（或半径）方向，代表光率体椭圆半径Ne′的方向（因为非常光的振动方向包含在入射线与光轴组成的主平面内），同心圆的切线方向，代表光率体椭圆半径No的方向（常光振动方向）（图6-7）。
（1）黑十字的成因
根据正交偏光间的消光与干涉原理：矿片上光率体椭圆半径与上、下偏光镜振动方向（AA、PP）平行的部位，消光而构成黑臂；矿片上光率体椭圆半径与上、下偏光镜振动方向（AA、PP）斜交的部位，发生干涉作用，产生干涉色。
在垂直光轴切面的波向图（图6-7）中，因东西、南北方向上的光率体椭圆半径与上、下偏光镜的振动方向（AA、PP）平行或近于平行，故在正交偏光间消光或近于消光，形成与AA、PP平行的两条黑带，二者互相垂直构成黑十字。黑十字代表消光部分（消光影）。由于光率体椭圆半径Ne′的方向呈放射线，与AA、PP夹角相等的部位消光效应相同，因而黑带中部较窄而边部较宽。
（2）干涉色色圈的成因
图6-7 一轴晶垂直光轴切面的黑十字成因
黑十字把视域分隔成四个象限（图6-8），从右上方开始按逆时针方向分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限。因矿片光率体长短半径的振动方向与上、下偏光镜的振动方向斜交，故不消光，而产生干涉色。根据光程差公式R=d（Ng-Np）可知，因为入射光波为锥形光，由中心向外，入射光波与光轴的夹角逐渐增大，双折率也逐渐增大，同时光波通过矿片的厚度距离也是越外越大，故光程差由内向外相应逐渐增加。其中与光轴夹角相等的各入射光，光程差大小相等，由此形成同心环状干涉色色圈（图6-9），干涉色色圈代表发生干涉作用的部分，且干涉色级序越外越高。
3.垂直光轴切面干涉图的应用
（1）确定轴性和切面方向
根据干涉图的图像特点，可以确定为一轴晶垂直光轴的切面。
（2）光性符号的测定
一轴晶光性符号正负的确定应依据两个原则：①Ne＞No，为一轴正晶（Ne=Ng）；Ne＜No，为一轴负晶（Ne=Np）。②放射线方向代表Ne′方向，同心圆切线方向代表No方向（图6-10）。一轴晶矿物的光性符号是根据Ne和No的相对大小来决定的。
在干涉图中Ne′与No的方向为已知，故只要插入补色器，测定出Ne′与No相对大小，即可求得光性的正负。测定时首先应认清象限内干涉色的级序，然后加入补色器，根据补色法则——同名半径平行干涉色升高，异名半径平行干涉色降低的原理（图6-11），就可测出光性的正负。现以石英垂直光轴的切面干涉图为例加以说明，图6-12A，近光轴处的色圈呈Ⅰ级灰白，从Ⅱ、Ⅳ象限加入石膏试板，结果Ⅰ、Ⅲ象限干涉色升高呈Ⅱ级蓝色（R=150+550=700 nm），Ⅱ、Ⅳ象限干涉色降低呈Ⅰ级橙黄（R=550-150=400 nm；图版Ⅱ-2），证明试板的Ng与矿片的Ne平行，试板的Np与矿片的No平行，故Ne＞No，为正光性。而方解石垂直OA切面干涉图中黑十字划分的四个象限内的干涉色级序的升降变化如Ⅱ、Ⅳ象限升高，Ⅰ、Ⅲ象限降低则为负光性（图6-12B；图版Ⅱ-4）。
在色圈多的干涉图中。加入云母试板后（图6-13），黑十字为Ⅰ级灰白。因为云母试板可使干涉色升降一个色序。在干涉色升高的两个象限内（图6-13A中的Ⅰ、Ⅲ象限）色圈向内移动一个色序，靠近黑十字交点，原为Ⅰ级灰的地方，干涉色升高变为Ⅰ级黄色；原来为Ⅰ级黄的色圈，干涉色升高变为Ⅰ级红，显示出红色色圈向内移动占据黄色色圈的位置；Ⅰ级红的色圈变为Ⅱ级蓝（即Ⅱ级蓝色色圈向内移动占据红色色圈的位置），同理，每一色圈的干涉色都升高一个色序，因此显示出整个色圈均向内移动。
图6-9 一轴晶⊥OA切面干涉色色圈的成因
图6-8 黑十字划分的四个象限
图6-10 一轴晶⊥OA切面干涉图Ne′和No的方向
在干涉色降低的两个象限内（图6-13 B中Ⅱ、Ⅳ象限）色圈向外移动一个色序，靠近黑十字交点原为Ⅰ级灰的地方，干涉色降低变为黑色；原为Ⅰ级黄的色圈，变为Ⅰ级灰，显示出向外移动。同理，每色圈都降低一个色序，因而显示整个色圈向外移动。
如果干涉色色圈多而密，加入云母试板后，色圈移动情况看不清楚，则可使用石英楔，随着石英楔的慢慢插入，在干涉色升高的两个象限内，干涉色色圈连续向内移动，在干涉色降低的两个象限内，干涉色色圈连续向外移动。
图6-11 一轴晶矿物光性符号的测定
图6-12 干涉色为Ⅰ级灰的干涉图加入石膏试板后，升高变蓝，降低变黄
图6-13 干涉色色圈多的干涉图加云母试板后，升高色圈内移（A），降低色圈外移（B）
二、斜交光轴切片的干涉图
（一）图像特点
一轴晶斜交光轴的干涉图比较常见，斜交光轴的干涉图是由于光轴与显微镜轴不平行造成的。它的图像特点是光轴出露点不在视域中心，因此出现的是黑十字的一部分与不完整的干涉色色圈。根据光轴（c轴）与切片法线夹角大小，可分为小斜切片和大斜切片干涉图。
1.小斜切片干涉图
黑十字交点（光轴出露点）不在视域中心，但仍在视域内可见（图6-14）。旋转物台时，黑十字交点绕视域中心作圆周运动，其黑臂则作上下、左右平行移动，干涉色色圈随黑十字交点移动。
2.大斜切片干涉图
当黑十字交点（光轴出露点）在视域外时（图6-15），视域内只见一条黑臂及部分干涉色色圈，转动物台，黑臂作上下、左右平行移动，并交替出现在视域内，干涉色色圈亦随之移动（图6-15）。当斜切交角很大时，黑臂变得相对模糊，转动物台黑臂呈弯曲状扫过视域（图6-16），与二轴晶任意切面干涉图不易区分，因此这种图不能用来判断轴性。
图6-14 一轴晶斜交光轴切面干涉图（光轴倾角较小）转动物台时黑带的移动规律
图6-15 斜交光轴切面干涉图（光轴倾角较大），转动物台时黑带的移动规律
图6-16 一轴晶斜交光轴切面的干涉图（光轴倾角很大）
（二）斜交光轴切面干涉图的应用
1.当光轴倾角不很大时，可以确定轴性及切面方向
2.测定光性符号
当黑十字交点在视域内时，测定光性符号的方法与垂直光轴切面干涉图的方法相同。
如果黑十字交点在视域之外时，转动载物台：
（1）确定象限：黑十字把视域划分成四个象限，一般从右上方按逆时针方向给予命名为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限。判断斜交光轴切面干涉图的象限名称主要根据四种现象：①黑带细的部分指向光轴出露点。②等色圈凹向光轴出露点。③当黑带处于图6-15各种位置时，顺时针旋转载物台，凡是横向黑带向下移后视域内必为Ⅱ象限（图6-15Ⅰ），向上移动后则为Ⅳ象限（图6-15Ⅲ）；凡见纵向黑带向左移后必为Ⅰ象限（图6-15Ⅱ），向右移后则为Ⅲ象限（图6-15Ⅳ）。④顺时针转动载物台，黑带的一端移动与物台转动方向相同称为顺端，该顺端永远靠近光轴出露点，根据光轴出露点的位置便可确定象限（图6-15）。
（2）确定No，Ne′方向：只有象限名称确定后，才能推断Ne和No的振动方向。
放射线的方向——代表Ne′的方向；
同心圆切线的方向——代表No的方向（图6-10）。
（3）判断光性正负：Ne＞No为一轴晶正光性，Ne＜No为一轴晶负光性。选用石膏试板或云母试板插入后，观察Ⅰ、Ⅲ象限和Ⅱ、Ⅳ象限干涉色升降变化，应用补色法则判断平行试板长边方向，即干涉图半径方向的Ne是Ng还是Np，便可定出它是正光性还是负光性（图6-17）。
图6-17 一轴晶斜交光轴切面干涉图上光性符号的测定
三、平行光轴切面的干涉图
平行光轴切面具有最大双折射率ΔNmax=｜Ne-No｜，因而在正交偏光镜下呈现最高的干涉色，在单偏光镜下，当Ne与下偏光振动方向平行时，可以测得Ne的折射率和颜色；当No与下偏光振动方向平行时，可以测得No的折射率和颜色；当光轴位于上下偏光的45°位置时，可以在正交偏光或锥光系统下测得光性正负。
1.图像特点
（1）当光轴与上、下偏光镜振动方向之一平行时，为一个粗大模糊的黑十字，几乎占据整个视域（图6-18，图6-19A）。
图6-18 一轴晶平行光轴切面的干涉图（上部为干涉图，下部为立体图）
图6-19 一轴晶平行光轴切面的干涉图
（2）旋转载物台12°～15°，粗大黑十字从中心分裂，并沿光轴方向迅速退出视域，因为变化迅速，故称为闪图或瞬变干涉图。
（3）旋转载物台使光轴方向与上、下偏光镜振动方向成45°位置时，视域最亮。如果矿物的双折率较大，视域内则出现对称的弧形干涉色色带（图6-19B）。在光轴方向上，干涉色级序由中心向相对两个象限逐渐降低；在垂直光轴的方向上，干涉色级序从中心向相对两个象限逐渐升高。如果矿物双折率较低，则不出现弧形干涉色带，整个视域为Ⅰ级灰白干涉色。
2.成因
在平行光轴切面的波向图（图6-20）中，当光轴与下、上偏光镜振动方向之一平行时，绝大部分光率体椭圆半径与上、下偏光镜振动方向平行或近于平行（小圆内），根据消光、干涉原理，在正交偏光镜下呈消光或近于消光，形成粗大黑十字。稍转载物台一个小角度，大部分光率体椭圆半径与上、下偏光镜振动方向斜交，特别是视域中心的光率体椭圆半径首先与上、下偏光镜振动方向斜交，因此粗大黑十字首先从中心分裂，并沿光轴方向迅速退出视域，视域变亮。当光轴与上、下偏光振动方向成45°位置时，大部分光率体椭圆半径也与上、下偏光振动方向成45°角，此时，视域最明亮，出现干涉色。如果矿物的双折率较大，在光轴方向上由中心向两边，光率体椭圆切面短半径No不变，而长半径Ne′逐渐变短（图6-21），因而双折率逐渐变小。又因矿片厚度小，视域较小，矿片厚度向外的加大不足以抵消双折率的影响。因此，光轴方向上由中心向两边的光程差逐渐减小，相应的干涉色级序逐渐降低。在垂直光轴的方向上，由中心向两边，光率体椭圆切面半径Ne、No不变（图6-21），双折率相等。但因矿片厚度向外的增大而引起光程差向外的增大，相应的干涉色级序由中心向两边逐渐升高。
3.光性符号的测定
粗大黑十字分裂退出视域的方向，即是光轴方向，使光轴方向与上、下偏光振动方向成45 °位置，插入石膏试板或云母试板，检查光轴方向Ne是Ng还是Np，即可测定光性符号的正负（图6-22）。然而一轴晶闪图形态与二轴晶⊥Bxo切面的干涉图、∥AP切面的干涉图很难区分，所以一般不用来测定光性符号正负。但常用其来寻找平行光轴的切面方向，测定Ne和No的颜色、主折射率、最大双折率及最高干涉色级序。
图6-20 一轴晶平行光轴切面的波向图
图6-21A 一轴晶正光性晶体平行光轴切面在0°位置时光率体椭圆长、短半径及双折率大小变化示意图
图6 21B 一轴晶正光性晶体平行光轴切面在45°位置时光率体椭圆长、短半径及双折率大小变化示意图
图6-22 一轴晶平行光轴切面干涉图中光性符号的测定
斜交光轴切片的干涉图
转动物台，黑带弯曲，当光轴面（AP）与上、下偏光镜振动方向成45°夹角时，弯曲黑带顶点不在视域中心。如果光轴倾角不大，弯曲黑带顶点仍在视域内（图6-48B、C），如果光轴倾角较大，弯曲黑带顶点不在视域内（图6-42F,H）。（二）斜交光轴切片干涉图的应用 1.确定轴性及切片方向 2.测定光性符号...
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