晶体光学的光波的相速度和光线速度

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单色平面光波波阵面沿其法线方向传播的速度称为光波的相速度。光波的能量传播速度称为光线速度。人们眼睛观察到的光线传播方向就是光线速度方向。

对于非磁性单晶，平面光波的相速度在垂直于电位移D和磁场强度H的方向上,而光波的能量传播方向垂直于H和电场强度E。各向异性光学媒质的介电常数是一个二阶张量，D和E一般不平行，所以相速度v和光线速度vr的方向一般也不一致，其间的夹角α称为离散角,它是相速度（或光线速度）的方向和D(或E)的方向的函数（图1）。相速度和光线速度的数值一般也不相等，两者间的关系为 v=vrcosα。

光在真空中的传播速度 с与它在各向异性光学媒质中某方向的相速度v之比称为该方向的折射率,类似地，с与某方向的光线速度之比nr=с/vr，称为该方向的光线折射率。

光学晶体的介绍

玉石晶体光学鉴定的内容比较简单，主要包括玉石的显微结构、矿物成分以及主要矿物的光性特征等。宝石的晶体光学鉴定首先要确定宝石是晶体还是非晶体。在目前流通领域中的宝石，除欧泊、火山玻璃、琥珀和人造玻璃等少数品种属非晶体外，绝大多数宝石均为晶体。在确定宝石为晶体后，就可根据晶体的光性方位确定其晶族和晶系，然后观察宝石的颜色、色散、光泽、透明度、多色性及一些特殊光学效应。此外，还可采用专用仪器观察宝石内部包裹体、解理纹、生长线、双晶纹和色带等，测定宝石的折射率(双折射现象)和吸收光谱，确定轴性(一轴晶还是二轴晶)和光性符号(正光性还是负光性)。

目前，宝玉石市场上存在有用非宝玉石原料(如玻璃和塑料等)经过人工磨蚀而仿制成天然宝玉石(仿宝玉石)或用低档宝玉石充当高档宝玉石(仿宝玉石或似宝玉石)的现象。此外，还有用合成宝玉石冒充天然优质宝玉石的。因此，宝玉石晶体光学鉴定首先要区分的是 “真宝玉石”还是 “仿宝玉石”或 “似宝玉石”? 是 “天然宝玉石”还是“合成宝玉石”?

(1)对于用非宝石原料制成的 “仿宝石”，鉴定内容主要是它们的光学均质性，包括多色性、闪突起、消光类型(全消光)和干涉图等。

(2)对于用低档宝石充当高档宝石而制成的 “仿宝石或似宝石”，鉴定内容主要是它们在折射率、颜色、多色性、干涉色、轴性和光性符号等特征上与真宝石的不同或差异(对于相似玉石，主要观察其矿物组成差异)。

(3)对于矿物熔融玻璃制成的仿宝石，鉴定内容仍然主要是它们的光性均质性。虽然它们的化学成分与相应宝石相同，但晶体结构无序化，光学性质表现为玻璃质的均质性。

(4)人工合成宝石(如合成红宝石、合成蓝宝石和合成祖母绿等)与天然宝石不仅化学成分相近，而且晶体结构和光学性质也十分相似。因此，对于合成宝石的晶体光学鉴定必须考虑生长纹和包裹体这两个方面的特征: ① 生长纹。天然宝玉石的生长纹是平直的，而合成宝玉石的生长纹是弯曲的。如天然红宝石、蓝宝石的生长纹平直，交角 60°，为六边形环带; 而合成红宝石、蓝宝石的生长纹有的呈弧形，有的呈锯齿状、波浪状和圣诞树枝状等; ② 包裹体。合成宝石与天然宝石中的包裹体无论在成分上还是在形态及分布特征上都有差别。天然宝石中的包裹体，气、液、固相并存，固相为天然矿物; 合成宝石中包裹体以气相为主，固相成分与合成时的用料和炉体成分有关。天然宝石中的包裹体的分布一般与晶体方位有关，而合成宝石的包裹体分布不均匀，沿弯曲生长线分布。因此，区分天然宝石和合成宝石，重点要对包裹体进行系统晶体光学鉴定，除确定包裹体矿物的种类和名称外，还要注意它们的分布特征。另外，有些合成宝玉石的特殊光学性质也是一种鉴定特征，如自然界没有蓝色和绿色的水晶，人工合成才能形成蓝水晶和绿水晶。

光学晶体(optical crystal)用作光学介质材料的晶体材料。主要用于制作紫外和红外区域窗口、透镜和棱镜。按晶体结构分为单晶和多晶。由于单晶材料具有高的晶体完整性和光透过率，以及低的输入损耗，因此常用的光学晶体以单晶为主。

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