晶体光学：光性均质体与非均质体

自然界中的物质根据其光学性质特征，可划分为光性均质体（Optical isotropic substance）和光性非均质体（Optical anisotropic substance）两大类，光波在这两类物质中的传播特征各不相同。

（一）光性均质体

光性均质体，又简称均质体，包括一切非晶质的物质（如火山玻璃、树胶、浸油等）和等轴晶系的矿物（如萤石、石榴石、金刚石等）。均质体都是各向同性的介质，其光学性质在各个方向上是相同的，光波在均质体中传播无论沿什么方向振动，其传播速度和相应的折射率都是固定不变的，因而在三维空间任何方向折射率都相同，例如萤石只有一个固定的折射率1.434，金刚石也只有一个固定的折射率2.434。光波进入均质体中，不发生双折射，也不改变入射光波的振动特点和振动方向。入射光若为各方向振动的自然光，折射后仍为自然光；入射光若为固定方向振动的偏光，折射后仍为偏光，而且其振动方向也不改变。

（二）光性非均质体

光性非均质体，又简称非均质体，包括除等轴晶系以外的其余六个晶系的所有矿物，如石英、方解石、锆石、刚玉、绿柱石、橄榄石、角闪石、云母、长石等。绝大多数透明造岩矿物和宝玉石矿物都是光性非均质体，因此光性非均质体是晶体光学研究的重点。

光性非均质体都是各向异性的介质，其光学性质随方向不同而异。光波在光性非均质体中传播具有以下几个特征。

（1）光波在非均质体中传播，其传播速度一般都随光波振动方向不同而发生变化，因而其相应的折射率也随振动方向不同而改变，即非均质体具有许多个折射率。每一种具体的介质，其各个方向的折射率有一个固定的变化范围，例如石英的折射率范围是1.544～1.553，方解石的折射率范围是1.486～1.658。(www.xing528.com)

（2）光波进入非均质体时，除特殊方向以外，都要发生双折射（Duble refraction）和偏光化，分解为两种偏光。这两种偏光的振动方向互相垂直，传播速度各不相同，相应的折射率也不相等，传播速度较快的偏光其折射率较小，传播速度较慢的偏光其折射率较大。这两种偏光的折射率的差值称为双折射率（Birefringence），简称双折率（一些较老的文献中也称重折率）。

（3）非均质体中都有一个或两个特殊方向，当光波沿这种特殊方向传播时不发生双折射，也不改变入射光波的振动特点和振动方向，这种特殊方向称为光轴（Optic axis），以符号“OA”表示。中级晶族（六方晶系、四方晶系、三方晶系）的晶体中只有一个这种特殊方向，且与结晶轴c轴方向一致，故称为一轴晶（Uniaxial crystal）；低级晶族（斜方晶系、单斜晶系、三斜晶系）的晶体中有两个这种特殊方向，故称为二轴晶（Biaxial crystal）。通常所说的矿物的轴性，就是指该矿物属于一轴晶或是二轴晶。

自然界中的一切物质，其光学性质与结晶物质晶系的关系见表1-1。

表1-1　光性均质体与光性非均质体