矿物的物理性质光学性质公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件.pptx

工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程第五章矿物物理性质序言矿物物理性质取决于矿物本身化学成份和内部结构。不同种矿物，因为其成份和结构不同，物理性质不同，能够借助物理性质差异来识别矿物。不同矿物其形成条件不同，其物理性质往往发生微细改变，为此可为人们提供矿物成因方面信息。第1页第1页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程矿物物理性质有着广泛应用：如利用矿物物理性质有着广泛应用：如利用刚玉高硬度刚玉高硬度作为研作为研磨材料；利用磨材料；利用石英压电性石英压电性在电子工业中作振荡元件，重晶在电子工业中作振荡元件，重晶石因石因密度大密度大可作为钻井泥浆加重剂。可作为钻井泥浆加重剂。伴随近代科学发展，矿物广泛地进入了新技术领域，尤伴随近代科学发展，矿物广泛地进入了新技术领域，尤其是一些尖端科学技术发展，都需要含有一些含有特殊性其是一些尖端科学技术发展，都需要含有一些含有特殊性能矿物材料。能矿物材料。如如冰洲石冰洲石因可取得偏振光而成为因可取得偏振光而成为激光偏光材料激光偏光材料;石墨石墨因因相对密度小，耐高温相对密度小，耐高温，在航空、航天工业，在航空、航天工业用作轻质材料用作轻质材料。因此，研究矿物性质将大大增进国民经济和高科技发展。因此，研究矿物性质将大大增进国民经济和高科技发展。第2页第2页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程一、矿物光学性质一、矿物光学性质 矿物光学性质指矿物矿物光学性质指矿物对光线吸取、反射和折射时对光线吸取、反射和折射时所表所表现各种性质，以及由矿物现各种性质，以及由矿物晶体裂隙晶体裂隙引起光线引起光线干涉和散射干涉和散射等等现象。现象。其光学性质包括矿物其光学性质包括矿物颜色、条痕、光泽和透明度颜色、条痕、光泽和透明度等等。1 1矿物颜色矿物颜色 矿物颜色最明显、最直观矿物颜色最明显、最直观，对可见光进行对可见光进行选择性吸取选择性吸取是矿物呈现颜色主要原因。是矿物呈现颜色主要原因。第3页第3页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程可见光波波长约在390一760nm之间，波长由长至短依次显示红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色；可见光混合色就是白色。不同颜色光波，用不同波长来表示，单位为纳米(nm），或用波数(cm-1)表示；假如以能量表示时，则用电子伏待(ev)表示。波数是每厘米波长数目，其数值等于波长倒数。以波数表示波长时，能够直接转换为能量单位。1cm-12.859cal=1.2410-4eV(1cal=4.1868J）;1ev=8066cm-1=1.60218910-19J)。第4页第4页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程第5页第5页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程 2 2、矿物呈色机理、矿物呈色机理 矿物受白光照射时，对光产生矿物受白光照射时，对光产生吸取、反射和透射吸取、反射和透射等各等各种光学现象。种光学现象。假如矿物对光假如矿物对光所有吸取所有吸取，矿物，矿物呈黑色呈黑色；假如矿物对白光中所有波长色光假如矿物对白光中所有波长色光均匀吸取均匀吸取，则矿物，则矿物呈灰呈灰色色，基本上都不吸取则为无色或白色基本上都不吸取则为无色或白色。假如矿物只假如矿物只选择吸取选择吸取一些波长色光，而透过或反射出另一些波长色光，而透过或反射出另一些色光，则矿物就呈现相应颜色。一些色光，则矿物就呈现相应颜色。矿物所吸取颜色和观测到光颜色之间存在矿物所吸取颜色和观测到光颜色之间存在互补关系互补关系（如（如表表H H一一4141）。第6页第6页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程第7页第7页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程 3 3、矿物呈色机理、矿物呈色机理（1 1）过渡金属离子内部电子跃迁过渡金属离子内部电子跃迁 含过渡型离子矿物含过渡型离子矿物呈色主要方式。呈色主要方式。在过渡金属元素晶体结构中，阳离子都含有在过渡金属元素晶体结构中，阳离子都含有未填满未填满d d或或f f电子亚层电子亚层。（。（铁电子构型:1s22s22p63s23p63d64s2）过渡金属离子周围过渡金属离子周围配位阴离子配位阴离子(配位体配位体)可视为可视为点电荷点电荷，在这些点电荷静电场作用下，本来属于同一能级在这些点电荷静电场作用下，本来属于同一能级d d或或f f亚层亚层将发生分裂将发生分裂，使离子外层电子轨道重新排列，使离子外层电子轨道重新排列，为维持新轨为维持新轨道状态，需要吸取一定波长可见光道状态，需要吸取一定波长可见光，晶体因此呈色。，晶体因此呈色。第8页第8页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程 注解：注解：1.1.在这个过程中，电子是在同一个离子内部轨道间跃迁在这个过程中，电子是在同一个离子内部轨道间跃迁(即即d-dd-d跃迁或跃迁或f-ff-f跃迁跃迁)，并不是从一个离子向另一个离，并不是从一个离子向另一个离子跃迁，故称子跃迁，故称离子内部电子跃迁离子内部电子跃迁。实例：实例：红宝石红宝石(含铬刚玉含铬刚玉A1A12 2O O3 3)，在其晶体结构中，在其晶体结构中，A1A13+3+被被CrCr3+3+代替，代替，Cr3+Cr3+在畸变八面体中受到配位阴离子在畸变八面体中受到配位阴离子O2-O2-作作用用，发生，发生d-dd-d跃迁，其能量差跃迁，其能量差相应于篮绿色光所含有能量相应于篮绿色光所含有能量，自然光照射时，自然光照射时，吸取蓝绿色光，故呈红色吸取蓝绿色光，故呈红色。2.2.过渡型元素主要是过渡型元素主要是TiTi、Cr Cr、V V、MnMn、FeFe、CoCo、Ni)Ni)，及及CuCu、TRTR和和U U等离子，等离子，都可使矿物呈色都可使矿物呈色，故称，故称色素离子。色素离子。第9页第9页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程注解：1.同种离子在不同矿物中可呈不同颜色。这是因为轨道分裂产生分裂能不但取决于过渡型金属离子种类，而巳与周围阴离子种类以及由这些阴离子组成配位多面体形状相关。2.惰性气体型离子所组成矿物，通常无色。这是因为惰性气体型离子P轨道同其最邻近空轨道间能量差值远比可见光能量为大，其电子在可见光能量作用下，不能被激发，不发生跃迁，从而可见光不能被吸取，因此矿物无色。第10页第10页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程(2)离子间电子转移在矿物晶体结构中，组成共同分子轨道离子之间在一定能量光波作用下，电子能够从一个离子轨道跃迁到另一个离子轨道上，这种发生在不同离子之间电子跃迁称为电子转移(或电荷转移)。伴伴随电子转移，矿物对可见光有很强吸取，使矿物展现不同颜色。实例：蓝闪石晶体中存在着金属离子Fe2+和Fe3+之间电子转移而呈蓝色；石墨晶体结构中碳原子组成六方网层，层内电子能够或多或少地自由转移，造成强光吸取呈黑色。第11页第11页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程(3)能带间电子跃迁-带隙跃迁依据能带理论，晶体中电子按照能量高低不同分别位于各能带中，其描述能带模型有两种：其一，能带下部被电子占满，为满带（或称价带），能量较低；能带上部没有被电子占满，为导带，其中电子能量较高；二者之间是禁带，禁带宽度随矿物键性不同而不同;其二，价带与导带部分重合，中间没有禁带。第12页第12页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程第13页第13页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程当自然光经过矿物时，矿物吸取能量，电子从满带向导带跃迁，所需能量取决于禁带宽度，即满带顶部与导带底部间能量差，（能量间隔），以Eg表示。不同矿物因为禁带宽度不同而展现各种颜色。q 当当矿物禁带宽度窄矿物禁带宽度窄(Eg(Eg 1.77eV)1.77eV)，甚至价带与导带，甚至价带与导带重叠（重叠（Eg Eg 0ev0ev）时，）时，能量间隔均比可见光能量小能量间隔均比可见光能量小。可。可见光中各种色光都能够使电子跃迁，见光中各种色光都能够使电子跃迁，各种波长可见光被大各种波长可见光被大量吸取，矿物不透明。量吸取，矿物不透明。第14页第14页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程跃迁到导带上电子不稳定，又极易回到满带上，返回时电子大部分能量以可见光形式辐射，此时矿物含有很强反射能力，使晶体含有金属颜色和金属光泽。假如矿物对各种色光大致均匀地吸取并再辐射时，依据反射率大小不同，分别可展现银白、锡白、钢灰、铬灰、铁黑等金属颜色。实例：自然金属元素Eg0ev，如自然金、自然铜；部分硫化物(如黄铁矿、方铅矿)Eg1.7eV。第15页第15页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程q 当矿物当矿物禁带宽度中档禁带宽度中档(1.773.10ev)(1.773.10ev)时，时，能量间隔在能量间隔在可见光区范围内可见光区范围内，矿物可，矿物可选择吸取能量选择吸取能量比本身比本身EgEg大各种大各种色光，使电子跃迁而呈色。色光，使电子跃迁而呈色。如辰砂如辰砂Eg Eg 2.0 ev2.0 ev，能选择吸取黄、绿、青、蓝、，能选择吸取黄、绿、青、蓝、紫色光，紫色光，透过橙、红色光而呈红色。透过橙、红色光而呈红色。q当当矿物禁带宽度大矿物禁带宽度大(Eg(Eg 3.10ev)3.10ev)时，其能量间隔比时，其能量间隔比可见光能量大。可见光能量大。在在正常情况下正常情况下，可见光范围内能量都不能使电子跃迁可见光范围内能量都不能使电子跃迁，光不能被吸取光不能被吸取而大部分透过，矿物呈无色透明而大部分透过，矿物呈无色透明，如无色如无色透明金刚石，其透明金刚石，其Eg Eg 5.5ev5.5ev。第16页第16页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程第17页第17页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程辰砂辰砂第18页第18页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程辰砂世界辰砂世界第19页第19页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程注解：注解：对于一些纯净矿物，由于能带间隔较大，本身不呈对于一些纯净矿物，由于能带间隔较大，本身不呈现颜色，但假如现颜色，但假如含有杂质元素含有杂质元素(激活剂激活剂)，在禁带中可形成在禁带中可形成局部能级，减少其能带间隙，使矿物颜色发生改变。局部能级，减少其能带间隙，使矿物颜色发生改变。实例：如金刚石含实例：如金刚石含N N时呈黄色时呈黄色，含含B B时则呈蓝色时则呈蓝色。(4)(4)色心色心 由于由于各种物理各种物理-化学原因化学原因影响，在影响，在晶体局部范围晶体局部范围内，内，质质点排列偏离严格周期性重复规律点排列偏离严格周期性重复规律，形成，形成晶格缺点晶格缺点。色心概念：色心概念：晶体中能选择吸取可见光而使晶体呈色晶体中能选择吸取可见光而使晶体呈色点缺点缺点点称色心。色心类型诸多，最常见是称色心。色心类型诸多，最常见是F F心和心和V V心心。第20页第20页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程F F心心 F F心是晶体结构中由于心是晶体结构中由于阴离子缺位而引起阴离子缺位而引起。阴离子缺位。阴离子缺位时，空位成为一个带正电荷中心，它能捕获电子，并将之时，空位成为一个带正电荷中心，它能捕获电子，并将之束缚于该空位，束缚于该空位，该种电子呈激发态，能吸取某种波长色光该种电子呈激发态，能吸取某种波长色光而使晶体呈色而使晶体呈色。因此，因此，F F心是由心是由一个阴离子空位和一个受此空位电场束一个阴离子空位和一个受此空位电场束缚电子构成，又称电子心缚电子构成，又称电子心。第21页第21页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程F F心是由心是由一个阴离子空位和一个受此空位电场束缚电子构成一个阴离子空位和一个受此空位电场束缚电子构成，又称为电子心。萤石就是又称为电子心。萤石就是由于存在由于存在F F心心而呈而呈紫色紫色。第22页第22页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程萤石萤石第23页第23页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程V心晶体结构中因为阳离子缺位而产生。晶体中缺乏一个阳离子，等于附近增加了一个负电荷，附近一个阴离子必须成为“空穴”才干保持静电平衡。因此，V心是由一个阳离子空位捕捉一个“空穴”所组成，又称空穴心，是F心反型体。注解1：在同一个矿物晶体中，假如同时存在不同色心，且数量亦不相同时，将会产生不同颜色，故一些晶体可展现各种颜色，如萤石。第24页第24页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程萤石萤石第25页第25页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程第26页第26页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程第27页第27页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程注解注解2 2 由于矿物由于矿物成份、结构、键型非常复杂成份、结构、键型非常复杂，引起矿物颜色，引起矿物颜色改变原因也是非常复杂，改变原因也是非常复杂，矿物颜色往往是各种呈色机理所矿物颜色往往是各种呈色机理所产生总效应产生总效应。实例：蓝宝石蓝色（含少许实例：蓝宝石蓝色（含少许铁、铁、钛钛刚玉），其蓝色机理刚玉），其蓝色机理是是d-dd-d跃迁和离子间电子转移综合作用跃迁和离子间电子转移综合作用引起。引起。第28页第28页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程第29页第29页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程第30页第30页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程第31页第31页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程(5)物理光学效应物理光学效应 由于光由于光反射、干涉反射、干涉等物理原因能使矿物呈色，包括等物理原因能使矿物呈色，包括晕色、锖色、晕色、锖色、变彩变彩等等。晕色晕色 一些一些透明矿物透明矿物表面常呈现出一个表面常呈现出一个彩虹般彩虹般色带称为色带称为晕色晕色；实例：云母、方解石、石英。这主要实例：云母、方解石、石英。这主要由于透明矿物内部由于透明矿物内部解理面或裂解理面或裂隙面对光连续反射隙面对光连续反射，引起光，引起光干涉干涉而产生而产生。锖色锖色 一些一些不透明矿物不透明矿物，因风化，因风化表面产生氧化薄膜表面产生氧化薄膜，引起，引起反射光干涉反射光干涉作用作用，使矿物表面呈现各种颜色称为锖色。，使矿物表面呈现各种颜色称为锖色。实例：实例：斑铜矿斑铜矿含有独特、色彩斑驳含有独特、色彩斑驳蓝、绽、紫色蓝、绽、紫色，可作为鉴定特性，可作为鉴定特性。第32页第32页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程变彩一些透明矿物因为内部有微细叶片状包裹体，对光发生反射和干涉，在转动时或沿不同角度观测，可展现不同颜色改变称为变彩。注解：1.在矿物学中，矿物颜色分为自色、他色、假色。自色是指由矿物本身固有成份、结构所决定颜色。他色是由矿物中含机械杂质、气液包裹体（红色方解石）等所引发颜色。假色是由物理光学效应而产生颜色，如上所述晕色、锖色、变彩等。第33页第33页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程晕色晕色 锖色锖色 变彩变彩 第34页第34页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程你知道么？石英（紫色、烟黄色、烟褐色、玫瑰色烟灰色黑色）石英因粒度、颜色、包裹体等不同而有许多变种。无色透明石英称为水晶，紫色水晶俗称紫晶，烟黄色、烟褐色至近黑色俗称茶晶、烟晶或墨晶，玫瑰红色俗称芙蓉石；呈肾状、钟乳状隐晶质石英称石髓，具不同颜色同心条带结构晶腺叫玛瑙，玛瑙晶腺内部有显著可见液态包裹体俗称玛瑙水胆，细粒微晶组成灰色至黑色隐晶质石英称燧石，俗称火石。第35页第35页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程2 2矿物条痕矿物条痕 矿物条痕是指矿物条痕是指矿物新鲜表面在白色无釉瓷板矿物新鲜表面在白色无釉瓷板上刻划后，上刻划后，留下留下粉末颜色粉末颜色。注解注解1 1 矿物条痕能够矿物条痕能够消除假色，削弱他色消除假色，削弱他色，比矿物颜色更稳比矿物颜色更稳定定。在鉴定。在鉴定各种彩色或金属色矿物各种彩色或金属色矿物时，条痕色是主要鉴定时，条痕色是主要鉴定特性之一。特性之一。注解注解2 2 对对浅色矿物浅色矿物，条痕色皆为白色或灰白色，则毫无鉴定意义。，条痕色皆为白色或灰白色，则毫无鉴定意义。注解注解3 3 有些矿物有些矿物由于类质同象混入物由于类质同象混入物影响，会使条痕发生改变。影响，会使条痕发生改变。依据条痕色微细改变，可依据条痕色微细改变，可大体理解矿物成份大体理解矿物成份。第36页第36页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程雌黄雌黄(金黄色金黄色)赤铁矿赤铁矿(红棕色红棕色)铬铅矿铬铅矿(黄色黄色)矿物颜色矿物颜色第37页第37页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程黄铜矿黄铜矿(铜黄色铜黄色)辰砂辰砂(红色红色)辉钼矿辉钼矿(灰色灰色)第38页第38页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程3.3.矿物颜色描述办法矿物颜色描述办法1 1）采用原则色谱描述采用原则色谱描述 使用使用红、橙、黄、绿、蓝、紫以及白、灰、黑色红、橙、黄、绿、蓝、紫以及白、灰、黑色描述描述矿物颜色，矿物颜色，或依据实际情况加上形容词或依据实际情况加上形容词，如浅绿色、墨绿，如浅绿色、墨绿色等；色等；2 2）类比描述法类比描述法 与与常见实物颜色相类比常见实物颜色相类比：如描述含有如描述含有非金属光泽矿物非金属光泽矿物颜色时用颜色时用桔红色、橙黄色、桔红色、橙黄色、孔雀绿孔雀绿。描述含有描述含有金属光泽矿物金属光泽矿物颜色时，颜色时，常与金属颜色类比常与金属颜色类比：如如锡白色、铅灰色、铜红色、金黄色锡白色、铅灰色、铜红色、金黄色等；等；第39页第39页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程3 3）混合色描述法（二名法）混合色描述法（二名法）因有诸多矿物往往呈现两种颜色混合色，因有诸多矿物往往呈现两种颜色混合色，可用两种色谱可用两种色谱颜色来命名颜色来命名，主要颜色写在后面，次要色调写在前主要颜色写在后面，次要色调写在前面面，如黄绿色，以绿色为主。如黄绿色，以绿色为主。注意：注意：在颜色描述过程中，在颜色描述过程中，应注意区别新鲜面与风化面颜色应注意区别新鲜面与风化面颜色，应着重观测和描述应着重观测和描述新鲜面上新鲜面上颜色：颜色：区别金属色与非金属区别金属色与非金属色。色。第40页第40页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程4矿物透明度矿物透明度是指矿物透过可见光程度。矿物透射系数（Q）：设投入矿物光线强度为I，当透过1cm厚矿物后，其透射光强度为I0，则I。I比值称为透射系数。注解：关于矿物透明度透射系数大，矿物透明；反之，矿物半透明或不透明。矿物透明与不透明是相正确；在研究矿物透明度时，应以同一厚度为准。根据矿物在岩石薄片(其原则厚度为0.03mm)中透光程度，矿物透明度可分为：第41页第41页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程 透明透明 ：矿物在矿物在0.03mm0.03mm厚薄片上能透光，如石英、厚薄片上能透光，如石英、长石、角闪石。长石、角闪石。半透明半透明 :矿物在矿物在0.03mm0.03mm厚薄片上透光能力较弱，如辰厚薄片上透光能力较弱，如辰砂、锡石。砂、锡石。不透明不透明 :矿物在矿物在0.03mm0.03mm厚薄片上不能透光，如方铅矿、厚薄片上不能透光，如方铅矿、黄铁矿、磁铁矿。黄铁矿、磁铁矿。矿物透明度取决于矿物矿物透明度取决于矿物化学成份和内部价键类型化学成份和内部价键类型。矿物中矿物中包裹体、气泡、杂质、裂隙及矿物集合方式包裹体、气泡、杂质、裂隙及矿物集合方式等也等也影响矿物透明度。影响矿物透明度。第42页第42页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程透明透明 半透明半透明 不透明不透明第43页第43页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程对于不透明矿物；对于不透明矿物；对于透明矿物，对于透明矿物，吸取系数吸取系数(K)(K)很小很小，可略去不计，故，可略去不计，故5 5矿物光泽矿物光泽 指指矿物表面对光反射能力矿物表面对光反射能力，用反射率（，用反射率（R R）表示。）表示。反反射率：射率：指反射光强度指反射光强度(I(IR R)与垂直入射到矿物光面时光强与垂直入射到矿物光面时光强度度(I(I。)比值，即比值，即R=IR=IR RI I。1 1）矿物反射率计算办法）矿物反射率计算办法 其大小主要取决于其大小主要取决于折射率折射率(N)(N)和吸取系数和吸取系数(K)(K)大小大小第44页第44页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程2 2）矿物光泽分级矿物光泽分级 依据反射率大小，光泽分为四级，即依据反射率大小，光泽分为四级，即金属光泽、半金金属光泽、半金属光泽、金刚光泽和玻璃光泽属光泽、金刚光泽和玻璃光泽，后三者又统称为后三者又统称为非金属非金属光泽光泽。各光泽等级详细特性下列：各光泽等级详细特性下列：金属光泽金属光泽 R R2525，呈金属般光亮。条痕黑色、灰黑、绿黑，呈金属般光亮。条痕黑色、灰黑、绿黑或金属色，不透明。或金属色，不透明。第45页第45页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程 半金属光泽半金属光泽 R R25192519，呈，呈弱金属般光亮弱金属般光亮，不透明。条痕深彩，不透明。条痕深彩色色(棕色、褐色棕色、褐色)。如铬铁矿、黑钨矿。如铬铁矿、黑钨矿。金刚光泽金刚光泽 R R19101910，如同金刚石般光亮。条痕为浅色，如同金刚石般光亮。条痕为浅色(浅黄、浅黄、桔黄、桔红桔黄、桔红)或无色，透明或无色，透明-半透明。半透明。如金刚石、辰砂、雌黄。如金刚石、辰砂、雌黄。玻璃光泽玻璃光泽 R R10-410-4，如同玻璃般光亮。条痕无色或白色，透，如同玻璃般光亮。条痕无色或白色，透明。如石英、长石、方解石。明。如石英、长石、方解石。第46页第46页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程注解：矿物表面光滑程度和集合方式不同，会使光泽发生改变。假如矿物表面不平整或因集合体影响，使光产生多次折射和散射，形成一些特殊光泽，其光泽类型普通可与一些实物类比。如：珍珠光泽矿物光泽如同珍珠表面或蚌壳内壁那种柔和光泽，如石膏、云母极完全解理面上含有珍珠光泽。丝绢光泽透明矿物呈纤维状集合体时，表面呈丝绢状光泽。如石棉、纤维石膏等。第47页第47页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程油脂光泽、松脂光泽和沥青光泽油脂光泽、松脂光泽和沥青光泽 无色透明无色透明矿物其断口具矿物其断口具油脂光泽油脂光泽，如石英；，如石英；黄色黄色-黄褐色黄褐色矿物其断口为矿物其断口为松脂光泽松脂光泽，如雄黄；，如雄黄；黑色矿物黑色矿物断口则为断口则为沥青光泽沥青光泽，如铀矿。，如铀矿。土状光泽土状光泽 普通是普通是粉末状或土状集合体粉末状或土状集合体矿物，表面光泽暗谈如矿物，表面光泽暗谈如土土 如高岭石、褐铁矿等。如高岭石、褐铁矿等。第48页第48页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程金属光泽金属光泽半金属光泽半金属光泽 金刚光泽金刚光泽玻璃光泽玻璃光泽 第49页第49页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程6.矿物发光性发光性是指矿物受外来能量激发，发出可见光性质。依据发光激发源不同，分为：光致发光，如可见光、红外光和紫外光等激发；阴极射线发光，如电子束激发；辐射发光，如x射线、射线等激发；热致发光，如热能激发；其它激发源：电致发光，摩擦发光，化学发光等。依据发光连续时间长短分为荧光和磷光。发光体一旦停止受激，发光现象马上消失，称为荧光；假如停止激发后，发光体仍连续发光则称为磷光。能发出荧光或磷光物体分别为荧光体或磷光体。第50页第50页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程q发光机理发光机理 矿物发光机理矿物发光机理主要与矿物中晶体缺点和杂质元素主要与矿物中晶体缺点和杂质元素相关。相关。晶格缺点称之为晶格缺点称之为“陷井陷井”；能引起矿物发光杂质元素；能引起矿物发光杂质元素称称激活剂激活剂。注解：注解：1.1.激活剂大都是激活剂大都是过渡金属元素过渡金属元素，其中尤以，其中尤以稀土元素和一些稀土元素和一些锕系元素锕系元素最为主要。表示办法：如最为主要。表示办法：如CaCOCaCO3 3：MnMn2+2+。2.2.大多数组分纯净矿物不发光，只有在大多数组分纯净矿物不发光，只有在含有微量含有微量(小于小于1 1)杂质元素杂质元素时才干发光。矿物发光机制能够用时才干发光。矿物发光机制能够用能带理论能带理论解解释。释。第51页第51页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程q发光机理发光机理组分纯净矿物，由于组分纯净矿物，由于晶体价带和导带间能量间隔较大，晶体价带和导带间能量间隔较大，不小于可见光能量不小于可见光能量，因而电子受激跃迁所需跃迁能较大，因而电子受激跃迁所需跃迁能较大，都不小于可见光能量，因而不发射可见光。都不小于可见光能量，因而不发射可见光。当晶体中存在当晶体中存在激活剂激活剂时，它们将在价带和导带之间产生时，它们将在价带和导带之间产生新新局部能级局部能级，这时，这时，如同在禁带中架起一个能级如同在禁带中架起一个能级“阶梯阶梯”，使跃迁电子得以逐层回跳。，使跃迁电子得以逐层回跳。在回跳过程中，电子所含有额外能量以在回跳过程中，电子所含有额外能量以可见光形式释放可见光形式释放出来出来，晶体便产生发光现象。，晶体便产生发光现象。第52页第52页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程荧光磷光产生机理荧光磷光产生机理 荧光产生机理荧光产生机理 假如矿物中含有激活剂，假如矿物中含有激活剂，晶体在禁带中晶体在禁带中靠近满带顶部靠近满带顶部附附近形成一个附加能级近形成一个附加能级(如图如图a a）。当晶体受当晶体受高能辐射高能辐射时，在满带或局部能级时，在满带或局部能级部分电子部分电子因因受激进入导带受激进入导带(跃迁跃迁1 1和和2)2)。受激电子在导带中不稳定，受激电子在导带中不稳定，不久又跳回满带或局部能不久又跳回满带或局部能级级，并释放出相称于可见光能量并释放出相称于可见光能量，产生一个，产生一个很短时间很短时间发光发光现象，这就是现象，这就是荧光荧光。第53页第53页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程磷光磷光 一些矿物中激活剂，一些矿物中激活剂，在禁带中在禁带中靠近导带靠近导带附近形成一附近形成一个附加能级个附加能级(44b)44b)。当晶体受激时，满带电子除跃入导。当晶体受激时，满带电子除跃入导带外带外(跃迁跃迁1)1)，尚有也许跃入局部能级中，尚有也许跃入局部能级中(跃迁跃迁2)2)，被，被晶晶体缺点体缺点(陷井陷井)所滞留所滞留；被滞留电子被滞留电子受到热和光激发受到热和光激发，能够从陷井中释放出，能够从陷井中释放出来，再跃进导带来，再跃进导带(跃迁跃迁3)3)。当辐射停止后，由于当辐射停止后，由于陷井类型和一些杂质陷井类型和一些杂质影响，影响，位位于导带电子还连续不断于导带电子还连续不断地回到满带地回到满带，并与其空穴复合，并与其空穴复合(跃跃迁迁4)4)，伴伴随这种复合，伴伴随这种复合,不断发射出不断发射出一定波长一定波长可见光，这可见光，这就是就是磷光磷光。第54页第54页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程满带满带导带导带导带导带满带满带禁带禁带禁带禁带第55页第55页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程你知道么？你知道么？关于关于“夜明珠夜明珠”小知识小知识 自然界矿物种类数以千计，其中有自然界矿物种类数以千计，其中有二十各种矿物二十各种矿物，在，在外来能量激发下，能发出可见光。外来能量激发下，能发出可见光。所谓所谓“夜明珠夜明珠”是指在外来能量激发下，能发出可见是指在外来能量激发下，能发出可见光一个物质，发出光称光一个物质，发出光称“磷光磷光”，其发光原理与矿物晶体，其发光原理与矿物晶体中中微量杂质微量杂质有密切关系。有密切关系。夜明珠主要材料有夜明珠主要材料有萤石、方解石和一些钻石萤石、方解石和一些钻石，其中，其中萤萤石石最为常见最为常见 。第56页第56页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程夜明珠”指在黑暗中，人眼能明视，天然、能自行发光珠宝。在古代“夜明珠”又称“夜光璧”，“明月珠”等。著名“夜明珠”有“随珠”、“悬黎”、“重棘之璧”、“石磷之玉”等。我国民间流传“夜明珠”，都有着奇异发光性能，能在无光环境中发出各种色泽晶莹光辉。“夜明珠”在中国50文明史中是最具神秘色彩，最为稀有，最为珍贵珍宝，并为皇权私有。“夜明珠”有着很深厚历史底蕴和文化内涵。第57页第57页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程 据史籍记载，春秋战国时代，据史籍记载，春秋战国时代，“夜明珠夜明珠”已被视为已被视为“天下名器天下名器”，其珍贵价值同，其珍贵价值同“和氏壁和氏壁”并驾齐驱，价值并驾齐驱，价值连城连城。夜明珠夜明珠为历代文人墨客作代文人墨客作为一个一个选写文章妙笔，写文章妙笔，历代代帝王将相又将帝王将相又将拥有夜明珠有夜明珠视为权贵象征，象征，慈禧太后口含慈禧太后口含夜明珠夜明珠归天西去，也要与之永世相伴。天西去，也要与之永世相伴。第58页第58页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程夜明珠之最古代夜明珠，质量是用“两”和“钱”计算，近期报道夜明珠大到以公斤计算。比如，清代慈禧藏宝库一颗夜明珠213.5克，而在南京和广州发觉夜明珠分别为12.96公斤、20.5公斤等。迄今为止，最大一颗夜明珠重达345公斤，直径为60厘米，得几种人抬才干把它移动。这颗巨型夜明珠是春在河南南阳发觉一块1.5吨大萤石，通过4个多月琢磨加工而成。第59页第59页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程 夜明珠检测与评价夜明珠检测与评价1 1、紫外萤光强度、紫外萤光强度 紫外萤光强度分为紫外萤光强度分为强强(醒目醒目)、中、中(普通普通)、弱、弱(暗淡暗淡)。2 2、磷光亮度、磷光亮度(辉度辉度)磷光亮度磷光亮度(辉度辉度)为为每平方米磷光余辉度。每平方米磷光余辉度。相传古代磷光亮度相传古代磷光亮度以物观测以物观测，在其光下在其光下1 1市尺，见小米市尺，见小米为优，见绿豆为良，见黄豆为普通而对比。为优，见绿豆为良，见黄豆为普通而对比。第60页第60页工艺矿物学工艺矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程 关于关于 MUSIC FANS MUSIC FANS手中荧光棒手中荧光棒 荧光棒中化学物质主要由三种物质构成：荧光棒中化学物质主要由三种物质构成：过氧化物、过氧化物、酯类化合物和荧光染料酯类化合物和荧光染料。荧光棒发光原理是荧光棒发光原理是过氧化物和酯类化合物发生反应，将过氧化物和酯类化合物发生反应，将反应后能量传递给荧光染料，再由染料发出荧光反应后能量传递给荧光染料，再由染料发出荧光。当前市场上常见荧光棒中通常放置了当前市场上常见荧光棒中通常放置了一个玻璃管夹层，一个玻璃管夹层，夹层内外隔离了过氧化物和酯类化合物夹层内外隔离了过氧化物和酯类化合物，通过揉搓，两种，通过揉搓，两种化合物反应使得荧光染料发光化合物反应使得荧光染料发光(从高能态回到较稳定低能从高能态回到较稳定低能态态)，从而，从而把化学能转换为光能把化学能转换为光能。第61页第61页