矿物的物理性质光学性质省公共课一等奖全国赛课获奖课件.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第五章 矿物物理性质矿物物理性质序言序言 矿物物理性质取决于矿物本身矿物物理性质取决于矿物本身化学成份和内部结构。化学成份和内部结构。不一样种矿物，因为其不一样种矿物，因为其成份和结构成份和结构不一样，物理性质不不一样，物理性质不一样，能够一样，能够借助物理性质差异来识别矿物借助物理性质差异来识别矿物。不一样矿物其形成条件不一样，其物理性质往往发生微不一样矿物其形成条件不一样，其物理性质往往发生微细改变，为此可为人们提供细改变，为此可为人们提供矿物成因矿物成因方面信息。方面信息。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。所以，研究矿物性质将大大促进国民经济和高科技发展。所以，研究矿物性质将大大促进国民经济和高科技发展。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收、反射和折射时对光线吸收、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发光线引发光线干涉和散射干涉和散射等等现象。现象。其光学性质包含矿物其光学性质包含矿物颜色、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 矿物颜色最显著、最直观矿物颜色最显著、最直观，对可见光进行对可见光进行选择性吸收选择性吸收是矿物展现颜色主要原因。是矿物展现颜色主要原因。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可见光波波长约在390390一一760nm760nm之间，波长由长至短依次之间，波长由长至短依次显示显示红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色；可见光混合色就等色；可见光混合色就是是白色白色。不一样颜色光波，用不一样颜色光波，用不一样波长不一样波长来表示，单位为来表示，单位为纳米纳米(nm(nm），或用，或用波数波数(cm(cm-1-1)表示；假如以表示；假如以能量能量表示时，则用表示时，则用电子伏待电子伏待(ev)(ev)表示。表示。波数是每厘米波长数目，波数是每厘米波长数目，其数值等于波长倒数其数值等于波长倒数。以波数。以波数表示波长时，能够直接转换为能量单位。表示波长时，能够直接转换为能量单位。1cm 1cm-1-12.859cal=1.24102.859cal=1.2410-4-4eV(1cal=4.1868JeV(1cal=4.1868J）;1ev=8066cm1ev=8066cm-1-1=1.60218910=1.60218910-19-19J)J)。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，对光产生吸收、反射和透射吸收、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全部吸收全部吸收，矿物，矿物呈黑色呈黑色；假如矿物对白光中全部波长色光假如矿物对白光中全部波长色光均匀吸收均匀吸收，则矿物，则矿物呈灰呈灰色色，基本上都不吸收则为无色或白色基本上都不吸收则为无色或白色。假如矿物只假如矿物只选择吸收选择吸收一些波长色光，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，则矿物就展现对应颜色。一些色光，则矿物就展现对应颜色。矿物所吸收颜色和观察到光颜色之间存在矿物所吸收颜色和观察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，原来属于同一能级在这些点电荷静电场作用下，原来属于同一能级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，需要吸收一定波长可见光道状态，需要吸收一定波长可见光，晶体所以呈色。，晶体所以呈色。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，其能量差对应于篮绿色光所含有能量对应于篮绿色光所含有能量，自然光照射时，自然光照射时，吸收蓝绿色光，故呈红色吸收蓝绿色光，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.同种离子在不一样矿物中可呈不一样颜色同种离子在不一样矿物中可呈不一样颜色。这是因为轨道。这是因为轨道分裂产生分裂能分裂产生分裂能不但取决于过渡型金属离子种类不但取决于过渡型金属离子种类，而巳与周围阴离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子种类以及由这些阴离子组成配位多面体形状相关。相关。2.2.惰性气体型离子所组成矿物，通常无色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。这是因为惰性气体型离子离子P 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，轨道同其最邻近空轨道间能量差值远比可见光能量为大，其其电子在可见光能量作用下，不能被激发电子在可见光能量作用下，不能被激发，不发生跃迁，从而，不发生跃迁，从而可见光可见光不能被吸收不能被吸收，所以矿物无色。，所以矿物无色。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)(2)离子间电子转移离子间电子转移 在在矿物晶体结构矿物晶体结构中，组成共同中，组成共同分子轨道分子轨道离子之间在一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，个离子轨道上，这种发生在不一样离子之间电子跃迁称为这种发生在不一样离子之间电子跃迁称为电子转移电子转移(或电荷转移或电荷转移)。伴伴随电子转移，伴伴随电子转移，矿物对可见光有很强吸收矿物对可见光有很强吸收，使矿物，使矿物展现不一样颜色。展现不一样颜色。实例：实例：蓝闪石晶体中存在着金属离子蓝闪石晶体中存在着金属离子FeFe2+2+和和FeFe3+3+之间电子转之间电子转移而移而呈蓝色呈蓝色；石墨晶体石墨晶体结构中碳原子组成六方网层，结构中碳原子组成六方网层，层内层内电子能够或多或少地电子能够或多或少地自由转移自由转移，造成强光吸收呈，造成强光吸收呈黑色黑色。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)(3)能带间电子跃迁能带间电子跃迁-带隙跃迁带隙跃迁 依据能带理论，依据能带理论，晶体中电子按照能量高低不一样分别晶体中电子按照能量高低不一样分别位于各能带中位于各能带中，其描述，其描述能带模型能带模型有两种：有两种：其一，能带下部被电子占满，为其一，能带下部被电子占满，为满带满带（或称价带），（或称价带），能量能量较低较低；能带上部没有被电子占满，为能带上部没有被电子占满，为导带导带，其中电子能量较高；，其中电子能量较高；二者之间是二者之间是禁带禁带，禁带宽度随矿物禁带宽度随矿物键性不一样键性不一样而不一而不一样样;其二，其二，价带与导带部分重合价带与导带部分重合，中间没有禁带。，中间没有禁带。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，矿物吸收能量，电子当自然光经过矿物时，矿物吸收能量，电子从满带向从满带向导带跃迁导带跃迁，所需能量取决于禁带宽度所需能量取决于禁带宽度，即满带顶部与导带即满带顶部与导带底部间能量差底部间能量差，（能量间隔），（能量间隔），以，以EgEg表示表示。不一样矿物因为禁带宽度不一样而展现各种颜色不一样矿物因为禁带宽度不一样而展现各种颜色。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，甚至价带与导带重合（重合（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收，矿物不透明。量吸收，矿物不透明。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电子大部分能量以可见光形式辐射以可见光形式辐射，此时矿物含有很强，此时矿物含有很强反反射能力射能力，使晶体含有，使晶体含有金属颜色和金属光泽金属颜色和金属光泽。假如矿物对各种色光大致均匀地吸收并再辐射时，假如矿物对各种色光大致均匀地吸收并再辐射时，依据依据反射率大小不一样反射率大小不一样，分别可展现，分别可展现银白、锡白、钢灰、铬灰、银白、锡白、钢灰、铬灰、铁黑铁黑等金属颜色。等金属颜色。实例：实例：自然金属元素自然金属元素Eg Eg 0ev0ev，如自然金、自然铜；，如自然金、自然铜；部分硫化物部分硫化物(如黄铁矿、方铅矿如黄铁矿、方铅矿)Eg)Eg 1.7eV1.7eV。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等禁带宽度中等(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，矿物可选择吸收能量选择吸收能量比本身比本身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，能选择吸收黄、绿、青、蓝、，能选择吸收黄、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，光不能被吸收光不能被吸收而大部分透过，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，因为能带间隔较大，本身不展对于一些纯净矿物，因为能带间隔较大，本身不展现颜色，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，降低其能带间隙，使矿物颜色发生改变。局部能级，降低其能带间隙，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 因为因为各种物理各种物理-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：晶体中能选择吸收可见光而使晶体呈色晶体中能选择吸收可见光而使晶体呈色点缺点缺点点称色心。色心类型很多，最常见是称色心。色心类型很多，最常见是F F心和心和V V心心。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心是晶体结构中因为心是晶体结构中因为阴离子缺位而引发阴离子缺位而引发。阴离子缺位。阴离子缺位时，空位成为一个带正电荷中心，它能捕捉电子，并将之时，空位成为一个带正电荷中心，它能捕捉电子，并将之束缚于该空位，束缚于该空位，该种电子呈激发态，能吸收某种波长色光该种电子呈激发态，能吸收某种波长色光而使晶体呈色而使晶体呈色。所以，所以，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组成，又称电子心缚电子组成，又称电子心。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组成一个阴离子空位和一个受此空位电场束缚电子组成，又称为电子心。萤石就是又称为电子心。萤石就是因为存在因为存在F F心心而呈而呈紫色紫色。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 V心心 晶体结构中因为晶体结构中因为阳离子缺位而产生阳离子缺位而产生。晶体中缺乏一个阳离子，等于附近增加了一个负电荷，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附近一个阴离子必须成为“空穴空穴”才能保持静电平衡。才能保持静电平衡。所以，所以，V V心是由一个阳离子空位捕捉一个心是由一个阳离子空位捕捉一个“空穴空穴”所组所组成，又称空穴心成，又称空穴心，是是F F心反型体。心反型体。注解注解1 1 ：在同一个矿物晶体中，在同一个矿物晶体中，假如同时存在不一样色心，假如同时存在不一样色心，且且数量亦不相同时，将会产生不一样颜色，数量亦不相同时，将会产生不一样颜色，故一些晶体可展故一些晶体可展现各种颜色，现各种颜色，如萤石。如萤石。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 因为矿物因为矿物成份、结构、键型非常复杂成份、结构、键型非常复杂，引发矿物颜色，引发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发。引发。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 因为光因为光反射、干涉反射、干涉等物理原因能使矿物呈色，包含等物理原因能使矿物呈色，包含晕色、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展现出一个表面常展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。这主要因为透明矿物内部因为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，引发光，引发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，引发，引发反射光干涉反射光干涉作用作用，使矿物表面展现各种颜色称为锖色。，使矿物表面展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，可作为判定特征，可作为判定特征。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 变彩变彩 一些一些透明矿物透明矿物因为内部有微细叶片状包裹体因为内部有微细叶片状包裹体，对光发对光发生生反射和干涉反射和干涉，在，在转动时或沿不一样角度转动时或沿不一样角度观察，可展现不观察，可展现不一样颜色改变称为一样颜色改变称为变彩变彩。注解：注解：1.1.在矿物学中，矿物颜色分为在矿物学中，矿物颜色分为自色、他色、假色自色、他色、假色。自色是指由矿物本身固有自色是指由矿物本身固有成份、结构成份、结构所决定颜色。所决定颜色。他色是由矿物中含他色是由矿物中含机械杂质、气液包裹体机械杂质、气液包裹体（红色方解石）（红色方解石）等所引发颜色。等所引发颜色。假色是由假色是由物理光学效应物理光学效应而产生颜色，如上所述晕色、锖而产生颜色，如上所述晕色、锖色、变彩等。色、变彩等。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？石英（石英（紫色、烟黄色、烟褐色、玫瑰色紫色、烟黄色、烟褐色、玫瑰色 烟灰色黑色烟灰色黑色）石）石英因英因粒度、颜色、包裹体粒度、颜色、包裹体等不一样而有许多变种。等不一样而有许多变种。无色透明石英称为无色透明石英称为水晶水晶，紫色水晶俗称紫色水晶俗称紫晶紫晶，烟黄色、烟褐色至近黑色俗称烟黄色、烟褐色至近黑色俗称茶晶、烟晶或墨晶茶晶、烟晶或墨晶，玫瑰红，玫瑰红色俗称色俗称芙蓉石芙蓉石；呈肾状、钟乳状隐晶质石英称呈肾状、钟乳状隐晶质石英称石髓石髓，具不一样颜色同心条带结构晶腺叫具不一样颜色同心条带结构晶腺叫玛瑙玛瑙，玛瑙晶腺内部有显著可见液态包裹体俗称玛瑙晶腺内部有显著可见液态包裹体俗称玛瑙水胆玛瑙水胆，细粒微晶组成灰色至黑色隐晶质石英称细粒微晶组成灰色至黑色隐晶质石英称燧石燧石，俗称，俗称火石。火石。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，减弱他色消除假色，减弱他色，比矿物颜色更稳比矿物颜色更稳定定。在判定。在判定各种彩色或金属色矿物各种彩色或金属色矿物时，条痕色是主要判定时，条痕色是主要判定特征之一。特征之一。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，则毫无判定意义。，条痕色皆为白色或灰白色，则毫无判定意义。注解注解3 3 有些矿物有些矿物因为类质同象混入物因为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，可大致了解矿物成份大致了解矿物成份。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.矿物颜色描述方法矿物颜色描述方法1 1）采取标准色谱描述采取标准色谱描述 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）因有很多矿物往往展现两种颜色混合色，因有很多矿物往往展现两种颜色混合色，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，应注意区分新鲜面与风化面颜色应注意区分新鲜面与风化面颜色，应着重观察和描述应着重观察和描述新鲜面上新鲜面上颜色：颜色：区分金属色与非金属区分金属色与非金属色。色。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(其标准厚度为0.03mm)中透光程度，矿物透明度可分为：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，吸收系数吸收系数(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）矿物反射率计算方法）矿物反射率计算方法 其大小主要取决于其大小主要取决于折射率折射率(N)(N)和吸收系数和吸收系数(K)(K)大小大小第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。各光泽等级详细特征以下：各光泽等级详细特征以下：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：矿物表面注解：矿物表面光滑程度和集合方式不一样光滑程度和集合方式不一样，会使光泽发，会使光泽发生改变。假如矿物表面不平整或因集合体影响，生改变。假如矿物表面不平整或因集合体影响，使光产生使光产生屡次折射和散射，形成一些特殊光泽屡次折射和散射，形成一些特殊光泽，其光泽类型其光泽类型普通可普通可与一些实物类比与一些实物类比。如：。如：珍珠光泽珍珠光泽 矿物光泽如同珍珠表面或蚌壳内壁那种矿物光泽如同珍珠表面或蚌壳内壁那种柔和光泽柔和光泽，如，如石膏、云母极完全解理面上含有珍珠光泽。石膏、云母极完全解理面上含有珍珠光泽。丝绢光泽丝绢光泽 透明矿物呈透明矿物呈纤维状集合体纤维状集合体时，表面呈丝绢状光泽。时，表面呈丝绢状光泽。如石棉、纤维石膏等。如石棉、纤维石膏等。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 6.6.矿物发光性矿物发光性 发光性是指发光性是指矿物受外来能量激发，发出可见光矿物受外来能量激发，发出可见光性质。性质。q 依据依据发光激发源发光激发源不一样，分为：不一样，分为：光致发光，如可见光、红外光和紫外光等激发；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；阴极射线发光，如电子束激发；辐射发光，如辐射发光，如x x射线、射线、射线等激发；射线等激发；热致发光，如热能激发；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。其它激发源：电致发光，摩擦发光，化学发光等。q依据依据发光连续时间长短发光连续时间长短分为分为荧光和磷光荧光和磷光。发光体一旦停顿受激，发光现象马上消失，称为发光体一旦停顿受激，发光现象马上消失，称为荧光荧光；假如停顿激发后，发光体仍连续发光则称为假如停顿激发后，发光体仍连续发光则称为磷光磷光。能发出荧光或磷光物体分别为能发出荧光或磷光物体分别为荧光体或磷光体荧光体或磷光体。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”；能引发矿物发光杂质元素；能引发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。表示方法：如最为主要。表示方法：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能发光。矿物发光机制能够用时才能发光。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，因为组分纯净矿物，因为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，大于可见光能量大于可见光能量，因而电子受激跃迁所需跃迁能较大，都，因而电子受激跃迁所需跃迁能较大，都大于可见光能量，因而不发射可见光。大于可见光能量，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，很快又跳回满带或局部能很快又跳回满带或局部能级级，并释放出相当于可见光能量并释放出相当于可见光能量，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)，还有可能跃入局部能级中，还有可能跃入局部能级中(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)。当辐射停顿后，因为当辐射停顿后，因为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停于导带电子还连续不停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,不停发射出不停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亲密关系。有亲密关系。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