偏光仪

用于检测宝石的光性等的宝石鉴定仪器

偏光镜是一种结构简单，操作方便的宝石鉴定仪器，主要用于检测宝石的光性，还可用于判断宝石的轴性，光性符号及宝石的多色性。是鉴定宝石常用仪器之一。

结构原理

由上下偏光片和光源组成。此外还可配有玻璃载物台、干涉球和凸透镜。光源一般采用普通白炽灯，有时在

光源箱前侧开一个狭窄的窗口，也可以为折射仪提供光源。偏光镜在设计时通常采用下偏光片固定，上偏光片可以转动，从而调整偏光方向。

当自然光通过下偏光片时，即产生偏光，若上下偏光方向平行，来自下偏光片的偏振光全部通过，则视域亮度最大；若上下偏光方向垂直，来自下偏光片的偏振光全部被阻挡，此时视域最暗，即产生消光。

使用方法

1）清洁宝石，观察宝石是否透明。

2）打开偏光镜电源开关，旋转上偏光片直至消光位置。

3）将宝石放在下偏光片上方的载物台上，在水平方向上转动宝石360°，观察宝石明暗变化。

现象解释

均质体

当自然光通过下偏光片透过宝石时，光的振动方向不发生变化，仍为偏振光。通过上偏光片后，光全部被阻挡。因此转动宝石在视域中呈全暗（消光）。

非均质体

晶体中除等轴晶系宝石外，都为非均质体。当待测宝石为非均质体时，在正交偏光镜下，转动宝石，会出现四明四暗现象。这是因为非均质体具有将光分解成振动方向相互垂直的两束偏光的性质（光轴方向除外）。

双折射宝石在上下偏光的共同作用下，由消光与干涉效应综合作用而产生的特殊图案，成为干涉图。根据干涉图的形状可以判断宝石的轴性。

一轴晶干涉图为一个黑十字加上围绕十字的多圈干涉色色圈。

二轴晶干涉图分为两种，即双光轴干涉图和单光轴干涉图。

多晶质宝石

多晶非均质集合体宝石在正交偏光镜下，转动360°，宝石在视域中是明亮的。多晶集合体中大量晶体杂乱排列，不同晶体将光分解后，产生的偏振光振动方向也杂乱无章，各个方向都有，近似自然光。聚片双晶发育的宝石情况类似。

多晶均质集合体宝石在正交偏光镜下，转动360°，宝石在视域中全暗。

特殊现象

（1）异常消光

许多均质体宝石在正交偏光下出现不规则的明暗变化，这种现象称为异常消光，由于在均质体宝石中出现异常双折射造成的。

（2）全暗假象

有些高折射宝石如钻石、锆石、CZ等，若切工良好，台面向下放置时几乎没有光线能够穿过，那么无论宝石为均质体或非均质体，均会呈现全暗的假象。

（3）其他假象

某些透明的单晶宝石有较多的明显的裂隙或含有大量的包体，裂隙和包体影响光的传播，难以判断光性。

局限性

1、偏光镜不适用于不透明的宝石的测试。待测宝石必须是透明或半透明，至少部分透明或半透明。如某些透光性不好的弧面型宝石，由于边部较薄，可呈半透明，仍可进行测试。

2、若待测宝石透明，但含有大量的裂隙或包体，测试的可靠性较差。

《偏光仪校准规范》

JJF1497-2014 《偏光仪校准规范》于2014年11月17日由国家质检总局批准发布并于2015年2月17日起实施，旨在保证偏光仪测量量值的准确传递及统一，使不同仪器之间的校准数据具有可比性。

一、规范的主要内容

1、背景

偏光仪测量的物理量称之为相位延迟，并非广泛使用的亮度、透射比等较为直观的光学类物理量。从定义上讲，“当一束偏振光束入射到波片时，在波片中分解为沿原方向传播但振动方向相互垂直的o光和e光，由于传播速度不同产生的相位差。”该相位差称为相位延迟。在单位上有两种表示，即nm和°，它们可通过公式A=B×360°/λ进行转化，其中，A为角度单位量值，B为nm单位量值，λ为测量时所采用的波长，nm。尤其需要注意的是，虽然大多数偏光仪所能测的相位延迟量程一般只到180°，但相位延迟本身不存在量值上限。

2、主要内容

为了使规范具有普适性并易于操作，规范中只规定了涉及量值准确最为核心的4个校准项目，分别为光源光谱半宽、相位延迟零点、相位延迟重复性、相位延迟示值误差。

（1）光源光谱半宽

零点、重复性、示值误差几乎是所有仪器校准的共性要求，光源光谱半宽这项指标则具备一定的针对性。经分析发现，大多数示值误差较大的偏光仪最主要的问题出在光源光谱半宽上。对于市场上大量存在的低端偏光仪而言，其光源为混合光，其光谱功率分布一般覆盖380nm~800nm波段，其相对强度亦千差万别。光源光谱半宽从5nm~350nm，峰值强度一般从550nm~700nm，差异较大。众所周知，不同波长处的材料光学特性一般是不同的，相位延迟也不例外。就技术水平而言，不随波长变化的相位延迟标准器价格远远超过偏光仪价格，尚未进入实用阶段。上述两个原因必然导致对于同一标准器测量结果的巨大差异。该项指标对厂商而言，具有十分重要的意义。国外相关标准为了规范并指导仪器的生产，一般建议光源光谱半宽不超过10nm。从测量角度而言，光源光谱半宽的准确计量相对容易，一般单色仪或光纤光谱仪均可胜任。

（2）相位延迟零点

仪器的测量零点是仪器的一个基础性指标。对于偏光仪而言，该项指标对于手动转盘式的目视类低端偏光仪，由于无运动部件，其性能一般较为优异。高端自动化仪器则由于内部电机转动位置的重复性等问题，指标反而未必优于低端仪器。

（3）相位延迟重复性

对于手动转盘式的目视类低端偏光仪，测量重复性是一个重要问题。由于测量是基于目视，人眼的疲劳会对测量结果造成很大影响。该疲劳程度与光源光谱峰值位置、光源强度、连续工作时间等因素密切相关，一般建议测量3次就可以了。而对于全自动类的高端仪器，不用目视测量，在容许条件下，建议尽可能多次测量，以全面评估性能。

（4）相位延迟示值误差

示值误差本是一个十分明确的量，但在偏光仪的校准上，示值误差往往难以确定。原因有以下3个：

①波长未注明；大部分送检的偏光仪一般只有几页纸的说明书，部分说明书中连最基础的仪器测量出的相位延迟值的波长条件都未说明。不同波长对应的标准器显然不一样。

②单位未注明；部分半自动化偏光仪带有一数显屏幕，显示的数值未标明单位（nm或者°）。

③单位混用；部分仪器测量结果只是其仪器转盘的转角度数，该度数的单位和相位延迟的单位虽然都是°，但两者之间是两倍关系。为了避免上述3个原因对测量结果的影响，往往需要校准人员和厂家反复确认乃至科普，才能得到准确的相位延迟示值误差校准结果。

（5）快轴方向

快轴方向与相位延迟紧密相关。不同的仪器要求测量时被测样品的快轴方向平行于仪器快轴方向或与快轴方向成45°角。很少有仪器在显著位置标明仪器的快轴方向。标准器快轴方向放置错误可带来较大的测量误差。

3、计量标准器

规范中规定了计量标准器“采用标准相位延迟片一套5片，相位延迟标称值分别为10°、90°、180°、270°、1080° 。相位延迟片中央有效测试区域直径不小于Φ5mm。对应各标准相位延迟片在应用波长下有确定的相位延迟值并标注快轴方向。 ”其中，10°标准器主要用于测量低相位延迟的领域（如眼镜行业）。 90°、180°、270°、1080°则用于仪器量程内一般性量值的校准。其中1080°用于高级次量值的校准。对于量程等于或者低于360°的低级次仪器而言，其亦可作为360°量值使用。对于量程范围只能覆盖0°~180°的仪器，只需购置10°、90°、180°的标准器即可，无需购置270°、1080°的标准相位延迟片。以量程范围只能覆盖0°~180°的偏光仪为例，0°（空气）、90°和180°随着仪器测量原理的差异，该3点正好是测量重复性最优或最差的位置，这也是采用这3个量值来考查仪器性能的主要原因。

全国各地天气预报查询

上海市

云南省

云南省

云南省

云南省

云南省