第三章 立體及偏光顯微鏡鑑定方法之建立
第三節 纖維光學性質
（一）折射率（Refractive Index）：
1.定義：
光在真空行進速度與光在物質內行進速度比值，例如光在真空行 進速度 3×108m/sec、在某物質內行進速度為 2×108m/sec，則該物質折 射率 n=1.5，折射率影響因子包括:密度、化合物成分、分(離)子間距、
分子量、溫度等，例如鑽石折射率約 2.4、玻璃約 1.5、水約 1.33、
汽油約 1.45 。 2.設備與試劑：
2.1 色散染色用折射率指數（RI）液：高色散（HD）系列，1.550，1.605，
1.620 及 1.680。
2.2 折射率指數液：1.670，1.630，及 1.700 等。
2.3 顯微鏡玻片：75mm × 25mm；蓋玻片：22mm × 22mm 3.觀察方式：
在已知裱敷液折射率指數下，預估樣品的折射率，折射率指數相 差愈大則樣品邊緣愈顯得明顯黑，折射率指數相差愈大則樣品邊緣愈 顯得明顯淡，並利用貝克線（Becke line）加以判定。
圖 3-3.1 裱敷液折射率 1.55[20]
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（二）貝克線（Becke line）：
1.定義：
在單偏極觀察下，若樣品折射率高於裱敷液折射率，顆粒中心呈 現光亮光圈。
2.設備與試劑：
2.1 色散染色用折射率指數（RI）液：高色散（HD）系列，1.550，1.605，
1.620 及 1.680。
2.2 折射率指數液：1.670，1.630，及 1.700 等。
2.3 顯微鏡玻片：75mm × 25mm；蓋玻片：22mm × 22mm 3.觀察方式：
鏡筒向上移動提高聚焦，會發現樣品輪廓光圈往較高折射率之介 質移動；鏡筒向下移動降低聚焦，會發現樣品輪廓光圈往較小折射 率之介質移動，輪廓光圈稱之為貝克線。
nsoil> nliq nsoil = nliq nsoil < nliq 圖 3-3.2 貝克線示意圖
（三）多色性(Pleochroism)：
1.定義：
在單偏極觀察下，等向性或均質性的纖維在偏光顯微鏡載物台上旋 轉的時候，顏色並不會發生變化；但是一些屬於異向性或非均質性的 纖維在旋轉的時候，會吸收不同波長的光，便會發生各種不同顏色的 變化，這種色彩隨著方向不同的性質，叫做多色性（Pleochroism）
（四）消光性(Extinction)：
1.定義：
顯微鏡以正交偏極操作方式觀察等向性晶體，光線無法透射上來，
旋轉載物台，會發現樣品呈現黑暗；不過一些異向性的晶體，在某種 特別的情形之下，也會發生事也黑暗的狀態。這種現象，叫做消光性
（Extinction）。 2.觀察方式：
顯微鏡以正交偏極操作方式，異向物質受偏光影響，會減小其強度 使影像變暗或消失，旋轉載物台在特定角度會達光線最小強度，即稱 為消光性，如白石綿在平行方向產生對稱消光、透閃石在 4 度左右發
圖 3-3.3 異向性物質多色性
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現消光現象。
發生消光的原因之ㄧ，是光線運動的方向，和晶體的光軸平行。這 時候，光線從起偏鏡上來通過晶體，等於是通過了等向性的物質，所 以會給正交偏極體完全阻截。第二種原因乃是晶體在載物台上旋轉的 時候，遇到晶體光線振動的方向之ㄧ，正好和起偏鏡振動方向相同。
在這種情形下，通過晶體的光線，都會給分析鏡所阻截。當晶體的位 置，給旋轉到令鏡筒黑暗的時候，這一位置，便叫做消光位置
（Extinction Position）。
當晶體轉離消光的位置，則視野逐漸明朗，到了 45 度的地方，最 為明亮。在一次三百六十度的旋轉當中，消光的位置，共有 4 個，即 每 90 度一個。
圖 3-3.4 消光性示意圖
水平消光性
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（五）延長性 (Sign of Elongation)：
1.定義：
延長性以正負表示，其中平行纖維方向折射指數大於垂直方向為 正，反之為負。
2.觀察方式：
光線在通過一等向物質的時候，由於可以用相等的速度，向所有的 方向行進，不會分解為快慢的光線。若通過異向物質，則會分快慢，
若通過垂直纖維方向較平行纖維方向快時，延長性為正。
透過正交偏極及配合插入互補板操作方式，藉由快慢光區顏色變 化，判斷延長性正負，通常第一、三象限藍色，第二、四象限黃色則 為﹝┼﹞，如青石綿延長性為負、陽起石延長性為正。
fast ray
slow ray
△=retardation
纖維 圖 3-3.6 延長性示意圖
圖 3-3.5 消光性照片
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（五）雙折射率(Birefringence)：
1.定義：
結晶體最大折射率和最小折射率的差，又名光徑差，雙折射較大 的薄片，產生較高段干涉色，定性表示方式高、中、低；定量需配合 Michel-Levy 圖判別。
2.觀察方式：
再正交偏極觀察，觀察纖維平行方向之顏色，對照 Michel-Levy 圖可定性鑑別雙折射率高、中、低，如表 3-3.1 所示。
表 3-3.1 雙折射率定性表示方式
雙折射率值 定性表示方式 備註 0~0.01 低
0.01~0.05 中 大於 0.05 高
另雙折射率與異向物質之延遲性（Retardation）有下列關係：
r=1000B×T
r：延遲性（Retardation:nm）
T:纖維厚度(μm) B：雙折射率
可利用已知互補板延遲性及量測纖維厚度，計算求出異向物質之 雙折射率。
例如已知互補板延遲性「第一級紅色」550mm，量測某纖維厚度為 20μm，可得該異向物質之雙折射率為 0.027（中）。
圖 3-3.7 Michel-Levy 圖
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