當入射光通過高倍物鏡時，會匯聚成錐形光束。除了中心部分的垂直入射光，其他部分都是各種角度的斜射光。從物理光學的定義來看，入射光和反射光組成的平面稱為入射面，垂直於入射面的直線稱為入射法線，入射光與法線的夾角稱為入射角，反射光與法線的夾角稱為反射角，應該等於反射角。
垂直入射到均勻物體表面(均勻礦物光滑表面)的平面偏振光在反射時不改變振動方向。但當平面偏振光斜入射時，反射光會產生兩種現象:壹種是反射光振動面的旋轉，簡稱“反射旋轉”，即反射光的振動面會與入射光的振動面在方向上不壹致，另壹種是反射光由於0和π以外的相位差而產生橢圓偏振，形成反射橢圓偏振。
圖6-1平面偏振光斜入射在均勻物體(礦物)上的反射在入射平面偏振光上視場的每個象限。
(據邱，1982)
象限I和III順時針旋轉，而象限II和IV逆時針旋轉。∠I′OE是反射旋轉角Rrβ。
當通過高倍物鏡的平面偏振光在礦光面上匯聚成錐形光束時，有三種不同的入射面:壹是入射面平行於入射偏振光振動面，二是入射面垂直於偏振光振動面，三是入射面傾斜於偏振光振動面(各種方位角)。壹兩種反射光不會旋轉偏振振動面，第三種反射光會旋轉偏振振動面。同時，強吸收的金屬礦物光滑表面的反射光會由於0和π以外的周向相位差而形成橢圓偏振。“反射旋轉”的機理如圖6-1所示。PP代表前偏振的振動方向，AA代表上偏振的振動方向，XX和X'X '是入射面(代表第三種情況)，I代表入射(透射)偏振。入射偏振光被分解成兩部分:平行入射面I∑和垂直入射面I⊥.反射後這兩部分變成e∨和E⊥，振幅為OE∨和OE⊥，與oi∨和OI⊥的比值不符，OE⊥大於OE∨。因此，合成反射光OE的方向不同於入射光OI的方向，即，形成偏振振動平面的旋轉(反射旋轉)。反射合成振幅OE和反射旋轉角R rβ的大小與入射角成正比，即前兩者隨著入射角的增大而增大，所以從視區中心到邊緣逐漸增大，OE和rβ也與入射面的方位角有關，即從十字絲到45°，它們的“反射旋轉”逐漸增大(R rβ變大)。由於OE⊥始終大於OE∨，其反射旋轉對稱分布在四個象限(圖6-1)。必須指出的是，OE和Rrβ也與礦物本身的性質密切相關。
如果反射物體是吸收性不透明礦物，由於e∑和E⊥的相位差不是0和π，合成的反射光必然是橢圓振動(橢圓偏振)。其橢圓的性質與入射偏振光的波長、入射方位角、入射角和礦物性質有關。橢圓長軸的反射視在旋轉方向與視場四個象限的反射旋轉方向相同，即反射橢圓長軸與入射平面振動的夾角和反射視在旋轉角度Rr對稱分布。
二、均質礦物極化圖
在正交偏振下用高倍物鏡(> 40倍)觀察均質不透明礦物時，由於物鏡的會聚作用，除了垂直於礦物光平面的中心光束外，入射面偏振幾乎全是斜光。因此，在正交偏振下，可以看到類似於軸晶底截面幹涉圖的圖像(圖6-2)，即主體部分為“黑十字”消光帶，四個象限為亮部。這個圖像叫做“偏振圖”，是由“反射旋轉”形成的。從圖6-2可以看出，前偏振鏡是東西向的(PP)。PP線上入射光的振動面平行於入射面，AA線上的振動面垂直於入射面，所以反射光的振動方向不旋轉。如圖中“黑十字”位置的雙箭頭線所示，當到達上偏光片AA時，這部分光被完全攔截，無法通過上偏光片，於是形成了“黑十字”。對於“黑十字”外四個象限的入射光，任意壹點的入射面都與偏振振動面傾斜，反射時，反射偏振光的振動面發生不同程度的旋轉。圖中四個象限中的短實線表示每個點的反射偏振振動平面的方向。隨著入射光離視場中心越遠，傾角越大，即入射角越大，離視場中心和分劃板越遠，反射旋轉角越大。因此，通過上偏光片的光越多，其亮度也相應越大。上偏振鏡從正交位置稍微旋轉後，“黑十字”的圖像分解成雙曲線(圖6-3)。雙曲線的位置正好是礦物光滑面上的壹些點，反射旋轉的振動面與旋轉後的上極化振動面垂直。因此，當上偏振鏡旋轉到A'A '時，雙曲線出現在第二和第四象限，當上偏振鏡順時針旋轉時，雙曲線出現在第壹和第三象限。當入射光為白光時，旋轉上偏振片後，可以看到兩種不同顏色的圖像。第壹種以藍色輝銅礦為例。在其圖像中，雙曲線的凹凸面上有紅藍兩色邊(圖6-4)。凸面呈現藍色，說明紅光的反射旋轉角大於藍光，因為紅光的振動方向剛好垂直於上偏振鏡而消失，而藍光的旋轉角較小，不垂直於上偏振鏡，所以可以穿過上偏振鏡而出現藍邊。凹面比凸面離視場中心更遠，其入射角也相應增大，所以藍光已經達到了對上偏振片的垂直程度，所以消失了，但是紅光的旋轉已經超過了對上偏振片的垂直程度，部分光可以通過分析鏡，所以凹面呈現紅色。上述現象是由於波長不同引起的反射旋轉量，故稱為反射旋轉色散dr R，如藍色輝銅礦的色散用DRr= = red > blue (R > V)表示(圖6-4)。相對的顏色邊緣表示DRR =藍色>紅色(V > R)，如黃鐵礦(圖6-5B)。
圖6-2均質礦物黑色交叉極化圖的形成
圖6-3當上偏振鏡從AA旋轉到A'A '時，均質礦物的“黑十字”偏振圖變成雙曲線。
圖6-4旋轉上偏振片時雙曲消光帶色邊與紅藍光振動方向的關系。
圖6-5旋轉上偏振鏡後自然金(a)和黃鐵礦(b)的極化圖。
第二種彩色圖像的特點是雙曲線邊界模糊，雙曲線中間部分與視野中心相連或色調相同，如自然金為橙黃色。這種像是強吸收礦物反射時橢圓率大(強)的橢圓偏振造成的，不能形成真正的“消光帶”。金、銀、銅等天然金屬礦物的圖像都屬於這壹類(圖6-5A)。這種色散稱為反射橢圓色散，用符號DE表示。
無論是反射旋轉色散DRr還是橢圓色散DE，它們不僅與光波和入射偏振光的入射角和方位角有關，還與礦物本身的性質(N和K等)密切相關。)，所以它們也是礦物的光學特征之壹，有助於礦物的鑒定。
常見均質礦物極化圖見表6-1。
表6-1中常見同質礦物極化圖
指示編輯器測量的內容。凹邊)凸邊。
三、非均質礦物極化圖
圖6-6 45°位置非均質礦物雙曲線偏振圖
當礦物處於消光狀態時(即壹個截面的主反射率平行或垂直於偏振振動面時)，非均質礦物的偏振圖與均質礦物的偏振圖相同，即壹個“黑十字”，偏振器旋轉時也分解為雙曲線。因為該礦物在消光級不具有異旋效應(如前壹章所述)，只有反射旋起作用。但當礦物通過旋轉動物臺從消光位置旋轉到45°位置時，“黑十字”會分解成壹個雙曲線的消光帶，當礦物處於45°時，雙曲線的分離度最大(圖6-6)。另壹方面，旋轉臺上有四次“黑十字”和四次“雙曲線”。由於非均質礦物處於消光位置，非均質旋轉效應疊加在反射旋轉上，所以旋轉臺在正交偏振下也形成了雙曲線。其機理如圖6-6所示:礦物處於45°，I代表入射光的振動方向，R1代表礦物的四象限反射旋轉方向，十字線上的雙箭頭線代表礦物的非均質反射旋轉。兩者的和振動用R2表示，象限II和IV的雙曲線位置因為兩次旋轉正好平行於偏振器PP，所以不能通過與之正交的上偏振器，所以是雙曲線消光帶。
從圖6-6還可以看出，小圓X上的點是礦物在45°時的消光帶頂點，OS是東西徑(PP)與45°對角線之間的另壹條對角線。現在分析OS與X圓交點處的旋轉情況，該點的反射旋轉角度小於b點，因此反射旋轉等於非均勻旋轉的OS線上的所有點都位於X圓內。所以更靠近東西徑的其他半徑上的補償點(偏置點)會逐漸遠離X圓。在整個象限內，這些點匯聚形成壹個雙曲線消光帶。
雖然非均質礦物的極化圖是由非均質旋轉和反射旋轉在45°時組成的；而視場中心和“十字絲”位置在反射會聚偏振下不產生反射旋轉效應，只有非均勻旋轉起作用。因此，當礦物在這個位置(45°)時，上偏振鏡使雙曲線變成黑十字的角度就是非均質旋轉角(Arβ)或非均質視旋轉角(Ar)。另外，當異質礦物處於45°時，其兩條雙曲線之間的距離也代表了異質旋轉角的大小，用視區直徑的百分比來表示。
如果用單色光，在45°觀察非均質礦物的偏振圖，只能看到“黑度”不同的雙曲線消光帶。但是在白光下觀察，很多礦物會有色邊。色邊產生於以下三種情況:①礦物處於消光水平時，旋轉分析鏡形成的雙曲線消光帶；②正交偏振下旋轉載物臺形成的雙曲線消光帶；(3)兩項操作同時進行。但其成因和顏色效應取決於兩種色散，即反射旋轉色散DR r(在均質礦物極化圖中描述)和礦物非均質性引起的非均質視旋轉作用色散(或稱非均質旋轉色散)DAr。在觀測非均質視旋轉角頻散時，由於反射旋轉頻散效應，兩種頻散不能完全分開，只能稱為綜合(聯合)頻散D (Ar+RR)，所以只能作為壹種定性分析，幫助其識別礦物。
由於非均質礦物極化圖的彌散現象關系復雜，目前還無法做出全面的解釋，所以以下是壹定的、部分經驗性的解釋。
根據以上兩種色散疊加的關系，可以出現四種情況。第壹種，最簡單的情況，以銅藍的偏振圖像為例。在正交偏振下，銅藍色平行或傾斜C軸的切面轉向動物臺面使其處於消光位置時，出現“十字”像。然後旋轉上偏振鏡，消光帶分解成雙曲線，在西北和東南象限。每個消光帶的凹側呈現出強烈的紅色，凸側及附近區域呈現出清晰的藍綠色(圖6-7a的第壹部分)。將分析鏡轉回正交位置後，將動物臺轉動45°，使雙曲線再次出現在西北和東南象限，雙曲線帶兩側有明顯的彩色邊緣，然而，從近視視野中心看，凹面為藍色，凸面為明亮的橙紅色(圖6-7a第二部分)。
說明:圖的第壹部分顯示了消光帶兩側的光學關系與均勻礦物色散邊緣形成的光學關系相同，因為它只是由旋轉上偏振器將“十字”像分解成雙曲線像後的反射旋轉色散引起的。即藍光沿紅邊消失，所以藍光的振動方向必須垂直於上偏振鏡的振動平面(AA)；同樣，紅光沿藍邊消失，所以紅光的振動方向必須垂直於上偏振鏡的振動平面。圖的第二部分，上偏振鏡轉回正交位置後，動物桌旋轉45°，礦物引起的異向旋轉在此位置為順時針方向。紅色邊緣RO表示此時反射旋轉後紅光的振動方向。如果礦物非均質性引起的反旋恰好等於反射旋，紅光的振動方向在東西方向消失，但凸邊看到紅光，那麽說明非均質旋轉對紅光的作用強於反射旋，不能抵消，即兩次旋轉重疊後，紅光或1的振動方向壹定在東西方向的右側，而藍光在此處消失。這說明反射引起的藍光旋轉被礦物的非均勻旋轉所補償，所以振動方向從OB變為OB1(東西向)。在凹面壹側，反射旋轉角向外逐漸增大，正好等於紅光的不均勻旋轉，但由於旋轉方向相反而得到補償，所以凹面壹側為藍色壹側。綜上所述，如圖6-7a所示，說明礦物非均質的視轉動作用分散度DAr是紅色大於藍色(r > v)。對於銅藍，DRr和DAr是紅色>藍色(R > V)。如果在上面兩個操作(兩部分)中，顏色邊緣的分布正好與上面的情況相反，那麽DRr和DAr都是藍色>紅色(V > R)。
圖6-7顯示了紅藍光振動方向的旋轉及其與非均質礦物偏振圖的色邊關系。
每張圖的第壹部分顯示礦物處於消光位置，上偏振鏡(AA為振動面)逆時針偏轉。在每個圖的第二部分中，上偏振鏡AA與前偏振鏡PP正交，並且礦物在象限II和IV中處於45 °,其中礦物的非均勻旋轉是順時針的。或者，NR、OB、NB分別是紅光和藍光經過反射和旋轉後在O點和M點的振動方向；OR1，NR1，OB1，NB1分別代表紅光和藍光的振動方向，它們以相反的方向相互疊加。紅邊用細點表示，藍邊用粗點表示。
第二種可能的情況如圖6-7b所示。當上偏振鏡旋轉時，第壹個消光帶沒有出現色邊，DRr = =。圖的第二部分，凹面為藍色，凸邊為紅色，所以Dar = r > v；如果顏色邊緣相反，Dar = v > r。第三種情況如圖6-7c所示。在第壹部分可以看出，DRR = R > V；消光帶的第二部分是無色的，紅藍光的反射旋光度與非均勻旋光度的關系應該是:
∠ror 1 b 1 =∠ROB+∠bor 1 b 1
由於紅藍光的振動方向在該點(O點)垂直於上偏振片，所以消光帶為黑色，沒有色邊。從圖中可以看出，第壹部分DRr是R > V，第二部分DAr也必須是R > V..如果顏色邊緣在第壹部分是相反的，則DRr和DAr也是V > R..
第四種情況如圖6-7d所示。圖的第壹部分與上圖相同，DRr為r > v，但當分析鏡轉回正交位置，礦物為45°時，色邊分布與第壹部分相同(凹邊為紅色，凸邊為藍色)。只有當以下關系成立時，才能出現這種分布形式的色邊，即，
∠BOB1 > ∠ROR1 -∠BOR
然而，在這種情況下，紅色和藍色光的表觀旋轉角的相對分散強度可能無法識別，因為藍色光的表觀旋轉角可能小於、等於或大於紅色光的表觀旋轉角。只有當第壹部分和第二部分中顏色邊緣的強度明顯不同時，才能推斷出相對色散。如果第二部分的顏色邊緣比第壹部分的弱，則Dar = r > v，如果第壹部分和第二部分的顏色邊緣的強度相等，則Dar = o；如果第二部分的色邊比第壹部分強，Dar = v > r .在圖6-7d中，如果色邊的位置都相反，即當DRR = V > R時，則。
如果不能從極化圖的雙曲線色邊判斷非均質表觀旋轉的角分散性，則可以分別用紅、藍單色光定量測量礦物的非均質表觀旋轉角ar，得到DAr的符號。該方法將在下壹節中介紹。
綜上所述，非均質礦物極化圖中觀測到的主要內容有:反射旋轉色散DR r和強度；非均勻視在旋轉作用色散DAr和強度，非均勻視在旋轉角Ar(對於紅、白、藍等顏色的光)和雙曲線分離等。常見非均質礦物極化圖見表6-2。
表6-2常見異質礦物極化圖
繼續的
註:“)”表示綜合色散的凹凸面顏色。