Міністерство освіти РФ

Північно-Кавказький ГТУ

Кафедра: геологія нафти і газу

Курсова робота

Тема: "Мікроскопічна вивчення оптичних властивостей кристалів "

Виконав: студент

.

Прийняв

Ставрополь 2001

ЗМІСТ

Введення ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 4
Глава 1. Оптична індікатріса кристалів різнихсингонія ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 5
Глава 2. Пристрій мікроскопа і його повірки ... ... ... ... ... ... ... .15
2.1 Пристрій мікроскопа ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... ... .. 15

2. Основні повірки мікроскопа ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .18
Глава 3. Плоскополярізованний світло ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 23

3.1. Природний і поляризоване світло ... ... ... ... ... ... ... ... ... 23

3.2. Заломлення променів ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... .. 25
Глава 4. Пристрій призми Ніколя і хід променів черезнеї ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 28
Глава 5. Вивчення оптичних властивостейкристалів при одному Николі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 29
5.1. Вивчення форми кристалів і спайності ... ... ... ... ... ... ... 29
5.2. Вивчення кольору і Поліхроїзм мінаралов ... ... ... ... ... ... ... 33
5.3. Визначення величини показника заломлення мінералів ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .34
5.4. Способи визначення показника заломлення мінералів ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 35
Глава 6. Дослідження оптичних властивостей кристалів при двох Ніколя ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... ... 37
6.1.Определеніе сили подвійного променезаломлення мінералів ... 37

Висновок ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... ... ... ... .33
Використана література ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... ... ... ... 34

ВСТУП

Наука про кристалах - кристалографія вивчає закони будови твердихтіл, характеризує кристалічна речовина закономірним геометричноправильною внутрішньою будовою.

Доведено, що кристалічна будова властиво переважнійбільшості мінералів і гірських порід, що складають земну кору, а значить маєпершорядне значення в будівлю Землі.

У промисловості всі матеріали (метали та сплави, кам'яні будівельніматеріали, цемент і цегла, і П.Т.)-складаються з кристалічних зеренмінералів.

Кристалографія створила цілий ряд спеціальних кристалографічнихметодик, що мають велике практичне значення і поширення.

Наука про кристалах дає загальне поняття про властивості і будову твердогоречовини. З цього входить в комплекс загальноосвітніх дисциплін.

Є основою для походження предметів мінералого циклу --мінералогії, петрографії, геохімії, вчення про родовища кориснихкопалин.

Багато вчених Росії внесли внески в розвиток цієї науки. Такіяк: М.В. Ломоносов, А. В. Гадоліній, Є. С. Федоров, Ю. В. Вульф ібагато інших.

Кристалографія і в даний час становить величезний інтерес іпостійно додається, новими фахівцями.

Глава 1. Оптична індікатріса кристалів різних сингонія

При вивченні оптичних властивостей кристалів користуються допоміжноїпросторової фігурою, побудованої на показниках заломлення ізваної оптичної індікатрісой. Величина кожного радіуса - вектораіндікатріси висловлює показник заломлення кристалу для тих світловиххвиль, коливання яких здійснюються в напрямку даного вектора.

Помістимо подумки всередині кристалічного тіла світиться точку S
(рис. 1). За деякого напрямку SNм тут будуть одночаснопоширюватися два світлові хвилі М1 і М2, поляризовані у взаємноперпендикулярних площинах. Швидкості розповсюдження цих хвиль (1 і (2різні. У зв'язку з цим будуть різні і показники заломлення хвиль n1 іn2, що представляють собою, як відомо, зворотні величини по відношенню дошвидкостями.

Нехай хвиля М1 йде швидше ((1 ((2); тим самим її показникзаломлення (n1) буде менше відповідного показника заломлення (n2)для хвилі М2 (n1 (n2).

Прийнявши за вихідну точку S, проведемо через неї прямі А1А1 і В2В2паралельно коливань хвиль М1 і М2 (А1А1 паралельна коливань хвилі М1;
В2В2 паралельна коливань хвилі М2). Прямі А1А1 і В2В2 взаємноперпендикулярні.

На прямих А1А1 і В2В2 по обидві сторони від S відкладемо в одному і тому ждовільному масштабі величини показників заломлення n1 та n2 (n1відкладаємо по А1А1, n2 - по В2В2).

В результаті отримуємо чотири точки А1, А1, В2, В2.

Розглядаючи хвилі, що йдуть по інших напрямках, ми будемо отримуватинові четирехточія.

Рис. 1. Побудова оптичної індікатріси

Теоретично доведено, що поверхня, обіймаються всі зазначенічетирехточія, представляє собою або тривісний еліпсоїд, або еліпсоїдобертання, або кулю. Ця поверхня і носить назву оптичноїіндікатріси. Оптична індікатріса дає можливість визначити для хвильбудь-якого заданого напрямку орієнтування коливань і величинивідповідних показників заломлення. Величини цих осей дають упевному масштабі показники заломлення. В окремому випадку перетиніндікатріси є колом. Це показує, що світлові хвилі,розповсюджуються в заданому напрямку, не відчувають двозаломлення.

Розглянемо окремо всі три зазначені типу оптичної індікатріси.
Вища категорія. Кристали кубічної сингонії є, як вжезазначалося вище, оптично ізотропним. Промені тут йдуть з однаковоюшвидкістю і, отже, мають одним показником заломлення.
Відповідно до цього, оптична індікатріса в кристалах кубічноїсингонії - куля.

Охарактеризувати кульову індікатрісу можна лише за допомогою однієївеличини - радіуса кулі. Радіус кулі висловлює показник заломлення.
Отже, характеристика оптичної індікатріси кристалів кубічноїсингонії полягає лише в одній константі - показник заломлення n.
Середня категорія. Кристалам середніх сингонія (гексагональних,Тетрагональна і Тригональна) відповідає оптична індікатріса у виглядіеліпсоїда обертання.

Поверхня еліпсоїда обертання можна отримати, шляхом обертання еліпсанавколо однієї з його осей (рис. 2). При цьому виходять два роду еліпсоїдівобертання (рис. 3).

Рис. 2.Оптіческая індікатріса кристала нижчої категорії (тривісний еліпсоїд)

Рис. 3.Оптіческіе індікатріси для

кристалів середніх сингонія

а - позитивного; б - негативного

Перші (витягнуті) еліпсоїди відповідають оптично позитивним, адругий (сплющені) - оптично негативним кристалам.

У еліпсоїда обертання кругові перетину розташовуються перпендикулярноосі обертання. Всі інші їх перетину еліпсами.

Кристали середніх сингонія володіють лише одним одиничним напрямом,збігається з єдиною віссю вищого найменування. У свою чергу,відповідна їм оптична індікатріса, що має форму еліпсоїдаобертання, також володіє лише одним одиничним напрямом, поєднаним звіссю обертання еліпсоїда.
Одиничне напрямок кристалу повинна співпасти з одиничним напрямомоптичної індікатріси.

У еліпсоїді обертання розтин, перпендикулярно осі обертання,представляє коло. Тим самим круговий розтин оптичної індікатрісирозташовується перпендикулярно осі симетрії вищого найменування.

У гексагональної кристалі, оптична індікатріса орієнтована в ньомутак, що її вісь обертання поєднана з шестернями віссю симетрії (рис. 4).

Рис. 4. Орієнтування оптичної індікатріси

в гексагональної кристалі

Кругові перетину еліпсоїдів вказують на те, що перпендикулярно їмсвітлові хвилі йдуть, не роздвоюючись і не поляризуємо (будь-який радіус тутпредставляє можливий напрямок коливань). Значить уздовж осі обертанняоптичної індікатріси йде один неполярізованний (не роздвоєний промінь).

Напрямок, за яким світ не відчуває двозаломлення, називаєтьсяоптичною віссю. Кристали середніх сингонія мають одну оптичну вісь,тобто є оптично одноосні.

Для характеристики оптичної індікатріси таких кристалів доситьобмежитися двома величинами, а саме: половиною величини осі обертанняеліпсоїда і радіусом його кругового перерізу.

Зазначені величини виражають найбільший і найменший показникизаломлення кристала - ng і np і чисельно рівні їм півосі оптичноїіндікатріси Ng і Np.

У витягнутому (позитивному) еліпсоїді обертання з віссю обертання
(головна вісь симетрії кристала) збігається найбільша вісь індікатріси
(Ng). Найменша вісь (Np) відповідає тут радіусу кругового перерізу.

І навпаки, у сплющеним (негативному) еліпсоїді обертання головнавісь симетрії кристала (вісь обертання) відповідає найменшої осі (Np), анайбільша вісь індікатріси (Ng) відповідає радіусу кругового перерізу
(рис. 3).

Нижча категорія. Оптичні індікатріси кристалів нижчих сингонія
(ромбічних, Моноклінна і триклініях) характеризуються еліпсоїда зтрьома нерівними взаємно перпендикулярними осями.

Ці три осі за величиною відповідають трьом різними показниками заломлення --ng (nm (np і позначаються Ng, Nm, Np (рис. 2). Кожна вісь єодиничним напрямом і відповідає подвійний осі симетрії еліпсоїда, аплощина, перпендикулярна осі - площині його симетрії.

тривісний еліпсоїд володіє двома круговими перерізами, що проходятьчерез Nm. Перпендикулярно кожному кругового перерізу проходить оптичнавісь.

Значить кристали нижчих сингонія володіють двома оптичними осями (ОА1і ОА2), тобто є оптично двуоснимі. Обидві оптичні осі лежать вплощині площину оптичних осей (Ng Np). Коли бісектриса гострого кутаміж оптичними осями збігається з Ng, маємо оптично позитивнийкристал, а при збігу з Np, кристал оптично від'ємний.

Розглянемо орієнтування оптичної індікатріси в кристалах нижчихсингонія. У тривісної еліпсоїді три нерівні осі його (Ng, Nm, Np) єтрьома одиничними напрямами еліпсоїда.

З цими трьома одиничними напрямами кристала і повинні поєднуватисятри одиничних напрямки (три осі) оптичної індікатріси (рис. 5).

У ромбічних кристалах також завжди присутні три взаємноперпендикулярні одиничні напрями, які збігаються або з трьома подвійнимиосями симетрії або з нормалей до площин симетрії.

Рис. 5. Орієнтування оптичної індікатріси в ромбічним кристалі

Однак за зовнішнім виглядом ромбічного кристала не можна визначити,яка саме ось індікатріси (Ng, Nm, Np) збігається з тим чи іншим йогоодиничним напрямом.

Візьмемо для прикладу кристал у формі цеглинки або сірникової коробки.
Тут привертають увагу три серії різних по довжині і взаємноперпендикулярних ребер. Проте не слід припускати, щопаралельно найбільш довгим ребрах повинна обов'язково проходити найбільшаось індікатріси Ng. Також не можна пов'язувати середні і малі ребра кристалаз осями Nm і Np.

Точне рішення питання про орієнтуванні оптичної індікатріси вимагаєзастосування вже крісталлооптіческіх методів дослідження.

У кристалах моноклінної сингонії завжди маємо одне характернекристалографічної напрямок, що збігається з подвійною віссю (L2) абонормаллю до площини симетрії ((Р) і поєднане з другоїкристалографічної віссю. Цей напрямок є одиничним, а з нимзавжди збігається одна з трьох осей (одне з трьох напрямків) оптичноїіндікатріси (Ng або Nm, або Np).

Дві інші осі еліпсоїда лежать в площині, або перпендикулярнійподвійний осі (L2), або паралельної площині симетрії. При цьому вониутворюють деякі кути з ребрами кристала.

Величини таких улов є характерними для кожного певногоречовини, що кристалізується у моноклінної сингонії. Разом з тим длярізних речовин вони будуть різними.

У кристалах триклініях сингонії немає осей і площин симетрії. Всінапрямки поодинокі. Внаслідок цього оптична індікатріса можеорієнтуватися в кожному речовині, кристалізується в триклініях сингонії,по-різному. Тут важливе значення мають кути, утворені осямиіндікатріси з ребрами кристала.

Отже, при визначенні оптичних властивостей кристалів нижчих сингоніянеобхідно перш за все виміряти три показники заломлення - ng, nm, np,які є найбільш характерними оптичними константами, і визначити, зякими кристалографічних напрямах збігаються відповідні їм осііндікатріси.

Для Моноклінна і триклініях кристалів, як зазначалося, характерніще кути між осями індікатріси і ребрами кристалів.

Крім перерахованих оптичних констант, необхідно також визначатиоптичний знак кристалу і вимірювати гострий кут між обома оптичнимиосями. Цей кут позначається 2V.

Якщо чому-небудь показники заломлення безпосередньо не вимірюються,важливого значення набуває так звана величина (сила) двозаломлення
(ng (найбільший показник заломлення) - np (найменший показникзаломлення)). Ця константа допомогою крісталлооптіческіх методів можебути визначена і в тих випадках, коли величини показників заломлення ngі np залишаються невідомими.

Слід мати на увазі, що для променів різного кольору (тобто променів,що володіють різними довжинами хвиль) форма еліпсоїда оптичної індікатрісив одному і тому ж кристалі може істотно змінюватися. У зв'язку з цимзмінюються і величини оптичних констант. Це явище носить назвудисперсії елементів оптичної індікатріси.

У кристалах моноклінної і Триклінна сингонія явище дисперсіївідрізняється особливо складним характером. У Моноклінна кристалах, якзгадувалося, одна з осей індікатріси завжди збігається з L2 або з нормаллюдо Р, а дві інші осі розташовуються в перпендикулярній їй площині. Узв'язку з тим, що в цій площині всі напрямки одиничні, обидві осііндікатріси для променів різних довжин хвиль можуть займати різнестановище. У кристалах триклініях сингонії всі напрямки одиничні, всетри осі індікатріси для променів різних довжин хвиль можуть бути по-різномуорієнтовані в кристалі.

Розділ 2. Пристрій мікроскопа і його повірки

2.1.УСТРОЙСТВО Мікроскопи

Дослідження оптичних властивостей мінералів виробляються за допомогоюполяризаційного мікроскопа. Найбільш поширеними євітчизняні мікроскопи моделей МП і МИН.

Основними частинами поляризаційного мікроскопа є штатив,предметний столик, тубус, освітлювальне пристрій і поляризаційнасистема. Загальний вигляд мікроскопа представлений на рис. 7.

Штатив має Підковоподібне підставу і вертикальний кронштейн, зяким за допомогою шарніра і закріплює гвинта (11) з'єднана станина,або тубусодержатель (12). Завдяки такому пристрою тубус можнанадавати будь-яке похиле положення при горизонтальному положенні підстави.

Предметний столик (6) мікроскопа прикріплений до нижньої частини станини.
Центральну частину столика з отвором по середині можна вийнятивитискуванням її знизу після опускання освітлювального пристрою і підняттятубуса. На предметному столику є отвори з різьбленням для прівінчіваніяспеціальних приладів (Федоровський столик, ІСА, препаратоводітель) іотвори без різьби для прикріплення клем, які тримають шлиф.
Предметний столик має лімб, поділений на 360 (, і два ноніусом, заяким можна брати відліки з точністю до 0,1 (. Однак у звичайнійпетрографічної роботі достатня точність відліку до 1 (. Предметнийстолик повинен вільно обертатися. З лівого боку його розташований стопорнийгвинт (13), що дозволяє закріпити столик у потрібному положенні.

Тубус мікроскопа розташований у верхній частині станини. За допомогоюособливого кремальерного пристрою його можна наближати або видалятищодо предметного столика. Наближення тубуса до столика мікроскопа
(опускання) здійснюється обертанням кремальерного гвинта «від себе», авидалення (підняття) - обертанням гвинта «до себе».

У нижній частині тубуса знаходяться щипці, які тримають об'єктив (5).
Щоб вставити об'єктив, необхідно лівою рукою натиснути на щипці, а правоюрукою надіти об'єктив і повернути його проти годинникової стрілки на 90 (. Потімщипці відпускають і перевіряють, захопили вони похилий шпенек, наявнийна обоймі кожного об'єктива.

Об'єктиви разом з окуляром зберігаються в спеціальній коробці. Домікроскопів МП включені об'єктиви 3 (, 8 (, 20 (, 40 (і 60 (; у кожного з нихє центруючі обойми.

Вище щипців в тубусі є наскрізний проріз, розташована під кутом
45 (до площини симетрії мікроскопа, до якої в процесі роботи вставляютькомпенсатори.

Над прорізом в тубусі розміщується аналізатор (4), який вводитьсяліворуч до упору. У верхній частині тубуса, паралельно?? аналізатора,розташована лінза Бертрана (2), необхідна тільки при одержанніконоскопіі. Лінза має діафрагму, може бути центровані і фокусуватиспеціальної кремальерой (1).

Зверху в тубус вставляється окуляр (15). До мікроскопів МП додаютьсяокуляри 5 (, 8 (, 12,5 (та 17 (, що мають хрест ниток, і окуляр 6 (, в якийможна вкласти сітчастий чи лінійний мікрометр. Окуляр із хрестом нитоквставляють так, щоб один з ниток була паралельна площині симетріїмікроскопа, а інша перпендикулярна їй.

Освітлювальне пристрій (9) поляризаційного мікроскопа розташованепід предметним столиком і складається з дзеркала і двох конденсорів. Дзеркалоподвійне - плоске і увігнуте. Зазвичай користуються увігнутим дзеркалом, а прималих збільшеннях і широкому, віддаленому від мікроскопа джерело світла --плоским.

Нижній конденсатор перетворює пучок світла, відбитого від дзеркала, вкілька сходиться і підсилює освітленість препарату. Над ним поміщенаірисова діафрагма, за допомогою якої можна звужувати отвір конденсора іробити пучок світла більш паралельним. Другий конденсор - лінза Лазо --вживається при роботі з великими збільшеннями і головним чином дляотримання коноскопіі. При необхідності лінзу можна вводити спеціальнимважелем, розташованим під столиком.

Освітлювальна система разом з поляризатором спеціальним маховичкомможе бути опущена вниз і відкинута вліво. Звичайно ж вона повинна бути піднятадо самого предметного столика.

поляризаційна система мікроскопа представлена двома Ніколя. НижнійНіколь - поляризатор (8) - поміщений під предметним столиком, нижчеосвітлювальних конденсорів і діафрагми. Верхній - аналізатор (4) - знаходиться в тубусі мікроскопа між об'єктивом і окуляром.

Поляризатор можна повернути в обоймі і закріпити спеціальним гвинтом.
Зазвичай поляризатор розташовують так, щоб напрямокпропускаються їм коливань було паралельно вертикальної нитки окуляра
(площини симетрії мікроскопа).

Аналізатор, як правило, може бути або виведених з тубуса, абовведеним в нього. Напрямок пропускаються аналізатором коливань маєбути перпендикулярно напрямку коливань, пропускаються поляризатором. Удеяких мікроскопах (наприклад, МП-6) аналізатор може бути повернутий напевний кут до 90 (, але робиться це тільки при спеціальнихдослідженнях.

2.2. ОСНОВНІ повірки Мікроскопи

Перед початком роботи з поляризаційним мікроскопом необхідновстановити його в робочий стан - зробити повірки. Рекомендуєтьсяпроводити їх у такій послідовності.

1. Додають тубус зручний для роботи похиле положення і затискають закріплює гвинт. Перевіривши, вимкнені чи лінзи Лазо і Бертрана, а також аналізатор і відкрита чи діафрагма, налагоджують правильне освітлення. Для цього обертанням і нахилами увігнутого дзеркала направляють світловий пучок від джерела світла в мікроскоп і домагаються рівномірно яскравого освітлення поля зору.

2. Прикріплюють шлиф до предметного столика, вставляють об'єктив і виробляють фокусування. При фокусуванні об'єктивів зі слабкими збільшеннями (3 (або 8 () тубус опускають гвинтом макроподачі до появи зображення, а потім уточнюють фокусування гвинтом мікроподачі.

фокусування з сильними збільшеннями (40 (,

60 (), щоб уникнути небезпеки розчавити шлиф об'єктивом здійснюють таким чином: обережно, спостерігаючи збоку, гвинтом макроподачі опускають тубус до зіткнення об'єктива з покривним склом шліфують, а потім, піднімаючи тубус (краще мікроподачей), вловлюють зображення.

3. Перевіряють центріровку об'єктива. Для цього пересуванням шлиф за предметним столика ставлять на центр хреста ниток яку-небудь маленьку помітну крапку і обертають столик. Якщо об'єктив центровані, то вибрана точка не зійде з перехрестя ниток. При відсутності центріровкі точка зійде з перехрестя і опише в полі зору коло. Якщо центріровка об'єктива сильно порушена або об'єктив неправильно затиснутий у щипці, то вибрана точка може зовсім піти з поля зору. Тому перш ніж почати центріровку, необхідно переконатися, що об'єктив вставлений правильно, тобто що шпенек на його обоймі увійшов в проріз щипців.

центрують об'єктив звичайно в такий спосіб: а) після вибору точки в шліфують і встановлення її на перехрестя ниток повертають предметний столик на 180 (; б) переміщенням шлиф за предметним столика посувають обрану точку до хреста ниток на половину того відстані, на яку вона відійшла при обертанні; в) надягають на центріровочние гвинти об'єктива спеціальні ключі і, ввінчівая або вивінчівая їх, змінюють положення об'єктива так, щоб вибрана точка потрапила на перехрест ниток; г) перевіряють проведену центріровку обертанням столика мікроскопа. Якщо ж об'єктив знову виявляється не центровані, то всі зазначені операції повторюють знову.

При сильному порушенні центріровкі спочатку обертанням столика встановлюють, в якому напрямку від центру розташований вихід осі обертання. Потім центріровочнимі гвинтами переміщують видимі зерна так , щоб наблизити вісь обертання до центру ниток. Лишень обрана для центріровкі точка опиниться в межах поля зору, центріровку проводять звичайним способом.

При певному досвіді роботи з мікроскопом центровку об'єктива можна здійснювати тільки центріровочнимі гвинтами. У цьому випадку вибирають маленьку крапку, ставлять її на перехрестя, повертають столик на 180 (.

Потім обрану точку пересувають центріровочнимі гвинтами на половину відстані до перехрестя, зауважують нову, що опинилася на хресті, крапку і повторюють операції до тих пір, поки вибрана точка не буде описувати коло навколо перехрестя ниток. Такий спосіб центріровкі особливо зручний, коли небажано зайве пересуву шлиф.

4. Перевіряють взаємну перпендикулярність ниток хреста в окулярах. Вибирають в шлиф пряму лінію (спайність, край подовженого зерна ), повертають предметний столик так, щоб вона розташувалася паралельно одній з ниток окуляра, і беруть відлік по ноніусом столика. Потім, обертаючи столик, встановлюють цю ж лінію паралельно інший нитки окуляра і знову беруть відлік. Різниця відліків має дорівнювати 90 (. Якщо нитки виявляться не взаємно перпендикулярними, виправити це може тільки механік.

5. Перевіряють, чи знаходяться николи в схрещених положенні. Так як поляризатор і аналізатор повинні пропускати світло з коливаннями у взаємно перпендикулярних площинах, при введенні аналізатора поле зору (без шлиф!) повинно бути темним. Якщо ж цього немає, то при введеному аналізаторі потрібно повернути поляризатор, попередньо послабивши стопорний гвинт, поки поле зору не стане темним, і знову затиснути гвинт.

6. Перевіряють збіг ниток окуляра з напрямками коливань світла, пропускаються поляризатором і аналізатором. Дану перевірку проводять зазвичай за допомогою подовженою платівки буттям з спайності.

Поворотом столика домагаються, щоб спайність (або подовжена сторона) платівки буттям виявилася паралельної одній із ниток окуляра . При включеному аналізаторі платівка буттям повинна бути темною, тобто

Стояти на загасанні. Якщо ж цього не спостерігається, то потрібно звертатися до механіка.

7. Визначають напрям коливань, пропускаються поляризатором. Для цього можна скористатися тією ж платівкою буттям. Обертанням предметного столика домагаються найбільш інтенсивного фарбування буттям

(без аналізатора!). В даний момент подовження (і спайність) платівки виявиться паралельним однієї з ниток окулярне хреста, яка і буде відповідати напрямку коливань, пропускаються поляризатором. Зазвичай поляризатор пропускає коливання, паралельні площині симетрії мікроскопа (вертикальної нитки окуляра), але може спостерігатися і зворотне становище. Тому, починаючи роботу з незнайомим мікроскопом, цю перевірку робити абсолютно необхідно.

Крім перерахованих перевірок, кожному досліднику слід засвоїти, по-перше, що прилад повинен завжди стояти так, щоб було зручно працювати, і, по-друге, хоча в мікроскоп дивляться одним оком, другий не повинен бути закритий і особливо примружені. Початківцям можна рекомендувати закривати очей рукою або одягати щиток з паперу на верхню частину тубуса. Дуже корисно звикнути в процесі роботи дивитися в тубус то правим, то лівим оком.

Розділ 3. ПЛОСКОПОЛЯРІЗОВАННИЙ СВІТЛО

3.1. ПРИРОДНИЙ й поляризоване СВІТЛО

Розрізняють світло природний і поляризований. Коливання природногосвітла відбуваються у всіх площинах, що проходять через напрямокрозповсюдження променя, у всіх напрямках, перпендикулярних променю.
Коливання ж поляризованого світла відбуваються в площині,перпендикулярній променю, але по паралельних напрямах. Площина,перпендикулярна площині коливань, називається площиною поляризації.
Поляризація світла відбувається при відображенні, при проходженні світла черезкристалічна речовина. Вона може бути повною або частковою.

Світло одночасно володіє і хвильовими, і корпускулярним властивостями. Уоснову крісталлооптіческіх досліджень покладена хвильова теорія. Світлорозглядається як електромагнітні коливання, що поширюються хвилямина всі боки від джерела світла з великою швидкістю.

У світловому коливальному русі розрізняють напрямок коливань інапрямок поширення коливань. Прямі, по яких поширюєтьсясвітло, називаються світловими променями. Напрямок світлових коливаньперпендикулярно до напрямку поширення світла. Світлові коливанняє гармонійними, тобто здійснюються через певні проміжкичасу.

У гармонійному коливальному русі виділяються наступні елементи
(рис. 9):

Рис. 9. Елементи гармонічного коливального руху.

1. Амплітуда (А) - найбільшу відстань, на яку коливається точка відхиляється від свого положення рівноваги.

2. Період коливань - проміжок часу, протягом якого точка здійснює одне повне коливання (аа ().

3. Частота коливання - число повних коливань у секунду.

4. Фаза - стан коливання в даній точці в даний момент, тобто кут, на який відхиляються частки від положення рівноваги. Розрізняють однакові фази і протилежні. Точки однакових фаз розташовуються по одну сторону від положення рівноваги і рухаються в одну сторону (1 і 1 (). Точки протилежних фаз розташовуються по різні боки від положення рівноваги і рухаються в різні боки (2 і 2 ().

5. Довжина хвилі (() - відстань, на яку поширюється коливальний рух за один період. Іншими словами, довжина хвилі є відстань між найближчими точками, що знаходяться в однакових фазах.

До області видимого світла відносяться електромагнітні коливання здовжиною хвиль від 380 мкм (фіолетова частина спектру) до 780 мкм (червоначастина спектру). Білий світ практично являє собою суміш світловихколивань всіх можливих довжин хвиль. Світло якої-небудь однієї довжини хвиліназивається монохроматичним. Рентгенівські промені і радіохвилі мають такожелектромагнітну природу і відрізняються від видимого світла тільки довжиноюхвилі. У першому довжина хвилі менше 380 мкм, а у другій - більше 780 мкм.

Якщо два промені розповсюджуються в одному і тому ж напрямку іволодіють однією і тією ж довжиною хвилі, то вони взаємодіють абоінтерферують між собою. Найбільш простий випадок інтерференціїспостерігається, коли обидва інтерферують променя поляризована в одній площині.

3.2. Заломлення променів

При переході світла з одного середовища в іншу відбувається змінашвидкості розповсюдження світла, або, заломлення світлових променів. Цевідбувається із-зі того, що швидкість поширення світла в різних середовищахрізна. У вакуумі вона приблизно дорівнює 300 000 км (с, у всіх іншихсередовищах менше.

Існує певна залежність між кутом падіння променя ізміною швидкості. Для даних двох середовищ відношення синуса кута падіння досинус кута заломлення є величина постійна, рівна відношенню швидкостісвітла в першому середовищі до швидкості світла в другому середовищі. Це відношенняназивається показником заломлення середовища друге щодо першого іпозначається N.

Показник заломлення якої-небудь середовища щодо порожнечіназивають абсолютним показником заломлення. Внаслідок того, що швидкістьпоширення світла в порожнечі є найбільшою, абсолютний показникзаломлення завжди більше одиниці. Практично показник заломленнявизначається щодо повітря (його N = 1,0003).

При проходженні світла з середовища з меншим показником заломлення всередовище з великим показником заломлення кут заломлення менше кутападіння. Якщо ж світло йде із середовища з більшим показником заломлення, токут заломлення більше кута падіння. Тому з пучка променів знайдеться промінь,який після заломлення піде по межі середовищ. Кут падіння такого променяназивається граничним.

При куті падіння, більшому граничного, що падає промінь повністювідіб'ється від поверхні розділу двох середовищ (рис. 11). Це явищеносить назву повного внутрішнього відображення. Таким чином, повневнутрішнє відбиття спостерігається тоді, коли промінь із середовища з великимпоказником заломлення потрапляє у середовище з меншим показником заломленняпід кутом, що перевищує граничний. Чим значніше різниця в показникахзаломлення двох середовищ, тим менше граничний кут і тим більша частинападаючих променів випробує повне внутрішнє відбиття.

Промінь природного світла, увійшовши до кристал, заломлюється ірозділяється на два промені, що йдуть з різними швидкостями і поляризованих вдвох взаємно перпендикулярних площинах. Таке явище називають подвійнимпроменезаломлення, або двозаломлення.

Рис. 11. Заломлення світла на межі двох середовищ з різними показниками заломлення.

N (n. (- граничний кут падіння. Луч 4 випробовує повне внутрішнє віддзеркалення.

Розглянемо два випадки двозаломлення променів. Один з виникли придвозаломлення променів йде з однаковою швидкістю у різних напрямках вкристалі, а другий змінює швидкість в залежності від напрямку. Першийпромінь називають звичайним (ordinarius) і позначають о, а друга --незвичайним (extraordinarius) і позначають тобто

Явище двозаломлення пов'язано з анізотропного кристалів, тобто знеоднаковими властивостями кристалів. У речовинах з однаковою швидкістюпоширення світла двозаломлення не відбувається. В анізотропнихречовинах двозаломлення відбувається в усіх напрямках (крім напрямівоптичних осей).

Розділ 4. ПРИСТРІЙ ПРИЗМИ Ніколь і

ХОД ПРОМЕНІВ ЧЕРЕЗ НЕЇ.

Входячи в кристал, світловий промінь, розбивається на два промені,що поширюються з різними швидкостями і поляризованих в двох взаємноперпендикулярних площинах.

При виході з кристала, світлові коливання одного пучка будутьперпендикулярні по відношенню до світлових коливань других. Для того щоб,отримати світло, поляризований в одній площині, досить погасити одиніз зазначених світлових пучків. Що виконується в призмі Ніколя.

Призма виготовляється таким способом; кристал прозорого кальциту
(ісландського шпату - СаСО3) розрізається під певним кутом до ребер надві частини. Потім обидві частини склеюються особливим клеєм - канадським бальзамом.
Показник заломлення канадського бальзаму n? 1,54.

Паралельний пучок світла, входячи а призму, розбивається на дващо поширюються з різними швидкостями поляризованих світлових пучка.
Для одного з цих пучків показник заломлення кальциту 1,53 - 1,54, длядругого - 1,658. Звернемо увагу але те, що перший показник майже дорівнюєпоказником заломлення канадського бальзаму. Світловий пучок, відповідниййому, безперешкодно проходить крізь прошарок бальзаму з близькою йомупоказником заломлення.

Другий пучок, відповідний більшого показника заломлення
(1,658), дійшовши до згаданої прошарку, повинен змінити.

При виготовленні призми Ніколя площину її розрізу орієнтуєтьсятак, щоб другий пучок зазнав повне внутрішньо віддзеркалення. Таким чином,досягнувши прошарку канадського бальзаму, цей пучок не проходить через неї,а цілком відбивається, поглинаючись темна оправою призми Ніколя. Урезультаті з двох світлових пучків через Миколу проходить лише одна,що відповідає показнику заломлення 1,53 - 1,54.

Розділ 5. Вивчення оптичних властивостей кристалів при одному Николі

5.1. ВИВЧЕННЯ ФОРМИ кристалів і Спайність

Форми кристалів залежить від кристалографічних особливостеймінералу, умов кристалізації,хімічного складу та ін В умовахвільного росту утворюються кристали, які володіють правильними,притаманними тільки цього мінералу формами. У шлиф мінерал зазвичайзустрічається у вигляді неправильних, округлих зерен і значно рідшепредставлений широко таблітчатимі або кілька видовженими кристалами збіпірамідальнимі закінченнями. Для кристалів слюди характерний пластинчастийвигляд, а в шлиф вони часто мають шестикутну або витягнуту --призматичну, шестоватую форму.

Зерна, які мають для цього мінералу характерні обриси, називаютьсяідіоморфнимі.

Якщо кристали в процесі росту набувають свою характерну формутільки частково, вони називаються гіпідіоморфнимі.

У тих випадках, коли кристали мінералів не мають правильнихкристалографічних обрисів і утворюють зерна неправильної форми, вониназиваються ксеноморфнимі.

Ступінь ідіоморфізма мінералів

Рис. 12

Зерна: 1 - ідіоморфние, 2 - гіпідіоморфние, 3 - ксеноморфние

Найчастіше мінерали в шлиф спостерігаються у вигляді зеренізометричної, таблітчатой, призматичної форми, рідше зустрічаютьсямінерали, яким притаманні шестоватая і голчата форми (Рис.13).

Форма зерен мінералів

Рис. 13

1 - ізометричних, а/b = 1; 2 - таблітчатая, а/b від 2 до 4;

2. - Призматична, а/b від 4 до 10; 4 - шестоватая, а/b від 10 до 20; 5 - голчата, а/b

Спайність - це властивість кристалів розколюватися (расщіпляться) приударі або тиск за певними напрямами (найчастіше паралельногранях). У зернах мінералів, що володіють спайність, спостерігається системапаралельних тріщин, добре помітних під мікроскопом. Під мікроскопомрозрізняють мінерали з досконалою і недосконалою спайності. Мінералли,володіють досконалою спайність, спостерігаються тонкі, чіткі тріщинипаралельні один одному (рис. 14, а).

У мінералів з недосконалою спайність лінії тріщин частіше широкі абопереривчасті, але можуть бути тонкими і звивистими, не завжди суворопаралельними. Однак єдиний напрямок тріщин видно досить виразно
(рис. 14, б, в). Мінерали що не володіють спайність, не мають тріщин, абовони нерівні, звивисті і безладні (мал. 14, г).

Типи спайності

Рис. 14

Тріщини спайності можуть проходити в різних напрямках.
Так наприклад в одному напрямку можна спостерігати у слюди, у двох мінералигрупи польових шпатів, амфібол, піроксенів і ін, в трьох кальциту,доломіту, Галіт і деяких інших мінералів, в чотирьох у флюориту і шестиу Сфалерит напрямках.

Для мінералів, які мають спайність у двох і більше напрямках, один здіагностичних ознак - величина кута між тріщинами - кут спайності.
Особливо важливим є його визначення для мінералів групи амфібол і піроксенів,схожих між собою рядом інших оптичних констант і різкорозрізняються за величиною кута спайності. У першому він становить 56 (, а удругий - 87 ((мал. 14, д, е).

5.2. ВИВЧЕННЯ ЦВЕТА І Поліхроїзм МІНЕРАЛИ

Мінерали також розрізняють за кольором зерна і виділяють дві групи,непрозорі - повністю поглинаю