Реферат: Микроскопическое изучение оптических свойств кристаллов

Рассмотрим ориентировку оптической индикатрисы в кристаллах низших сингоний. В трехосном эллипсоиде три неравные оси его (Ng, Nm, Np) являются тремя единичными направлениями эллипсоида.

С этими тремя единичными направлениями кристалла и должны совместиться три единичных направления (три оси) оптической индикатрисы (рис. 5).

В ромбических кристаллах также всегда присутствуют три взаимно перпендикулярные единичные направления, совпадающие или с тремя двойными осями симметрии или с нормалями к плоскостям симметрии.

Рис. 5. Ориентировка оптической

индикатрисы в ромбическом кристалле

Однако по внешнему виду ромбического кристалла нельзя определить, какая именно ось индикатрисы (Ng, Nm, Np) совпадает с тем или иным его единичным направлением.

Возьмем для примера кристалл в форме кирпичика или спичечной коробки. Здесь бросаются в глаза три серии разных по длине и взаимно перпендикулярных ребер. Тем не менее не следует предполагать, что параллельно наиболее длинным ребрам должна обязательно проходить наибольшая ось индикатрисы Ng. Также нельзя связывать средние и малые ребра кристалла с осями Nm и Np.

Точное решение вопроса об ориентировке оптической индикатрисы требует применения уже кристаллооптических методов исследования.

В кристаллах моноклинной сингонии всегда имеем одно характерное кристаллографическое направление, совпадающее с двойной осью (L₂ ) или нормалью к плоскости симметрии (^Р) и совмещенное со второй кристаллографической осью. Это направление является единичным, и с ним всегда совпадает одна из трех осей (одно из трех направлений) оптической индикатрисы (Ng или Nm, или Np).

Две другие оси эллипсоида лежат в плоскости, либо перпендикулярной двойной оси (L₂ ), либо параллельной плоскости симметрии. При этом они образуют некоторые углы с ребрами кристалла.

Величины таких улов являются характерными для каждого определенного вещества, кристаллизующегося в моноклинной сингонии. Вместе с тем для разных веществ они будут различными.

В кристаллах триклинной сингонии нет осей и плоскостей симметрии. Все направления единичны. Вследствие этого оптическая индикатриса может ориентироваться в каждом веществе, кристаллизующемся в триклинной сингонии, по-разному. Здесь важное значение имеют углы, образованные осями индикатрисы с ребрами кристалла.

Итак, при определении оптических свойств кристаллов низших сингоний необходимо прежде всего измерить три показателя преломления – n_g , n_m , n_p , являющиеся наиболее характерными оптическими константами, и определить, с какими кристаллографическими направлениями совпадают соответствующие им оси индикатрисы.

Для моноклинных и триклинных кристаллов, как указывалось, характерны еще углы между осями индикатрисы и ребрами кристаллов.

Кроме перечисленных оптических констант, необходимо также определять оптический знак кристалла и измерять острый угол между обеими оптическими осями. Этот угол обозначается 2V.

Если почему-либо показатели преломления непосредственно не измеряются, важное значение приобретает так называемая величина (сила) двупреломления (n_g (наибольший показатель преломления) – n_p (наименьший показатель преломления) ). Эта константа посредством кристаллооптических методов может быть определена и в тех случаях, когда величины показателей преломления n_g и n_p остаются неизвестными.

Следует иметь в виду, что для лучей различного цвета (т. е. лучей, обладающих различными длинами волн) форма эллипсоида оптической индикатрисы в одном и том же кристалле может существенно меняться. В связи с этим изменяются и величины оптических констант. Это явление носит название дисперсии элементов оптической индикатрисы.

В кристаллах моноклинной и триклинной сингоний явление дисперсии отличается особенно сложным характером. В моноклинных кристаллах, как упоминалось, одна из осей индикатрисы всегда совпадает с L₂ или с нормалью к Р, а две другие оси располагаются в перпендикулярной ей плоскости. В связи с тем, что в этой плоскости все направления единичны, обе оси индикатрисы для лучей различных длин волн могут занимать различное положение. В кристаллах триклинной сингонии все направления единичны, все три оси индикатрисы для лучей разных длин волн могут быть по-разному ориентированы в кристалле.

ГЛАВА 2. Устройство микроскопа и его поверки

2.1.УСТРОЙСТВО МИКРОСКОПА

Исследование оптических свойств минералов производятся при помощи поляризационного микроскопа. Наиболее распространенными являются отечественные микроскопы моделей МП и МИН.

Основными частями поляризационного микроскопа являются штатив, предметный столик, тубус, осветительное устройство и поляризационная система. Общий вид микроскопа представлен на рис. 7.

Штатив имеет подковообразное основание и вертикальный кронштейн, с которым при помощи шарнира и закрепляющего винта (11) соединена станина, или тубусодержатель (12). Благодаря такому устройству тубусу можно придавать любое наклонное положение при горизонтальном положении основания.

Предметный столик (6) микроскопа прикреплен к нижней части станины. Центральную часть столика с отверстием по середине можно вынуть выдавливанием ее снизу после опускания осветительного устройства и поднятия тубуса. На предметном столике имеются отверстия с резьбой для привинчивания специальных приборов (федоровский столик, ИСА, препаратоводитель) и отверстия без резьбы для прикрепления клемм, которые держат шлиф. Предметный столик имеет лимб, разделенный на 360°, и два нониуса, по которым можно брать отсчеты с точностью до 0,1°. Однако в обычной петрографической работе достаточна точность отсчета до 1°. Предметный столик должен свободно вращаться. С левой стороны его расположен стопорный винт (13), позволяющий закрепить столик в нужном положении.

Тубус микроскопа расположен в верхней части станины. При помощи особого кремальерного устройства его можно приближать или удалять относительно предметного столика. Приближение тубуса к столику микроскопа (опускание) осуществляется вращением кремальерного винта «от себя», а удаление (поднятие) – вращением винта «к себе».

В нижней части тубуса находятся щипцы, которые держат объектив (5). Чтобы вставить объектив, необходимо левой рукой нажать на щипцы, а правой рукой надеть объектив и повернуть его против часовой стрелки на 90°. Затем щипцы отпускают и проверяют, захватили ли они наклонный шпенек, имеющийся на обойме каждого объектива.

Объективы вместе с окуляром хранятся в специальной коробке. К микроскопам МП приложены объективы 3´, 8´, 20´, 40´ и 60´; у каждого из них есть центрирующие обоймы.

Выше щипцов в тубусе имеется сквозная прорезь, расположенная под углом 45° к плоскости симметрии микроскопа, в которую в процессе работы вставляют компенсаторы.

Над прорезью в тубусе размещается анализатор (4), который вводится слева до упора. В верхней части тубуса, параллельно анализатору, расположена линза Бертрана (2), необходимая только при получении коноскопии. Линза имеет диафрагму, может быть центрирована и фокусирована специальной кремальерой (1).