Polaryzatory; mikroskop polaryzacyjny

Polaryzatory; mikroskop polaryzacyjny

Światło, które można uzyskać przez odbicie od gładkich, płaskich powierzchni, jak i przez przepuszczenie przez kryształ optycznie anizotropowy światła nie spolaryzowanego, jest tylko częściowo spolaryzowane. Do otrzymania światła całkowicie spolaryzowanego powszechnie używa się pryzmatów polaryzujących, skonstruowanych z przezroczystych kryształów kalcytu. W pryzmatach tych, zwanych pryzmatami Nicola lub w skrócie nikolami, jeden ze spolaryzowanych promieni zostaje usunięty. Mikroskop, w który wbudowane są nikole nosi nazwę mikroskopu polaryzacyjnego, zwanego również mikroskopem petrograficznym lub mineralogicznym, ponieważ bywa stosowany do badania skał i minerałów.

Mikroskop polaryzacyjny, podobnie jak mikroskop zwyczajny, ma trzy układy soczewek, tj. obiektyw umieszczony u dołu tubusa, wkładany od góry okular z krzyżem prostopadłych dc siebie nici pajęczych oraz oświetlacz znajdujący się pod stolikiem mikroskopu. Obiektywy i okulary są wymienne i odpowiedni ich dobór stanowi o stopniu powiększenia oglądanego przedmiotu. Oświetlacz służy do skupiania promieni świetlnych na obserwowanym przedmiocie.

Mikroskop polaryzacyjny: a — widok ogólny, b — schemat budowy.

Mikroskop polaryzacyjny różni się od zwyczajnego przede wszystkim wmontowaniem dwóch nikoli. Pod obracalnym okrągłym stolikiem mikroskopu, zaopatrzonym w podziałkę do pomiaru kątów, znajduje się nikol dolny — polaryzator. Między obiektywem a okularem znajduje się nikol górny — analizator. Położenie nikoli względem siebie jest tak dobrane, że drgania światła przepuszczone przez nikol dolny są zatrzymane przez nikol górny (nikole skrzyżowane). Analizator jest wysuwalny; część obserwacji mikroskopowej skał i minerałów przeprowadza się bez analizatora, przy użyciu samego tylko polaryzatora.

Za pomocą lusterka płasko-wklęsłego, umieszczonego pod polaryzatorem i oświetlaczem, wprowadza się do mikroskopu wiązkę promieni światła naturalnego lub sztucznego, aby — po przejściu przez nikol dolny, preparat mikroskopowy umieszczony w środku stolika, obiektyw i okular — doszła ona do oka obserwatora. Przy użyciu dwóch śrub, z których jedna pozwala na większe przesunięcie tubusa, a druga (mikrometryczna) służy do dokładnego nastawiania, uzyskuje się w polu widzenia ostry, powiększony obraz obserwowanego preparatu. Te wstępne przygotowania przeprowadza się bez analizatora.

Obiektyw mikroskopu powinien być tak scentrowany, aby punkt preparatu obserwowany w środku pola widzenia, tj. na przecięciu krzyża nici pajęczych okularu, nie ulegał przesunięciu w czasie obrotu stolikiem mikroskopu. Gdy nikol górny wsunie się do tubusa mikroskopu, można zaobserwować zupełne zaciemnienie pola widzenia, o ile tylko przekroje główne obu nikoli są dokładnie prostopadłe. Jeżeli nie ma zupełnego zaciemnienia, należy nikol dolny nieco obrócić tak, aby skrzyżowanie nikoli było zupełne. Płaszczyzny drgań światła w obu nikolach powinny być zgodne z kierunkami nici okularu.

Ściemnianie światła, określane również jako wygaszanie lub znikanie, zachodzi pomiędzy skrzyżowanymi nikolami wtedy, gdy światło przechodzi bezpośrednio przez powietrze z polaryzatora do analizatora lub jeżeli na drodze wytworzonego w nikolu dolnym światła spolaryzowanego znajduje się przezroczyste ciało bezpostaciowe, np. szkło lub przezroczysty minerał należący do układu regularnego, np. diament lub fluoryt. Ciała te, podobnie jak szkło oświetlacza i obiektywu, zachowują się obojętnie wobec światła spolaryzowanego.

Umieszczone między skrzyżowanymi nikolami kryształy optycznie izotropowe powodują ściemnienie pola widzenia nie zmieniające się podczas obrotu stolika mikroskopu. Kryształy optycznie anizotropowe zachowują się natomiast zupełnie inaczej. Podczas obrotu o 360° stolika mikroskopowego, na którym znajduje się między skrzyżowanymi nikolami kryształ optycznie anizotropowy, następuje czterokrotnie ściemnienie światła. Nastąpi to w takich położeniach, w których drgania światła w płytce kryształu będą odbywały się zgodnie z kierunkiem drgań w nikolu i równolegle do kierunków nici pajęczych okularu. Przepuszczane przez płytkę kryształu drgania światła zostaną wtedy zatrzymane przez analizator (nikol górny), przepuszczający tylko drgania w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny drgań światła w polaryzatorze. W tym położeniu nastąpi ściemnienie światła analogiczne do zachodzącego w ciałach optycznie izotropowych.

Ściemnianie światła, które zachodzi w kryształach optycznie anizotropowych między skrzyżowanymi nikolami, może być proste, ukośne lub symetryczne względem prostoliniowych kierunków krystalograficznych, jak krawędzie, ślady łupliwości lub ślady płaszczyzn zrostów bliźniaczych.

Proste ściemnianie światła następuje przy zgodnym z kierunkiem krystalograficznym ułożeniu kierunków drgań w nikolach. Krzyż nici pajęczych jest równoległy do kierunku krystalograficznego. Ten rodzaj wygaszania światła występuje w kryształach układu tetragonalnego, heksagonalnego i trygonalnego oraz rombowego na ścianach słupów, a także na niektórych ścianach kryształów układu jednoskośnego.

Ukośne ściemnianie światła różni się od prostego tym, że kierunki drgań w krysztale tworzą pewien kąt z kierunkami krystalograficznymi. Kąt ściemniania światła, charakterystyczny dla danej ściany badanego kryształu, pozwala na zidentyfikowanie wielu minerałów. Ukośne ściemnianie światła występuje na wszystkich ścianach kryształów układu trójskośnego oraz na większości ścian kryształów układu jednoskośnego.

Symetryczne ściemnianie światła polega na tym, że kierunki drgań w krysztale są zgodne z kierunkiem dwusiecznej kąta między ograniczającymi kryształ prostymi liniami. Ten rodzaj ściemniania światła występuje na ścianach piramid układu heksagonalnego, tetragonalnego i trygonalnego. Można je uważać za szczególny przypadek ściemniania prostego (w stosunku do płaszczyzny symetrii minerału).

Faliste ściemnianie światła różni się tym od zwyczajnego (prostego), ukośnego lub symetrycznego, że nie następuje równocześnie w całym minerale. Gdy pewne części minerału są już ciemne, inne są jasne lub szare. Zjawisko to występuje często w kwarcu, zwłaszcza będącym składnikiem skał metamorficznych, które podlegały silnemu ciśnieniu kierunkowemu.

Pomiędzy skrzyżowanymi nikolami łatwo można rozpoznać kryształy zbliźniaczone. Pozornie bowiem pojedynczy w świetle zwykłym kryształ okazuje się złożony z części, które wykazują ściemnianie w różnych położeniach. W ten sposób można stwierdzić zarówno bliźniaki pojedyncze, jak i wielokrotne.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *