Polaryzatory; mikroskop polaryzacyjny

Barwy interferencyjne. Poszczególne minerały anizotropowe wykazują między skrzyżowanymi nikolami barwy różniące się od :ch własnych barw, nazywane barwami interferencyjnymi. Powstają one wskutek interferencji (nakładania się) fal świetlnych.

Jeżeli umieszczony na stoliku mikroskopu klin wycięty z kryształu optycznie anizotropowego, np. kwarcu, będzie się przesuwać w kierunku przekątnym do nici okularu w ten sposób, aby w polu widzenia zjawiała się coraz grubsza część klina, to — jeżeli tępy koniec klina będzie miał dostateczną grubość — ujrzy się kolejno wszystkie barwy, jakie mogą wykazywać kryształy optycznie anizotropowe. Na cienkim końcu klina stwierdzi się barwę ciemnoszarą, przy nieznacznym zwiększeniu grubości (tj. przesuwaniu klina kwarcowego) — barwę niebieskawoszarą, następnie jasnoszarą, słomkowożółtą, żółtą, pomarańczową i wreszcie czerwoną. Przy dalszym zwiększeniu grubości płytki (tj. przy dalszym przesuwaniu klina) otrzyma się barwy: fioletową, niebieską, zieloną oraz znowu barwy żółtą i czerwoną; barwy te w porównaniu z barwami pierwszymi nie są już tak intensywne, lecz bardziej subtelne. Pierwsze nazywa się barwami I rzędu, drugie — II rzędu. Jeszcze subtelniejsze będą barwy III rzędu (niebieska, zielona, zielonożółta, czerwona) uzyskane przy dalszym zwiększaniu grubości kryształu (przesuwanie klina) oraz barwy IV rzędu, wśród których wyraźniej widoczne są tylko zielonawa ; czerwonawa. Przy dalszym zwiększaniu grubości klina kwarcowego barwy stają Się coraz bledsze, aż wreszcie powstaje tzw. barwa biała wysokich rzędów.

Ponieważ w mikroskopie polaryzacyjnym, badaniom poddaje się zwykle preparaty mikroskopowe o takiej samej lub bardzo podobnej grubości, istotnymi czynnikami decydującymi o barwie kryształów optycznie anizotropowych między skrzyżowanymi nikolami są: 1) wielkość podwójnego załamania, 2) przekrój badanego kryształu.

Przy zwykłej grubości preparatu mikroskopowego, tj. około 0,02—0,03 mm, każda z wymienionych barw odpowiada pewnej określonej dwójłomności, tj. różnicy współczynników załamania światła. Znając wartość dwójłomności poszczególnych minerałów można odróżnić jedne minerały od drugich. Kwarc lub skalenie, które są minerałami o małej dwójłomności, wykazują najniższe barwy I rzędu, tj. barwy szare; minerały o większej dwójłomności wykażą barwy I lub II rzędu. Przykładem minerału o bardzo wysokiej dwójłomności jest cyrkon; wyższą dwójłomność ma kalcyt, wykazujący między skrzyżowanymi nikolami barwę białą wyższego rzędu.

Ponieważ barwy interferencyjne zależą nie tylko od rodzaju substancji i jej dwójłomności, lecz także i od przekroju badanego minerału, przy jego obserwacji należy uwzględnić tylko barwy najwyższe. Bez względu bowiem na wielkość dwójłomności barwa danego minerału na odpowiednim przekroju może być niska. Istnieją specjalne metody pozwalające na dokładne określenie wielkości dwójłomności. Przy pewnym jednak doświadczeniu można bez trudu odróżnić, czy ma się do czynienia z barwą I rzędu, czy z barwą wyższą.

Należy pamiętać, że stałe ściemnienie pola widzenia następuje również w przekroju prostopadłym do osi optycznej. W tym bowiem kierunku ciało optycznie anizotropowe nie wykazuje podwójnego załamania światła. Przekroje kryształów bardzo zbliżone do tego szczególnego położenia wykażą niskie barwy interferencyjne. Im większe będzie odchylenie od tego położenia, tym wyższe barwy interferencyjne wykaże obserwowany minerał, zawsze jednak w granicach własnej dwójłomności będącej cechą charakterystyczną.

Badania w świetle zbieżnym. Do oznaczania kryształów optycznie różnokierunkowych (anizotropowych), które dominują w świecie minerałów, stosuje się również światło zbieżne. Otrzymuje się je przez wprowadzenie między dolny nikol (polaryzator) a preparat mikroskopowy silnej soczewki zbierającej (kondensatora). Do obserwacji powstałego między skrzyżowanymi nikolami obrazu interferencyjnego wprowadza się w tubus mikroskopu (między analizatorem a okularem) dodatkową soczewkę. Obrazy interferencyjne powstałe w świetle zbieżnym .pozwalają na odróżnienie ciał optycznie jednoosiowych od dwuosiowych, tj. kryształów należących do układów tetragonalnego, heksagonalnego i trygonalnego od kryształów układu rombowego, jedno-skośnego lub trójskośnego.

Obrazy interferencyjne kryształów optycznie jednoosiowych (I) i dwuosiowych (II): a — przekroje prostopadłe do osi optycznej, b-d — przekroje skośne.

Charakterystyczne obrazy dają przekroje kryształów jednoosiowych prostopadłe do osi optycznej. Interferencyjny obraz ma postać ciemnego krzyża o prostopadłych ramionach, których kierunki są zgodne z kierunkami głównych przekrojów nikoli. Podczas obrotu stolika mikroskopu krzyż interferencyjny nie zmienia swego położenia.

Na przekrojach nieco nachylonych, tj. niezupełnie prostopadłych do kierunku osi optycznej, środek krzyża interferencyjnego nie pokrywa się z punktem przecięcia nici pajęczych, kierunek jednak ramion krzyża jest ten sam, co w przekroju dokładnie prostopadłym do kierunku osi optycznej. Podczas obrotu stolika mikroskopowego obraz interferencyjny ulega przesunięciu, przy czym ramiona krzyża przesuwają się równolegle do nici pajęczych w okularze. W niektórych położeniach w polu widzenia widoczne jest tylko jedno ramię krzyża.

Podobny ciemny krzyż, lecz o ramionach nierównej grubości, powstaje jako obraz interferencyjny w kryształach optycznie dwuosiowych w przekrojach prostopadłych do dwusiecznej kąta osi optycznych, tj. do prostej dzielącej kąt osi optycznej. Podczas obrotu stolika mikroskopu ciemny krzyż zachowuje się inaczej niż krzyż kryształów jednoosiowych, mianowicie ulega rozerwaniu i przechodzi w dwie hiperbole. W niektórych położeniach w polu widzenia widoczna jest tylko jedna smuga hiperboliczna.

Zarówno w świetle równoległym, tj. w równoległej wiązce światła, jak i w świetle zbieżnym można specjalnymi metodami oznaczyć tzw. charakter optyczny, czyli znak optyczny kryształów anizotropowych. Z kryształów optycznie jednoosiowych dodatni znak (+) mają te kryształy, których współczynnik załamania światła promienia nadzwyczajnego jest większy niż zwyczajnego; zachodzi to np. u kwarcu — kryształ optycznie dodatni (+).

Jeżeli natomiast współczynnik załamania promienia zwyczajnego jest większy od promienia nadzwyczajnego, np. u kalcytu, kryształ taki nazywa się optycznie ujemnym (−). Z kryształów dwuosiowych optycznie dodatnimi są te, które mają wyższy współczynnik załamania światła w kierunku pierwszej, tj. ostrej dwusiecznej kąta osi optycznych, optycznie ujemne są te minerały, które wykazują najniższy współczynnik załamania światła w tym kierunku.

 

Dodaj komentarz

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