1) Оптическая индикатриса- вспомогательная поверхность построенная на величинах показателя преломления, отложенных в перпендикулярном направлении распространения световых волн.

В кристаллах низших сингоний оба луча, возникающие в результате поляризации проходящего сквозь них света, оказываются необыкновенными, но поляризованными во взаимно перпендикулярных плоскостях и с различными скоростями распространения в кристалле, т.е. с разными показателями преломления. В таких кристаллах существуют не одно, а два направления, распространяясь вдоль которых световой луч не раздваивается, — т.е. две оптических оси. Ввиду этого кристаллы низших сингоний называют оптически двуосными.

Скорости распространения обоих поляризованных лучей и, следовательно, их показатели преломления различны в трех взаимноперпендикулярных направлениях. Соответственно оптическая индикатриса двуосных кристаллов имеет форму трехосного эллипсоида, главные оси которого обозначаются Ng, Nm и Np .

В этой фигуре имеются три плоскости симметрии, соответствующие трем главным сечениям эллипсоида входящий в кристалл вдоль длинной оси Ng, раздваивается; возникающие поляризованные лучи имеют показатели преломления nm и np; если входящий луч параллелен короткой оси Np, то показатели преломления поляризованных лучей будут ng и np; а если он параллелен средней оси Nm, то поляризованные лучи будут иметь показатели преломления ng и np. Мерой силы двупреломления двуосных кристаллов служит разность максимального и минимального показателей преломления: Д = ng-np.

Сечение NgNp является плоскостью оптических осей; последние лежат в этой плоскости, располагаясь симметрично относительно осей индикатрисы Ng и Np; иными словами, либо длинная, либо короткая ось индикатрисы служат биссектрисами угла оптических осей (2 V).

Величина этого угла представляет одну из важнейших оптических констант оптически двуосных кристаллов. Если биссектрисой острого угла 2V между оптическими осями ("острой биссектрисой") является Ng, кристалл считается оптически положительным; Np в этом случае играет роль "тупой биссектрисы", делящей пополам тупой угол между оптическими осями.

Наоборот, в оптически отрицательных двуосных кристаллах острой биссектрисой служит Np, а тупой биссектрисой — Ng. Поскольку 2V принято измерять величиной того угла, который делит пополам Ng, у оптически положительных двуосных кристаллов 2V<90°, а у отрицательных >90° (рис. 3.5). Что же касается средней оси индикатрисы — Nm, то она обычно играет роль так называемой оптической нормали — оси, перпендикулярной плоскости оптических осей. Перпендикулярно каждой из двух оптических осей располагаются круговые сечения индикатрисы, радиус которых равен Nm. Для двуосных кристаллов измеряются и приводятся в справочниках значения трех показателей преломления: ng, nm и np. Оптически положительные двуосные кристаллы характеризуются соотношением ng-nm/nm-np>l, а оптически отрицательные ng-nm/nm-np< 1.

Оптические индикатрисы двуосных кристаллов, а — индикатриса оптически положительного кристалла; б — индикатриса оптически отрицательного кристалла.

2) Впервые полоска Бекке была описана в работах 1872-1880 г. О. Машке (O. Maschke), однако эти работы остались незамеченными.

Второй раз она была описана в 1892 г. Ф. Бекке, который предложил использовать её для сравнения показателей преломления сред. Впоследствии она получила его имя.

Явление заключается в том, что при слабой расфокусировке микроскопа от границы двух сред отходит светлая полоска в сторону одной из сред.

Причины явления

Полоска Бекке возникает на границе фаз за счёт разности показателей преломления двух сред .

При движении световых лучей (красные линии) под углом к границе (чёрная линия) за счёт полного внутреннего отражения со стороны фазы с бо'льшим показателем преломления происходит "сгущение" количества света.

При изменении положения фокуса (синие линии) объектива глазом будут фиксироваться лучи, находящиеся на разных высотах над шлифом. При движении шлифа будет создаваться эффект движения. Важно отметить, что полоска Бекке не наблюдается при сфокусированном на зерне положении объектива.

Отсюда следует, что при увеличении расстояния между объективом и шлифом полоска Бекке смещается в сторону среды с большим показателем преломления.

Условия наблюдения

Надо найти зерно с чёткой границей и, вращая фокусировочный винт столика, установить направление движения светлой полоски от границы кристалла.

3) Форма зерен минерала оценивается по нескольким параметрам

По степени идиоморфизма:

Идиоморфные – полностью ограненные.

Ксеноморфные – неправильной формы, лишенные нраней.

Субдиоморфные – частично ограненные.

По степени изометричности:

Изометричные – размеры которых по всем направлениям примерно одинаковы.

Удлиненные(вытянутые) - размеры которых в разных направлениях отличаются больше, чем в 2 раза. В этом случае определяют коэффициент удлинение(L) – отношение длины к ширине.

L<2 широкопризматические

L=2-4 призматические.

L=5-10 узкопризматические.

L>10 игольчатые.

4) Шагреневая поверхность - характеристика поверхности зерна минерала в шлифе, указывающая на различия в показателях преломления зерна и канадского бальзама.

Условия наблюдения: без анализатора в белом поляризованном свете при наполовину закрытой диафрагме нижней оптической системы (см. Наименования основных оптических узлов и приспособлений поляризационного микроскопа Opton). Важно! резкость поверхности увеличивается при закрытии диафрагмы.

Причина явления: Так как зёрна минералов, с двух сторон окружённые канадским бальзамом, царапаются во время пилки, то их поверхность неровная. За счёт этого при различных показателях преломления на границе минерал-бальзам происходит частичное рассеяние света за счёт полного внутреннего отражения и преломления на неровностях поверхности. Эффект этот будет выражен тем сильнее, чем больше разница показателей преломления двух сред.

Поверхность минерала при этом выглядит шероховатой (с тёмными пятнами), похожей на шагреневую (козья, овечья) кожу (за что и получила своё название) или на ватман.

Так как и шагреневая поверхность, и высота оптического рельефа зависят от разницы показателей преломления минерала и бальзама, то существует зависимость между ними.

Типы шагреневой поверхности:

n = 1.535-1.6 нет (без пятен), низкий рельеф

n= 1.6-1.7 слабая (характер окраски зерна практически не меняется при закрытии диафрагмы), средний рельеф

n=1.7-1.8 ясная, высокий рельеф

n>1.8 резкая - зерно практически чёрное при наполовину закрытой диафрагме, очень высокий рельеф.

5) Интерференционная окраска кристаллов- цвет кристалла, который наблюдается в шлифах и препаратах при скрещенных николях в поляризационном микроскопе при работе с белым светом. И от того или иного сечения кристалла обусловлена разностью хода двух интерферирующих лучей, т. е. зависит от толщины пластинки кристалла, его двупреломления и ориентировки данного сечении. По мере возрастания разности хода Интерференционная окраска меняется от темно-серой через желтую, оранжевую, красную до фиолетовой, а затем через голубую, зеленую и т. д. в порядке спектра до второго фиолетового цвета, затем до третьего фиолетового и т. д. Интервал между темно-серым и первым фиолетовым цветом называют первым порядком, между первым фиолетовым и вторым фиолетовым - вторым порядком и т. д. Чем выше порядок, тем бледнее интерференционная окраска и тем более она приближается к белой. По яИнтерференционной окраске, при известной толщине пластинки и при известной ориентировке сечения кристалла, можно довольно точно определить двупреломление минерала, пользуясь таблицей Мишель-Леви.

Наличие интерференционных окрасок в шлифах связано с тем, что зерна минералов не могут быть абсолютно одинаковой толщины по всей своей площади. Очевидно, что ближе к краю зерна его толщина уменьшается, одной из причин этого можно назвать: зерно крошится. Чем ближе краю зерна тем меньше его толщина и, соответственно, меньше разность хода лучей, проходящих через кристалл, с лучами, проходящими через канадский бальзам. При скрещенных николях цвет канадского бальзама: черный значит любое изменение длины волны вызовет изменение цвета, который мы видим, это и будут интерференционные окраски. Чем выше n, тем большее количество цветов мы будем наблюдать.!!!!

6. Дисперсия угла оптических осей и биссектрис.

Дисперсия угла оптических осей зависит от дисперсии показателей преломления. некоторые минералы имеющие показатели преломления в зависимости от длины монохроматического света. Если при этом изменении показателей преломления изменяется и соотношение показателя преломления n_m с показателями преломления n_g и n_p, то возникает диспресия угла оптических осей: угол оптических осей (2V) для света разной длины волны будет различен.

Рис. Соотношение точек выхода оптических осей r и v с цветными оттенками около изогир для случая r и v

У одних минералов угол 2V для красных лучей (длинноволновая часть спектра) больше, чем для фиолетовых лучей (коротковолновая часть спектра), у других минералов - наоборот. Эта дисперсия в коноскопической фигуре проявляется в подкрашивании краев изогиры с вогнутой и выпуклой сторон в синеватые и красноватые оттенки.

Дисперсия оптических осей определяется без компенсатора и никак не влияет на определение оптического знака с помощью компенсатора. Появление цветных оттенков около изогиры объясняется следующим образом. В точке выхода оптической оси для красных лучей красная часть спектра белого света будет погашена, т.к. оптическая ось - это направление, по которому отсутствует двупреломление ( в данном случае для красных лучей), а синяя часть спектра в этой точке будет проявлена максимально (см. рис.). В точке выхода оптической оси для фиолетовых лучей будет погашена синяя часть спектра белого света, а красная часть спектра будет проявлена максимально.

Между крайними точками выходов оптических осей для фиолетовых и красных лучей около одной изогиры располагается бесчисленное множество точек, отвечающих выходам оптических осей для каждой длины волны от фиолетовых до красных лучей.

Появление цветных оттенков около изогир возможно только при использовании белого света, а при монохроматическом свете будет видна лишь черная изогира.

По интенсивности цветного окрашивания изогир определяется дисперсия оптических осей: слабая - цветные каймы слабо заметны; ясная - цветные каймы видны четко; сильная - каймы четкие и широкие; очень сильная - черной изогиры не видно, наблюдается непрерывный переход от красных окрасок к синим; чрезвычайно сильная - черной изогиры нет, цвета разных длин волн резко разграничены.

У кристаллов триклинной сингонии может наблюдаться несовпадение выходов оптических осей и биссектрис по отношению к кристаллографическим направлениям, что вызывает появление асимметричной дисперсии оптических осей, а во всех сечениях кристалла угол погасания для различных цветов различен - это уже дисперсия биссектрис, которая проявляется в минералах моноклинной сингонии. Дисперсия осей индикатрисы проявляется в неполном погасании минерала при вращении столика микроскопа и заключается в том, что оси индикатрисы для волн разной длины занимают различное положение в кристалле. В тот момент, когда наступает погасание для красного света, кристалл имеет синеватую окраску. Если погасить синие лучи, кристалл приобретает красноватую окраску. Дисперсия осей индикатрисы является характерным свойством щелочных амфиболов.

7. Сечение индикатриссы перпендикулярное оптической оси двуосных минералов

Это сечение характеризуется отсутствием двупреломления. прискрещенных николях зерна либо черные, либо темно-серые, не изменяющие интерференционной окраски при вращении столика микроскопа. Если минерал окрашен, то в этом сечении он не имеет плеохроизма.

Определение величины угла 2V по степени изогнутости изогиры.

Для определения изогнутости изогиры ее нужно установить перпендикулярно или параллельно прорези компенсатора.

определение опт. знака.

А – положительный; б - отрицательный

Коноскопическая фигура двуосных кристаллов в сечении, перпендикулярном биссектрисе оптических осей, представляет собой крест, напоминающий крест одноосных кристаллов. Однако при повороте столика микроскопа этот крест не остается неподвижным, как в одноосных кристаллах, а распадается на две гиперболы, расходящиеся в противоположные квадранты. В вершинах этих гипербол располагаются оптические оси кристалла.

8. Удлинение минералов. Определение знака главной зоны.

При погасании минерала оси индикатрисы совпадают с направлениями колебаний света в анализаторе и поляризаторе. При изучении характера погасания минерала необходимо определить положение осей индикатрисы относительно кристаллографических осей которые совпадают или с трещинами спайности, или с направлением удлинения зерна, или с хорошо развитыми гранями кристалла, то есть угол погасания. Таким образом, углом погасания называется угол между осью индикатрисы и спайностью (или удлинением) зерна . Он определяется в ориентированном разрезе, параллельном главному сечению, когда минерал обладает наивысшей интерференционной окраской и для многих минералов является диагностическим признаком.

После определения угла погасания необходимо установить знак удлинения или знак зоны минерала. Знак удлинения свидетельствует о том, какая из осей индикатрисы соответствует длинная сторона (спайность) минерала. Удлинение называют положительным, если по длине (спайности) кристалла или под углом меньше 45° к ней располагается наибольшая ось индикатрисы (Ng). Удлинение называют отрицательным, если такое положение имеет наименьшая ось индикатрисы (Np). Определение наименования осей производится в ориентированном разрезе, параллельном главному сечению, когда минерал обладает наивысшей интерференционной окраской. Порядок работы аналогичен определению величины двупреломления.

Порядок определения угла погасания и знака удлинения :

Регулируют микроскоп (освещение, центрировка объектива, скрещенность николей).

Находят разрез минерала с наивысшей интерференционной окраской (главное сечение). При выборе разреза необходимо просмотреть все сечения данного минерала в скрещенных николях и, пользуясь шкалой интерференционных цветов, определить максимальную окраску. Например, если встречаются сечения данного минерала с желтой, серой, красной, синей и зеленой интерференционными окраскими, то наивысшей из них является зеленая.

Ставят трещины спайности (удлиненную сторону минерала) вдоль вертикальной нити окуляра и берут первый отсчет на столике микроскопа.

Поворотом столика микроскопа ставят выбранное зерно на погасание и берут второй отсчет на столике микроскопа. При этом угол погасания должен быть меньше 45°.

Разность первого и второго отсчетов и есть искомый угол погасания минерала.

Определяют наименование оси индикатрисы, с которой был замерен угол погасания.

Для этого от положения погасания минерала повортом столика микроскопа на 45° против часовой стрелки совмещаем исследуемую ось с прорезью тубуса микроскопа и вставляем компенсатор.

Наблюдают за изменением интерференционных окрасок в данном зерне и определяют наименование осей индикатрисы согласно правилу компенсации (см. выше).

Если интерференционная окраска минерала повысилась, то одноименные оси оптической индикатрисы минерала и компенсатора совпали;

если же интерференционная окраска минерала понизилась, то оси индикатрисы минерала и компенсатора перекрестились;

9. Сечение индикатриссы перпендикулярное оптической оси одноосных минералов.

Разрез перпендикулярный к опт. оси, характеризуется минимальной интерф. окраской. В этом сечении минерала определяется его осность и опт. знак.

В сходящемся свете возникает характерная коноск. фигура в форме темного криста, который не меняет своего положения при вращании кристалла. Если сечение минерала проходит не точно перпендикулярно к опт. оси, а под некоторым углом, то центр креста не совпадет с центром поля зрения и описывает окружность. В этом сечении колебания Ne распологаются по радиусам от центра темного криста, т.е. от точки выхода опт. оси, а колебания No - перпендикулярно Ne в любой точке.

В точке пересечения ветвей темного креста ( точка выхода опт. оси) ne-no=0. Чем дальше по радиусу от выхода опт. оси, тем больше величина ne-no и тем больше R (разность хода)/ в результате нарастания разности хода у минералов с большой силой двупреломления вокруг центра креста появляются концетрические цветные интерференционные кольца, количество которых прямо зависит от силы двулучепреломления минерала и толщины пластинки.

Для определения опт. знака необходимо определить, является ли ось индикатриссы Ne больше или меньше оси No. Получив коноскоп. фигуру(темный крест) вводим компенсатор.

Если во второй и четвертой четвертях появляются желтые, красные окраски, то Ne соответствует наибольшей оси, и опт. знак минерала "+". В первой и третьей четверти появятся синие окраски. Если все наоборот, то опт. знак минерала "-".

10. Сечение индикатриссы перпендикулярное острой биссектрисе минералов.

Это сечение в сходящемся свете дает коноск. фигуру в виде двух изогир, при вращении столика сходящиесяв крест, ирасходятся снова. При схождении в крест узкая полоса указывает след плоскости опт. осей, а широкая соответствует направлению Nm.

Наблюдаемая кон. фигура возникает в результате интерференции световых волн припрохождении световых лучей в системе поляризатор-кристалл-анализатор. направлениеколебаний электромагнитных волн для любой точки двуосного минерала определяется правилом Френеля, по котоорому колебания в каждой точке направлены по биссектрисе угла, составленного прямыми, соединяющими данную точку с выходами опт. осей.

Чем больше угол опт. осей (2V), тем дальше расходоятся изогиры. На фоне перемещающихсяизогир у минералов, обладающих высоким двупреломлением, появляются цветные фигуры: кольца и цветные линии не меняющие своей формы при вращении. Эти линии представляют собой изолинии, соединяющие точки с одинаковым двулучепреломлением называются лемнискаты. Их возникновение связано с ростом двупреломления по мере удаления от выходов опт. осей.

Точки выхода опт. осей расположены в вершинах гипербол (изогир).

Для определения опт. знака минерала нужно развести изогиры на максимальное расстояние в направлении прорези компенсатора(СЗ-ЮВ) (слева-сверху к снизу српава). Елси при введении компенсатора окраска между изогирами повысится то опт. знак "+" , т.к. в горизонтальной плоскостибудет лежать ось Np, а острой биссектрисой является ось Ng. C вогнутой стороны изогиры окраска понизится (красная, желтая), т.к. при переходе через выход опт. оси напраления колебаний света по Ng и по Np меняются на обратныепо сравнению с их ориентировкой между изогирами. ( Если в "чашке" красное, то оп.т знак +, т.к. Вино чашке это хорошо. если в чашке синяя, то опт. знак "-")

Вопрос 11. Плеохроизм.

Плеохроизм – способность минерала неодинаково поглащать свет разных частей спектра по различным направлениям. Выделяется 3типа плеохроизма, когда от смены направлений изменяется: 1)только густота окраски, т. е. в пределах одной части спектра; 2)изменяется цвет, но примерно равной густоты; 3)изменяется и цвет, и густота окраски.

Для определения плеохроизма необходимо знать: в микроскопе – направление колебаний света, выходящего из поляризатора; в минерале – ориентировку осей индикатрисы. Для оптически одноосных минералов (средних стнгоний) определяем цвет в двух направлениях по N_e и N_0’. Для оптически двуосных минералов (низких сингоний) определяем цвет по трем направлениям – N_g, N_m, N_p.

Для определения плеохроизма используют следующую последовательность действий:

1. Выбор зерна. Для минералов средней категории: тригональной, тетра­гональной и гексагональной сингоний (оптически одноосных) - выбирается зерно с максимальной интерференционной окраской (николи скрещены), с наиболее резко изменяющейся при вращении столика микроскопа собствен­ной окраской (при одном николе) и четко выраженным каким-либо кристаллографическим направлением (призматические грани вытянутых крис­таллов; тонкие и четкие трещины спайности в одном направлении). Это се­чение характеризует окраску минерала по обеим осям индикатрисы: N_e и N₀ (но сечение одноосного минерала с минимальной интерференционной ок­раской является перпендикулярным к оптической оси, а поэтому - оптичес­ки изотропно и характеризует цвет минерала по N₀).

Для минералов низшей категории: ромбической, моноклинной и триклинной сингоний (оптически двуосных) - необходимы два ориентированных сечения минералов, чтобы охарактеризовать его окраску по всем трем на­правлениям - N_g, N_m и N_p. Одно зерно с максимальной интерференционной окраской, с наиболее резко изменяющейся собственной окраской при вра­щении столика микро скопа и наличием четкого кристаллографического на­правления - это сечение характеризует окраску по осям N_g и N_p. Другое зер­но - с минимальной интерференционной окраской и с практически не изме­няющейся при вращении столика собственной окраской - это сечение перпендикулярно к оптической оси минерала и характеризует окраску по N_m.