Часть 1. Методы петрографических исследований

Рис. 1.1. Преломление света на границе двух сред а — среды 1 и 2 оптически изо­тропны; б — среда 2 оптически анизотропна и обладает двойным лучепреломлением

в кристалле. В соответствии с этим показатели преломления в разных на­правлениях имеют разную величину. Лучи света, проходя через грани­цу двух сред с разными оптическими свойствами, испытывают преломле­ние. Угол преломления (r) и угол па­дения (i), показанные на рис. 1.1, а, связаны зависимостью: sin i/sin r = = п₂/п₁ где п₁ и п₂ — показатели пре­ломления в средах 1 и 2. Если свет, попадая в оптически анизотропную среду 2, разделяется на две волны, ко­торым соответствуют разные показа­тели преломления п'₂ и п"₂ (п'₂ ≠ п"₂), то падающий луч разделяет­ся на два преломленных луча, имеющих разные углы преломления: r' и r", как это показано на рис. 1.1,6. Такова физическая сущность двойного лучепреломления, которое возникает при прохождении све­та через кристаллы средних и низших сингоний. Количественной мерой двойного лучепреломления служит разность большего n_g¹ и меньшего п_p показателей преломления в том или ином сечении кристалла. Разность п_g— n_p , которая называется величиной, или си­лой двойного лучепреломления, может быть определена с помощью оп­тической индикатрисы (см. ниже).

В оптически анизотропных кристаллах имеются направления, в которых двойного лучепреломления не происходит (п_g-n_p=0). Эти направления называются оптическими осями. Кристаллы сред­них сингоний: гексагональной, тетрагональной и тригональной имеют одну оптическую ось, а кристаллы низших сингоний: ром­бической, моноклинной и триклинной — две оптические оси. В со­ответствии с этим различают оптически одноосные и оптически дву-осные кристаллы.

Если отложить величины показателей преломления в направле­ниях колебания вектора Е, то геометрическим местом точек, ха­рактеризующих эти величины, в оптически изотропных средах бу­дет служить сферическая поверхность (шар), а в оптически анизотропных средах — эллипсоид. Такие сферические или эллип-

¹ В кристаллооптике приняты обозначения показателей преломления заимст­вованные из французского языка: g - grand (большой), р -petit (малый). Характер­ные промежуточные значения обозначаются т - тоуеп (средний).

10

/. Оптические методы исследования минералов

соидальные поверхности получили название оптической индикат­рисы. Следовательно, оптическая индикатриса — это шар или эллип­соид, радиус или оси которых пропорциональны показателям пре­ломления, отложенным в направлении колебания вектора напряженности электрического поля, т.е. перпендикулярно на­правлению распространения световой волны (светового луча). Зная форму индикатрисы и ее пространственную ориентировку в крис­талле, можно определить соотношения показателей преломления в сечениях кристалла, перпендикулярных любому световому лучу.

/. 1.2. Индикатриса оптически одноосных кристаллов

В кристаллах средних сингоний при двойном лучепреломле­нии одна из двух плоскополяризованных световых волн распрост­раняется во всех направлениях с одинаковой скоростью, вторая же меняет свою скорость в зависимости от направления. Первая носит название обыкновенной волны, и ей соответствует показатель пре­ломления п₀², имеющий постоянную величину для всех направле­ний в кристалле. Волна, меняющая свою скорость в зависимости от направления, называется необыкновенной, и ей соответствует по­казатель преломления п_е, величина которого для различных на­правлений различна. Колебания вектора E необыкновенной свето­вой волны совершаются в плоскости, называемой главным сечением индикатрисы, которая проходит через оптическую ось и падаю­щий луч, а колебания вектора E обыкновенной волны — в плоско­сти, которая перпендикулярна главному сечению.

В зависимости от соотношения показателей преломления п_о и п_е различают кристаллы оптически положительные и оптически от­рицательные. Оптически положительными кристаллами принято называть те, у которых п_е > п₀, оптически отрицательными те, у ко­торых п_е < п₀.

Оптическая ось, как уже говорилось ранее, является направле­нием, в котором не происходит двойного лучепреломления. Скоро­сти распространения обыкновенной и необыкновенной волн вдоль оптической оси становятся равными, а следовательно, и показатель преломления в этом направлении всегда будет равен п_о независимо от оптического знака минерала.

² Обыкновенный — ordinare, необыкновенный — extraordinare (франц.). Отсю­да обозначения п₀ и п_e.

11