Будова поляризаційного мікроскопа і його провірки

Мета роботи: вивчення будови поляризаційного мікроскопа і його підготовки до роботи.

Завдання роботи:

- знати складові частини мікроскопа і їх призначення;

- знати зміст мікроскопічних досліджень;

- вміти проводити провірки мікроскопа і підготовляти його до роботи.

Теоретичні положення

Головним методом вивчення магматичних гірських порід в лабораторних умовах є мікроскопічний метод за допомогою поляризаційного мікроскопа. В основі мікроскопічного методу лежить наука кристалооптика, з головними положеннями якої необхідно коротко познайомитись. Принципова особливість поляризаційного мікроскопа полягає в тому, що за його допомогою ведуться дослідження в поляризованому світлі. Для перетворення звичайного світла в поляризоване мікроскоп має два ніколі, або поляроїди.

В оптичній схемі мікроскопа ніколі встановлені так, що один з них - поляризатор - розміщений на кінці світлового пучка до об’єкту досліджень, другий - аналізатор - після об’єкту досліджень.

Поляризація полягає в розкладанні поперечних коливань світла на складові за двома певними перпендикулярними напрямами і в розподілі променів, які утворюються в результаті цього розкладання.

Мікроскопічний метод має величезні переваги над макроскопічним, оскільки дозволяє вивчати мінеральний склад породи, структурні і текстурні особливості та наявність корисних копалин при збільшенні в декілька десятків разів.

Вивчення магматичних порід під мікроскопом є одним з найбільш поширених і точних методів. Оскільки магматичні породи складені асоціаціями мінералів, то вивчення їх під мікроскопом зводиться до діагностики окремих мінералів, яка базується на повному визначенні оптичних констант мінералів.

Визначення оптичних властивостей мінералів дозволяє не тільки з'ясувати їх назву, але і в більшості випадків встановити їх генезис.

Під час роботи в лабораторіях студенти використовують мікроскопи марки МП-3, МИН-4, МИН-5, МИН-8. Різниця в їх будові не впливає суттєво на методику роботи і легко засвоюється дослідником, знайомим хоч би з одним із мікроскопів.

Поляризаційний мікроскоп МП-3 (рис. 1.1) складається з штатива І, освітлювальної системи ІІ, столика ІІІ і тубуса ІV.

Рисунок 1.1 - Поляризаційний мікроскоп МП-3

Штатив (І) ділиться на дві частини: нижню - масивну, нерухому і верхню рухому, на якій змонтовані всі інші деталі мікроскопа. Кут нахилу верхньої частини штатива відносно нижньої можна міняти за допомогою гвинта, встановлюючи мікроскоп у зручне для дослідника положення.

Освітлювальна система (ІІ) складається з дзеркала, поляризатора і конденсорної лінзи.

Дзеркало двостороннє, плоско-ввігнуте (1), повертається навколо двох осей. В більшості випадків під час роботи рекомендується користуватись ввігнутою стороною, а плоскою - під час роботи з штучним світлом.

Світлові промені, відбиваючись від дзеркала, потрапляють в поляризатор (призму Ніколя) - пристрій для поляризації світла (2).

Над поляризатором розміщена діафрагма. Освітлення предмета, що досліджується, регулюється поворотом важеля діафрагми (3).

Конденсорна лінза, або конденсор складається з двох лінз. Нижня розміщена над поляризатором і спрямовує потік світлових променів на досліджуваний предмет. Верхню зйомну лінзу (лінза Лазо) застосовують для отримання згущеного (сходженого) пучка світлових променів. Цю лінзу використовують тільки для визначення осі мінералу та оптичного знака, для визначення всіх інших оптичних констант мінералів лінза Лазо не використовується і за допомогою важеля (4) виводиться з оптичної системи мікроскопа.

Вся освітлювальна система піднімається та опускається за допомогою гвинта, розміщеного вертикально під столиком зліва (5).

Предметний столик (ІІІ) має лімб, поділений на 360⁰ і один чи два ноніуси для відліку кутів спайності та погасання з точністю до десятих часток градуса. На столику за допомогою особливих пружин ("лапок") (6) закріпляється шліф. Шліф - це плоскопаралельний зріз гірської породи чи мінералу товщиною 0.03 мм, розміщений між двома скельцями - предметним і покрівельним. Пластинка гірської породи чи мінералу склеюється з скельцями смолою піхти чи канадської сосни (канадський бальзам). Канадський бальзам - це речовина з постійним показником заломлення (n_к.б.=1.5371.54), прозора безкольорова і має властивість довго не розкристалізовуватись.

Шліф встановлюється покрівельним склом вверх.

Тубус (ІV) являє собою трубу, в якій вмонтовані об’єктив, аналізатор, лінза Бертрана та окуляр. Для фокусування тубус піднімається та опускається за допомогою двох пар гвинтів: верхня пара (7) служить для грубого фокусування, нижня пара мікрометричних гвинтів (8) - для точного фокусування.

В нижній частині тубуса за допомогою щипцевого пристрою (9) кріпиться об’єктив (10).

Мікроскоп МП-3 має набір об’єктивів, які мають 3-, 8, 20- і 60-кратне збільшення. Залежно від напрямку роботи застосовують об’єктиви з різним збільшенням: 3-кратне - для вивчення текстурних і структурних особливостей породи; 8-кратне - для вивчення більшості оптичних властивостей і морфології зерен мінералів; 20-кратне та 60-кратне збільшення необхідне для визначення осей та знака мінералу в сходженому світлі.

На оправі кожного об’єктива розміщені два центруючих гвинти і штифт для правильного закріплення об’єктива в щипцевому пристрої.

Для установки об’єктива пальцями лівої руки стискають пружину щипцевого пристрою, а в праву руку беруть об’єктив і одягають його на кільцеподібний виступ тубуса мікроскопа; потім повертають об’єктив проти годинникової стрілки так, щоб фіксуючий штифт зайшов в прорізь затискача, потім відпускають пружину. Над об’єктивом в тубусі мікроскопу вмонтована рухома колодка з аналізатором (ІІ) - другий поляризуючий пристрій, аналогічний до поляризатора. Частина оптичних констант мінералів визначається з вимкненим аналізатором.

У верхній частині тубуса розміщена ще одна рухома колодка з лінзою Бертрана (12), яку застосовують для дослідження мінералів ву сходженому світлі. Для дослідження констант мінералів в паралельному світлі лінзу Бертрана вимикають.

Зверху в тубус мікроскопа вмонтований окуляр (13). Окуляри мають збільшення 6; 8; 12.5; 17.5 крат. В окулярі з 6-кратним збільшенням є мікрометрична лінійка, яка використовується для замірювання розмірів зерен. В окулярах з 8- та 12.5-кратним збільшенням є дві тонкі взаємоперпендикулярні нитки, які перетинаються в центрі поля зору.

Для підготовки мікроскопа марки МП-3 до роботи необхідно:

1. поставити мікроскоп штативом до себе, надаючи йому необхідний кут нахилу;

2. підняти до кінця освітлювальну систему;

3. відкрити діафрагму;

4. виключити лінзу Лазо, аналізатор та лінзу Бертрана;

5. встановити об’єктив та окуляр 8^х;

6. повертаючи дзеркало, добитися найбільш яскравого і рівномірного освітлення поля зору;

7. встановити на столику шліф і обережно навести на фокус (краще це робити, піднімаючи тубус).

Провірки мікроскопа

Перед роботою з мікроскопом будь-якої марки необхідно провести провірки.

1 Провірка схрещування ніколей. В поляризаційному мікроскопі є два ніколі, які повинні бути встановлені так, щоб площини коливання променів світла, які проходять через них, були розміщені взаємоперпендикулярно. Таке положення ніколей називають схрещеним. В такому випадку при увімкненому аналізаторі (без шліфа на столику) поле зору в окулярі повинно бути темним, майже чорним. Якщо при увімкненому аналізаторі поле зору не стає темним, це означає, що ніколі не схрещені. Необхідно повернути поляризатор до максимального затемнення.

2 Провірка положення ниток в окулярі. Нитки в окулярі повинні бути розміщені паралельно площинам поляризації ніколей, причому площина поляризації одного з ніколей (найчастіше поляризатора) співпадає з площиною симетрії мікроскопа. Тобто, окуляр встановлюється так, щоб одна з ниток співпадала з площиною симетрії мікроскопа (вертикальна нитка, а перпендикулярна до неї нитка - горизонтальна). В тубусі мікроскопа є прорізь для фіксації правильного положення окуляра.

3 Центрування об’єктива. Перед початком проведення кристалооптичних досліджень необхідно відцентрувати об’єктив, тобто сумістити його оптичну вісь з віссю повороту предметного столика. Оптична вісь мікроскопа проходить через центр поля зору, розміщеного в точці пересічення ниток окуляра. Положення осі повороту визначається при повороті столика.

При відцентрованому об’єктиві зерно, поставлене в точку перетину ниток окуляра, при повороті столика мікроскопу не переміщається і залишається в центрі поля зору.

Для відцентрування, рухаючи шліф руками, ставлять в центр пересічення ниток зерно невеликого розміру (рис. 1.2). Потім повертають столик мікроскопа приблизно на 180⁰, при цьому зерно переміщається в точку 2. З цього положення поворотом двох центруючих ключів (вони додаються до кожного мікроскопа), одягнутих на гвинти об’єктива, добиваються, щоб зерно перемістилось на половину віддалі до центра (точка 3). Далі, рухаючи шліф руками, знову ставлять зерно в точку перетину ниток окуляра (точка 1). Повертаючи столик мікроскопа, спостерігають за зерном. Якщо воно виходить з точки перетину ниток, то центрування продовжують, повторюючи вищеназвані операції.

Рисунок 1.2 - Схема центрування мікроскопа

Повертаючи столик, спостерігають за зерном і, якщо воно не виходить з точки перетину ниток, об’єктив вважається відцентрованим. Якщо ексцентриситет зберігся - центрування продовжують одним з описаних способів.

Для вивченні мінералів за допомогою поляризаційного мікроскопа всі дослідження можна розбити на три групи:

1. при одному ніколі (аналізатор виключений) визначають: форму зерен мінералів, їх розмір; характер спайності; колір і плеохроїзм; величину показника заломлення;

2. в схрещених ніколях (аналізатор включений) визначають: силу подвійного променезаломлення; ізотропність та анізотропність мінералів; наявність двійників та характер видовження; орієнтировку оптичної індікатриси; схему абсорбції;

3. при сходженому світлі в схрещених ніколях встановлюють: оптичну вісніть мінералів; їх оптичний знак; відносну величину кута оптичних осей (для двохосних мінералів); розріз (січення) мінералу.