Прохождение света в системе «поляризатор – кристалл».

1. Минералы кубической сингонии и изотропные сечения анизотропных минералов. Плоскополяризованная волна, выйдя из поляризатора, при прохождении через изотропную среду сохранит плоскость колебаний.

2. Анизотропное сечение анизотропного минерала пропускает световые волны только в двух взаимно перпендикулярных направлениях, соответствующих направлениям осей эллиптического сечения индикатрисы, лежащего в плоскости исследуемого разреза. При совмещении поворотом столика микроскопа направлений колебаний в поляризаторе (направление нитей окуляра) с осями индикатрисы, волны из поляризатора беспрепятственно пройдут через минерал, сохраняя направление колебаний.

При косом положении осей индикатрисы исследуемого сечения относительно плоскостей колебания света в поляризаторе плоскополяризованная волна войдя в минерал разложится по правилу параллелограмма на две волны с взаимно перпендикулярными колебаниями в направлении осей эллиптического сечения индикатрисы Ng-Np. При прохождении через минерал волна, колеблющая в направлении оси Np обгонит волну, колеблющуюся в направлении Ng на некоторую величину дельта ∆, называемую разностью хода. Выйдя из минерала, обе плоскополяризованные волны будут перемещаться с одинаковыми скоростями, сохраняя разность хода и направления колебаний, которые они приобрели в кристалле (рисунок 18).

Определение величины показателя преломления минералов.

Показатель преломления (n) является одним из важнейших диагностических признаков минералов. Определение величины показателя преломления минералов может производиться различными методами:

1) С помощью прибора рефрактометра. Измерение показателя преломления этим прибором основано на явлении полного внутреннего отражения при падении световой волны из среды, более сильно преломляющей, в среду, преломляющую менее сильно.

.

Поляризатор

Сечение

кристалла

Рисунок 18. Прохождение света в системе «поляризатор – кристалл».

2) Иммерсионный метод. Пользуясь специальным набором жидкостей с разными, заранее известными показателями преломления (стандартный набор с n от 1,4 до 1,87), подбирают две жидкости с разницей величин n в 0,003. Значение n одной жидкости будет больше n исследуемого минерала, а другой – меньше. Чем меньше разница в показателях преломления между минералом и жидкостью, тем менее заметным становится минерал (рисунок 19).

а б

Рис. 19. Контуры кристалла в иммерсионных жидкостях: а – с различающимися показателями преломления, б – с близкими показателями преломления.

3) Метод определения показателя преломления минералов с помощью поляризационного микроскопа. Метод основан на сравнении с показателем преломления канадского бальзама, величина которого всегда постоянна. Показатель преломления канадского бальзама – бесцветного изотропного вещества равен 1,5360,002.

Явления в минерале, связанные с величиной показателя преломления.

Световая полоска Бекке. Возникает на границе минерала и канадского бальзама или двух минералов при разнице показателей преломления 0,001 и более и точно повторяет контуры зерна. Возникновение полоски связано с явлениями преломления лучей на границе двух сред (рисунок 20). При отдалении объектива и минерала (вторая фокальная плоскость) линия Бекке (стрелки лучей на рисунке) перемещается в сторону вещества с большим показателем преломления. Оптимальный объектив для наблюдений 20^х. Все минералы по показателю преломления делятся на две группы: с показателем преломления меньшим канадского бальзама и большим, чем у канадского бальзама. Некоторые минералы (кальцит) обладают одним показателем преломления меньшим канадского бальзама (n_е), другим – большим (n_о).

а

б

Рисунок 20. Причины возникновения полоски Бекке: а – на границе минерала и канадского бальзама, б – на границе двух минералов.

Рельеф. При разнице показателей преломления минерала и канадского бальзама 0,02 и более минералы кажутся выпуклыми, как бы приподнятыми над плоскостью шлифа, т.е. обладают «рельефом». Минералы играют роль собирательных линз, световые лучи всегда отклоняются в сторону среды с большим показателем преломления, они более освещены и кажутся расположенными ближе. Степень проявления рельефа пропорциональна разнице между показателем преломления минерала и канадского бальзама (рисунок 21). Принято выделять положительный рельеф (показатель преломления минерала выше канадского бальзама) и отрицательный (ниже канадского бальзама).

Рисунок 21. Зерна минералов с разным рельефом: а – низкий, б – средний, в – высокий рельеф, г – очень высокий рельеф.

Шагреневая поверхность. При изготовлении шлифа всегда есть микронеровности, которые заполняются канадским бальзамом. При небольшой разнице показателей преломления минерала и канадского бальзама эти неровности не видны, так как световые лучи в этом случае на границе минерал – канадский бальзам почти не испытывают отклонения от первоначального направления и поверхность зерен освещается равномерно. При величине разницы в показателях преломления более 0,02 неровности становятся заметными, и поверхность минерала кажется шероховатой, что связано со значительными отклонениями лучей света на границе минерала и канадского бальзама (рисунок 22). Рельеф и шагреневая поверхность – взаимосвязанные явления.

Рисунок 22. Принцип возникновения шагреневой поверхности: а – минерал без шагреневой поверхности, б – минерал с шагреневой поверхностью.

При наблюдении оптических явлений, связанных с показателем преломления, следует помнить следующие правила: а) зерно на границе с канадским бальзамом обычно находится на краю шлифа или возле трещины; б) наблюдения за полоской Бекке и шагреневой поверхностью лучше проводить с частично прикрытой диафрагмой и опущенной осветительной системой.

Псевдоабсорбция. Если в анизотропном сечении минерала в одном направлении показатель преломления заметно отличается от канадского бальзама, а в перпендикулярном ему – близкий к канадскому бальзаму, то при последовательном совмещении этих направлений с направлением колебания волн, выходящих из поляризатора, наблюдается разница в рельефе и шагреневой поверхности. Это явление называется псевдоабсорбцией. Степень его проявления зависит от сечения минерала (максимальна – в параллельном главному сечению индикатрисы, отсутствует – в разрезе параллельном круговому сечению индикатрисы). Хорошо явление наблюдается в кальците, других карбонатах, мусковите, ангидрите.

Дисперсионный эффект Лодочникова. Из двух соприкасающихся бесцветных минералов у более высоко преломляющего появляется без анализатора светло-зеленая окраска, у более низко преломляющего – розоватая. Умение наблюдать эти оттенки важно при наблюдении очень мелких включений зерен одного минерала в другом (пертиты полевых шпатов).

Минералы по показателю преломления, наличию и контрастности рельефа и шагреневой поверхности делятся на 7 групп (таблица 1).

Таблица 1

Характеристика минералов по группам показателя преломления

Гр.	Показатель преломления	Рельеф	Шагреневая поверхность	Примеры минералов
I	1,41 - 1,47	Резкий отрицательный	Отчетливая	Флюорит
II	1,47 - 1,53	Нет	Нет	Ортоклаз, микроклин
III	1,53 - 1,545	Нет	Нет	Нефелин, кислые плагиоклазы
IV	1,55 - 1,60	Слабый положительный	Нет	Кварц, плагиоклазы от № 20
V	1,61 – 1,66	Ясный положительный	Отчетливая	Апатит, андалузит
VI	1,66 – 1,78	Высокий положительный	Резкая	Оливин, пироксены
VII	 1,78	Очень высокий	Очень резкая	Гранаты, циркон

Нужно видеть различие между оптическими свойствами минерала (константами, свойственными этому минералу) и свойствами его сечений, наблюдаемых под микроскопом. Важное значение при определении оптических свойств минерала имеют главное сечение (сечение, в котором лежат наибольшая ось индикатрисы Ng и ее наименьшая ось Np) и изотропное (или круговое) сечение, перпендикулярно которому располагается оптическая ось. При этом нельзя путать оптические оси с осями симметрии индикатрисы.

Правило индикатрисы (В.Н. Лодочникова) гласит, что, явления, наблюдаемые при прохождении света через кристалл в шлифе, определяются сечением индикатрисы – плоскостью, перпендикулярной направлению распространения света, т.е. плоскостью шлифа. Сечения индикатрисы – эллипсы, оси которых указывают направления колебаний двух волн в кристалле и пропорциональны показателям преломления для этих волн.