книги из ГПНТБ / Стойбер, Р. Определение кристаллов под микроскопом

одноосная индикатриса за редкими специфическими исключениями мо­

представляет функцию от главных показателей преломления /уравне­

леблющихся параллельно этим плоскостям по' сравнению с колеблю­ щимися нормально к ним. Волны с большей разностью хода характе­ ризуются и большими показателями преломления. Минералы со сло­ истой структурой, например слюды, обычно оптически отрицательны, хотя при сложном наложении слоев и усложнении катионного состава тетраэдрических и октаэдрических слоев, как это имеет место в хло­ ритах, некоторые разновидности могут быть оптически положитель­ ными. Силикаты со сдвоенными цепочечными структурами (амфибо­ лы) имеют преимущественно отрицательный оптический знак, а с оди­ ночными цепочками (пироксены) - положительный. Островные сили­ каты чаше бывают положительными, но исключения многочисленны.

ОПТИЧЕСКАЯ ОРИЕНТИРОВКА

Соотношения оптических и кристаллографических направлений на­

индикатрисы не совпадает с кристаллографическими осями. Полностью оптическая ориентировка двуосных минералов характеризуется угла­

но связаны с кристаллической структурой. Следовательно, оптичес­ кая ориентировка должна соответствовать симметрии кристалла и по­ могать определению кристаллографической сингонии минералов. В слу­ чае минералов ромбической сингонии все три оси индикатрисы Ng, Nm и Np совпадают с кристаллографическими осями, причем возмож­ на любая из девяти комбинаций. У моноклинных минералов единствен­

1 Оптическая ориентировка может меняться с температурой, но это не имеет существенного значения для диагностики минералов.

ная их ось второго порядка Ъ обязательно совпадает с какой-либо осью индикатрисы. Это определяет нормальное к Ь расположение плоскости симметрии индикатрисы, которая в классе наиболее вы­ сокой симметрии этой сингонии ориентируется параллельно морфоло­ гической плоскости зеркального отражения. В триклинных кристал­ лах индикатриса может иметь любую ориентировку. У моноклинных и триклинных кристаллов возможно совпадение осей индикатрисы и кристаллографических осей, не вытекающее из характера симметрии»

Схематическое изображение оптических и кристаллографических свойств . Многие измерения оптических констант в двуосных крис­ таллах производят в разрезах, перпендикулярных двум из трех плос­ костей симметрии эллипсоида индикатрисы (NpNm, NgNp или NmNg)-В та­ ких разрезах главная и меньшая оси эллиптического сечения инди­ катрисы одновременно являются и ее главными осями, показатели преломления отвечают главным, а при коноскопических наблюдениях выявляются центрированные интерференционные фигуры с двумя плос­

кристаллах соответственно перпендикулярны —В 0СТр, В ТуП и оптичес­ кой нормали, а в отрицательных ~ В ТуП, В 0СТр и оптической норма­ ли. На диаграммах, характеризующих оптические свойства минералов, часто не изображая индикатрису в целом, приводят плоскости ее сим­ метрии NpNm, NpNg или NmNg иногда совместно с обозначениями от­ дельных кристаллографических плоскостей. На таких диаграммах мож­ но уяснить ориентировку оптических осей и направлений колебания света, а также положение следов поверхностей спайности или плос­ костей срастания двойников. Эти схемы, часто называемые диаграм­ мами оптической ориентировки, в той или иной форме приведены поч­ ти во всех оптических справочниках и руководствах. Примеры их да­

да при свете различной окраски направления колебания совпадают с совершенно разными кристаллографическими осями.

пергируют два направления колебания (две оси), не совпадающие с кристаллографической осью (см ., например, фиг. 1 2 - 1 1 ) .

Как уже отмечалось в гл. G, дисперсия направления колебания может влиять на погасание. Детальнее явления дисперсии света и возможности его использования для диагностики минералов рассмат­ риваются в гл. 12 .

Глава 11

ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЕ ФИГУРЫ ДВУОСНЫХ КРИСТАЛЛОВ

Интерференционные фигуры двуосных и одноосных кристаллов сходны, но у первых форма и характер движений изогир разнообраз­ нее. В некоторых срезах двуосных кристаллов присутствует только одна изогира, не всегда параллельная линиям креста нитей. Перед дальнейшим обсуждением следует ввести новый термин - мелатопа означающий точку выхода оптической оси. Эта точка всегда распо­ лагается на изогире.

КЛАССИФИКАЦИЯ

Общая классификация интерференционных фигур одноосных и дву­ осных кристаллов уже рассматривалась в гл. 8 и сведена в табл. 8 - 1 . В этой классификации фигуры подразделены по признаку количества перпендикулярных исследуемому срезу плоскостей симметрии инди­ катрисы. Было выделено три типа фигур двуосных кристаллов без плоскостей симметрии, при одной и двух плоскостях симметрии; фи­ гуры при п плоскостях симметрии, как указывалось в гл. 8 , можно наблюдать лишь в связи с одноосной индикатрисой. Отнесение интер­ ференционных фигур к той или иной категории производится по форме и характеру движения изогир при вращении столика. Если к плоскос­ ти среза перпендикулярна одна плоскость симметрии, то при полном повороте столика наблюдается одна изогира, четыре раза совмещаю­ щаяся с линиями креста нитей. Объяснение такому поведению интер­ ференционной фигуры можно найти, развив положения, высказанные в связи с обсуждением центрированной фигуры разреза, перпендику­

лярного к оптической оси одноосных кристаллов (см . гл. 8 ) . Для фи­ гуры с одной плоскостью симметрии рассмотрим направления распро­ странения сходящегося света в плоскости север - юг микроскопа, т .е. пересекающие одноименную линию креста нитей. Каждой световой нор­ мали присущи два взаимно перпендикулярных направления колебаний света. Эти два направления соответствуют большей и меньшей осям эллиптического разреза индикатрисы, ориентированного перпендикуляр­ но направлению распространения рассматриваемого луча света. Если плоскость симметрии индикатрисы располагается перпендикулярно сто­

ложешге справедливо для любой волны света, косо распространяю­ щейся вдоль линии креста нитей С - Ю. Таким образом, у всех волн с подобной ориентировкой световых нормалей имеются направ­ ления колебаний С - Ю (располагающиеся в плоскости симметрии) и В - 3 (нормальные к этой плоскости). Если направления колеба­

и соответственно изогира приобретет параллельную линии креста ни­ тей ориентировку.

Если теперь ориентировать плоскость симметрии в направлении В - 3, то изогира также ориентируется в этом направлении, посколь­ ку и в этом случае сходящийся свет, распространяющийся в плоско­

сти В - 3, должен колебаться как в плоскости симметрии, так и пер­ пендикулярно ей. При вращении столика рассмотренные соотношения повторяются, и, следовательно, при полном повороте изогира четы­ ре раза должна совместиться с линиями креста нитей. Можно пока­ зать, что изогира совпадает с линиями креста нитей лишь в тех слу­ чаях, когда плоскость симметрии располагается вертикально и в на­ правлении С - Ю или В - 3. Отметим, что поведение изогиры в мо­ менты, когда плоскость симметрии не совпадает с направлениями С - Ю и В - 3, может быть весьма различным. В зависимости от

того, какая плоскость оптических осей или другая плоскость симмет­ рии будет перпендикулярна исследуемому срезу, изогира при враще­ нии столика может или оставаться все время в центре креста нитей, или уходить из поля зрения, вращаться или против направления пово­ рота столика, или в том же направлении.

Если две плоскости симметрии индикатрисы перпендикулярны изу­ чаемому срезу, то мы будем наблюдать две изогиры, которые четы­ ре раза совпадут с линиями креста нитей при полном повороте сто­ лика. При совмещении с крестом нитей они будут образовывать тем­ ный крест. Возникновение этого креста можно объяснить по анало­ гии с рассмотренным выше поведением интерференционной фигуры с одной плоскостью симметрии. Крест возникает в четырех положе­

ниях погасания ортоскопического изображения. В остальных положе­ ниях при повороте столика изогиры распадаются на гиперболы, кото­ рые могут оставаться в поле зрения, но могут и уходить из него.

Отметим, что в фигурах как с одной плоскостью симметрии, так и с двумя прямолинейные формы изогир фиксируют положенияплоскос­ тей симметрии индикатрисы.

Интерференционные фигуры с двумя плоскостями симметрии от­ носятся к числу центрированных. При рассмотрении индикатрисы дву -

Интерференционные фигуры двуосных кристаллов называют по важным направлениям индикатрисы, выходящим в центре поля зрения, т .е . располагающимся перпендикулярно сечению. К числу таких на­ правлений относятся В остр, В туи, оптическая нормаль (ON) и опти­ ческая ось. Фигуры, называемые по этим направлениям, схематичес­ ки изображены на фиг. 1 1 - 1 . Существуют также фигуры, в которых

Nm

Ф и г. 11-1. Интерференционные фигуры важнейших сечений оптической инди­ катрисы положительного двуосного кристалла.

выходит одно из перечисленных направлений индикатрисы, но не в центре поля зрения. Эти фигуры называются соответственно косыми, например интерференционная фигура, расположенная косо к В остр* Фи­ гуры, перпендикулярные к оптической нормали, называются также фи­ гурами со сходящимся крестом.

17fi Глава И

аи с этим в настоящей книге предлагаются два понятия: "обратно­ вращающаяся фигура с одной плоскостью симметрии" (СІЯ) и "прямо­ вращающаяся фигура с одной плоскостью симметрии" (S ІЯ) • Эти поня­ тия могут быть полезными, поскольку соответствующиеим интерфе­ ренционные фигуры используются при микроскопических исследовани­

ФИГУРЫ С ДВУМЯ ПЛОСКОСТЯМИ СИММЕТРИИ

Общ ее описание . Существуют три типа интерференционных фигур

сдвумя плоскостями симметрии, каждый из которых наблюдается

вразрезах, перпендикулярных одной из осей индикатрисы. Все эти

фигуры образуются двумя изогирами, сливающимися в темный крест, совпадающий с крестом нитей, в четырех положениях погасания. В остальных положениях в^тви гиперболы уходят из поля зрения, за исключением фигуры В 0СТр при малом или умеренном угле оптичес­ ких осей. Ветви гиперболы уходят из поля зрения в направлении, со­ впадающем с плоскостью оптических осей. Интерференционные фигу­ ры при двух плоскостях симметрии называются по направлениям ко­ лебаний (осям индикатрисы), перпендикулярным исследуемому раз­

осью микроскопа; в центре фигур направления колебаний параллельны плоскости столика и, следовательно, ориентированы так же, как в ортосконическом изображении.

Фигура р азр еза > перпендикулярного острой биссектрисе . і Посколь­ ку все три интерференционные фигуры с двумя плоскостями симмет­ рии тесно связаны друг, с другом, детальное описание элементов од­ ной из них будет в принципе достаточным и для понимания двух ос­ тальных. Остановимся для такого описания на фигуре разреза, пер­ пендикулярного острой биссектрисе для минерала с малым углом 2 Г

Фигура интерференции, возникающая в разрезе, перпендикулярном

образуя темный крест. При повороте столика на 4 5 ° из положения, в котором фигура имеет форму креста, гиперболы обычно уходят из центра в противолежащие квадранты. Однако изогиры уходят из поля зрения лишь в том случае, -если угол зрения меньше угла 2Е крис­ талла. По мере поворота столика на следующие 4 5 ° ветви гипербо­ лы возвращаются в центр поля зрения в тех же двух квадрантах и вновь образуют крест в другом положении погасания. При дальней­ шем повороте из начальной позиции от 90 до 1 8 0 ° изогиры уходят и возвращаются к центру в двух других накрест лежащих квадрантах. Вся последовательность их движения повторяется при дальнейшем

Продолжение табл. 11-1.

С ходящийся крест, фигура разреза, перпендикулярного оптичес­ кой нормали в сечениях, перпендикулярных плоскостям /Vg/Ѵш и NpNm (иэогиры всегда уходят из поля зрения)

вращении столика микроскопа. На фиг. 1 1 -2 движения ветвей гипер­ болы иллюстрируются на примере кристалла, у которого иэогиры не оставляют поле зрения.

топы. Линия, соединяющая мелатопы, представляет, таким образом, след плоскости оптических осей. Это весьма полезно знать, посколь­ ку отсюда вытекает, что иэогиры уходят из поля зрения в направле­ нии плоскости оптических осей. В случае интерференционной фигуры разреза, перпендикулярного В 0(.Т|(, иэогиры уходят в направлении к

^туи»т ,е ‘ к ПРУГ0Й биссектрисе, расположенной в плоскости оптичес­ ких осей. В очень многих случаях бывает полезно знать, как распо­ лагается В или как проходит след плоскости оптических осей.

На фиг. 1 1 -2 , например, видно, что при повороте на 4 5 ° след плос­ кости оптических осей располагается в направлении СВ - 103, как и след спайности в ортоскопичѳском изображении. Это позволяет за­ ключить, что плоскость оптических осей располагается параллельно спайности, и, таким образом, получить сведения об оптической ори­ ентировке минерала, рассматриваемой детальнее в гл. 1 3 .

но схематически объяснить с использованием простых диаграмм. При полном теоретическом объяснении интерференционных фигур необходи­ мо принимать во внимание вращение плоскости поляризации прелом­ ляющими поверхностями линз и кристалла /СО/.

Для определения ориентировки направлений колебаний любой ко­ со распространяющейся сквозь кристалл световой волны можно при­ бегнуть к правилу Био - Френеля (стр. 1 6 6 ) и спроецировать эти на­ правления на плоскость интерференционной фигуры. Существует, одна­ ко, графическое упрощение правила Био - Френеля, помогающее при­ близительно определить направления колебаний в любой точке интер­ ференционной фигурь}. Соединим рассматриваемую точку с двумя м е- латопами прямыми линиями. В соответствии с приближенным прави­ лом одно направление колебаний в этой точке располагается по бис­ сектрисе угла, соединяющего точку с выходами оптических осей, а другое - перпендикулярно такой биссектрисе (фиг. 1 1 - 3 ) . Определе­ ния таким упрощенным графическим приемом становятся точнее, ког­ да направления распространения волн образуют небольшой угол с оп-