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

светопреломлений минерала и яшцкости. Один затенитель за­ крывает сверху половину линзы объектива малого ( х 3) уве­ личения, а другой затеняет почти половину апертуры собираю­ щей линзы конденсора. Нижний экран вводится под предмет­ ным столиком с той же стороны, как и верхний, у верхнего фокуса линзы конденсора слабого увеличения. Используется собирающая линза, поле которой равномерно затеняется посред­ ством закрывания ирисовой диафрагмы , расположенной ниже конденсорной линзы. В этом случае, как и в других более про­ стых разновидностях метода косого освещения, характер зате­ нения зерен указывает на соотношение показателей преломле­ ния минерала и окружающей его среды. Легкость освоения этой методики зависит от конструкции микроскопа.

Ф и г . 3-8. Затенение зерен , у которых показатели преломления ниже, чем у жидкости, при косом освещении.

Поле зрения затеняется компенсационной пластинкой, вводимой с северо-за­ пада (см. текст). У кристаллов затеняется сторона, противолежащая экрану.

Зерна кварца (N = 1,54) в жидкости с N = 1,56 .

Теоретические основы методики. Фиг. 3 -1 0 схематически иллю­ стрирует эффект введения экрана в тубус микроскопа на пути лучей света, исходящих из объектива. При наблюдении сравнительно оцени­ ваются освещенность окружающего материала и частичная затенен­ ность изображения исследуемого зерна, обусловленная схождением или расхождением света, проходящего через объект. Как это пока-

у среды, будут собирать свет, поступающий из линзы конденсора. Если прорезь для компенсационных пластинок располагается выше фокуса схождения света от испытуемого зерна, как это и имеет мес­ то во многих моделях микроскопов, то введенный в прорезь затенитель задержит лучи света, прошедшие через половину зерна, удален­ ную от экрана. В перевернутом изображении зерна, однако, затенит-

Ф и г. 3-9. Затенение зерен, у которых показатель преломлении выше, чем у ж и д к о с т и , при косом освещении.

Поле зрения затеняется компенсационной пластинкой, вводимой с северо-за­ пада (как на фиг. 3-8). У кристаллов затеняется сторона, прилежащая к экра­

с относительно меньшим по сравнению со средой светопреломлением затенится сторона, удаленная от экрана. При выходе из объекта пу­ чок лучей света рассеивается, а выше экрана в тубусе микроскопа собирается в фокус. Экран задерживает лучи, проходящие через об­ ращенную к нему сторону зерна. Таким образом, в перевернутом изображении зерна затеняется сторона, удаленная от экрана.

На фиг. 3 -1 1 приведена схема прохождения лучей света при вве­ дении экрана ниже предметного столика. Как это показано на фиг. 3 -7 ,

линзовидное зерно с большим показателем преломления, чем окружаю­ щая среда, собирает лучи. При косом освещении половина лучей за -

На схемах поля зрения определения "прилежащее" и "противолежащее" max же, как на фиг. 3-10, означают соответственно положения зерен по отношению %экрану. Но в этом случае в отличие от фиг. 3-10 затенение поля зрения происходит со

стороны, прямо противоположной той, из которой фактически вводится экран.

паюілий снизу. Лучи света, проходящие через сторону зерна, обра­ щенную к экрану, преломляются и не попадают в зрачок объектива. Эта часть зерна кажется темной. Наоборот, свет, проходящий через удаленную от экрана часть зерна, преломляется, попадает в объек­ тив, и эта сторона объекта выглядит освещенной. В перевернутом изображении темная часть зерна располагается в удалении от действи­ тельного положения экрана.

Следует заметить, что поведение полоски Бекке и затенение, возникающее при косом освещении, определяются одними и теми же причинами. Затенение при косом освещении можно объяснить и с по­ мощью фиг. 3 -4 и 3 -5 , иллюстрирующих зерна с вертикальными бо­ ковыми сторонами. Точно так же, как полоска Бекке распадается на две цветные полоски, когда наступает совпадение показателей

преломления минерала и жидкости для света определенной длины вол­ ны, при косом освещении в аналогичном случае создаются окрашен­ ные тени. Эти цветные тени имеют довольно важное значение, так что их целесообразно специально обсудить в следующем разделе.

ЦВЕТНЫЕ КАЕМКИ

В том случае, если показатели преломления минерала и жидкос­ ти настолько близки, что наступает их совпадение для света опреде­ ленной длины волны видимой части спектра, при косом освещении возникают окрашенные тени, получившие название цветных каемок, так как проявляются они преимущественно на границах зерен 1. Цвет­ ные каемки имеют различную окраску на обращенной к экрану и уда­ ленной от него сторонах зерна. Определить точно цвет одной из кае­ мок трудно, так как обычно он относится к той части спектра, в ко­ торой оттенки различаются плохо (голубой, зеленый, фиолетовый). Поэтому внимание следует обращать на вторую каемку с коричневой, красно-оранжевой или желтой окраской. Если каемка имеет коричне­ вую окраску, показатель преломления минерала меньше (для света стандартной длины волны), чем у окружающей его среды. Если же каемка имеет желтую окраску, то показатель преломления минерала больше, чем у жидкости, а в случае красно-оранжевой окраски свето­ преломления зерна и жидкости приблизительно равны. В некоторых случаях удается также различать окраски промежуточных оттенков. При светлой красной окраске светопреломление минерала слегка мень­ ше, чем у жидкости, а при желто-оранжевой - несколько больше. При таких наблюдениях особенно важно добиваться, чтобы поле зре­ ния затенялось точно наполовину, а испытуемое зерно располагалось точно под крестом нитей. Таким образом, в общем в результате на-

1 Несколько иначе этот вопрос трактуется Эммонсом и Гейт­ сом /30/.

блюдений за цветными красно-коричневы ми каемками можно делать Следующие заключения:

Желтая окраска - светопреломление минерала больше, чем у жидкости,

Коричневая окраска - светопреломление минерала меньше, чем у жидкости.

Оранжево-красная окраска - показатели преломления мине­ рала и окружающей его среды совпадают.

Относительную величину показателя преломления по цветным ка­ емкам можно также определять, не наблюдая оттенков окраски. Ин­ тенсивность цветной каемки на стороне зерна, удаленной от экрана, может быть равной, больше или меньше, чем на стороне, обращенной к экрану. Эти соотношения противолежащей и прилежащей к экрану каемок можно интерпретировать следующим образом:

Противолежащая каемка более интенсивная - светопрелом­ ление минерала меньше, чем у жидкости;

Противолежащая каемка менее интенсивная - светопрелом­ ление минерала больше, чем у жидкости;

Каемки равны по интенсивности - показатели преломления минерала и жидкости близки.

■ Теоретические основы. Появление цветных каемок обусловлено так называемым эффектом Кристиансена, рассмотренным Райтом /135/. В основе этого явления, возникающего при косом освещении, лежат два факта: 1) показатели преломления как у минерала, так и жидкос­ ти больше для голубого света, чем для красного; 2) дисперсия у жид­ кости больше чем у минерала 1 .

Происхождение цветных каемок можно объяснить исходя из не­ скольких простых рассуждений. Если показатель преломления минера­ ла больше, чем у жидкости, для всех цветов видимого спектра света (хотя он и не одинаков для света отдельных длин волн), то косое ос­ вещение обусловливает просветление одной стороны зерна (без цвет-. ных каемок). Однако в том случае, когда показатель преломления ми­ нерала выше, чем у жидкости, лишь для какой-то части белого света, соответственно в просветляющейся части зерна, появится цветная каем­ ка определенного цвета, а не белый свет всего спектра. Эти соотно­

волны (и разного цвета). Показатели преломления минерала и жидкости совпадают для стандартного желтого света; лучи с такой дли­ ной волны проходят сквозь зерно без отклонения. Однако показатель преломления минерала больше, чем у жидкости для красного света и меньше для голубого. Лучи с такими длинами волн соответственно собираются и рассеиваются зерном. С этим связано появление крас­ ной окраски на одной и голубой окраски на другой границе зерна.

Изображение (перевернутое)

----------- бр асн ы и и синии све/п

----------- Синии свет

--------Црасный свет

Темнота.

Ф и г. 3-12. Поведение кристалла, косо освещенного красным и синим светом.

Схема такая же, как и на фиг. 3-11, но показатели преломления кристалла и жидкости совпадают для желтою света. В связи с этим возникают цветные тени (цветные каемки, обусловленные тем, что показатель преломления ми­ нерала ниже, чем у жидкости, для синею света и выше для красного).

При равенстве показателей преломления минерала и жидкости для света какой-либо длины волны из видимой части спектра возмож­ ны три случая. Примеры каждого из этих случаев следует специаль­ но пронаблюдать. Это три случая совпадения светопреломления ми­ нерала и жидкости для лучей трех характерных длин волн .- оранже­ вого света'"(светопреломление минерала меньше, чем у жидкости), зеленого (показатель преломления минерала больше) и желтого (по­ казатели преломления минерала близки).

дисперсии показателей преломления минерала и жидкости при совпа­ дении их светопреломления для оранжевого цвета. Можно видеть, что показатель преломления минерала больше, чем у жидкости, для крас­ ного света и, наоборот, ниже для желтого света стандартной длины волны. При косом освещении белым светом на одной стороне зерна будет появляться красный свет, для которого светопреломление ми­ нерала больше, чем у жидкости, тогда как другие цвета спектра не появятся. Интенсивность красного света в данном случае будет относительно небольшой, поскольку она составляет лишь малую до­ лю обшей интенсивности белого света. Поскольку при малой интен­

дет выше, чем у среды для желтого света стандартной длины вол­ ны (а также для оранжевого и красного). Лучи этих трех длин волн и будут концентрироваться у одной стороны на границе зерна. Воз­ никающая при этом цветная каемка будет иметь оранжево-желтую или желтую окраску, поскольку желтый свет в этой части спектра имеет наибольшую интенсивность.

При совпадении показателей преломления минерала и жидкости для желтого света стандартной длины волны (фиг. 3 -1 3 , в ) возник­ нет оранжево-красная цветная каемка, поскольку именно по отноше-*- нию к лучам этих длин волн зерно имеет больший показатель прелом­ ления, чем среда, и свет именно таких окрасок будет концентриро­ ваться у одного края зерна. Таким образом, появление оранжево­ красной цветной каемки свидетельствует о стандартном равенстве показателей преломления минерала и иммерсионной жидкости.

Цветные каемки И дисперсия. При последовательном подборе им­ мерсионных жидкостей, все более близких по показателю преломле­ ния к исследуемому минералу, важно знать, в каких интервалах све ­ топреломления при затенении зерен впервые возникают цветные ка­ емки. Установлено, что этот интервал увеличивается по мере увели­ чения показателя преломления минерала. При относительно небольших показателях преломления величина такого интервала может быть да­ же меньше разности светопреломлений смежных жидкостей иммерси­ онного набора, в связи с чем цветные каемки могут вообше не наб­ людаться. Появление же цветных каемок при относительно больших показателях преломления определяется тем, что в этой области воз­ растают различия в дисперсии между жидкостью и погруженным в нее твердым веществом.

Оценим более точно зависимость интервала, в котором простое затенение сменяется цветными каемками, от соотношений оптической дисперсии жидкостей и твердого вещества. Фиг. 3 14 иллюстрирует