Поправки на показатель преломления кристалла

Если показатель преломления исследуемого кристалла близок к показателю преломления сегментов, то лучи, прошедшие через кристалл, при любом наклоне столика практически не меняют своего направления как в сегменте, так и на выходе из него. Если же показатели преломления кристалла и сегмента различаются более или менее значительно, то лучи, входя из кристалла в сегмент, отклоняются от первоначального направления тем больше, чем сильнее наклонен препарат. Изменение направления луча может быть вычислено по известной формуле преломления света: , где - угол, составленный лучом и нормалью к препарату в сегменте; х - соответствующий угол в кристалле; n_с - показатель преломления стекла сегмента; n_k. - усредненный показатель преломления кристалла.

Для отыскания угла х по известному  (угол  определяют на основе отсчетов по лимбам столика). Если n_с>n_k. то, взяв на внешней окружности диаграммы точку, соответствующую полученному значению утла, идут от нее по горизонтальной прямой до пересечения о окружностью радиуса ,а от точки пересечения возвращаются по радиусу до внешней окружности, где и отсчитывают значение утлах. При n_с<n_k. поступают наоборот: от точки внешней окружности, соответствующей значению , идут по радиусу до окружности с радиусом, равным , а за тем - по горизонтальной прямой до внешней окружности, где отсчитывают значение углах.

Чтобы уменьшить поправки на измеренные утлы и тем самым повысить точность их определения, столики Федорова, как правило, снабжаются тремя парами сегментов с показателями преломления 1,516; 1,554 и 1,640. При работе со столиком всегда подбирают пару сегментов с показателем преломления исследуемого кристалла. Это позволяет в ряде случаев обходиться без введения поправок на показатель преломления кристалла и сегмента, лежит в пределах точности измерений с помощью столика Федорова. Предельная точность таких измерений составляет около I°, откуда следует, что в пределах практически допустимых углов наклона столика можно обходиться без поправок, если разность показателей преломления кристалла и сегмента не превышает 0,02 - 0,03.

Установка столика Федорова

Столик Федорова закрепляют на столике микроскопа двумя винтами.

Внутреннее кольцо столика микроскопа нужно вынуть. Для работы со столиком Федорова употребляются слабые объективы с достаточно большим объективным расстоянием, позволяющим наблюдать исследуемый кристалл сквозь сегмент. Существуют такие специально сконструированные для работы со столиком Федорова длиннофокусные объективы слабых и средних увеличений.

Столик Федорова нужно тщательно центрировать. Укрепив на нем исследуемый препарат без верхнего сегмента и сфокусировав на препарат микроскоп, сначала проверяют и исправляют центрировку объектива, вращая весь столик вместе со столиком микроскопа.

Измерение угла оптических осей

Угол оптических осей кристалла может быть измерен по коноскопической фигуре, наблюдаемой в пластинках, вырезанных перпендикулярно или почти перпендикулярно к острой биссектрисе, если выходы обеих осей видны в поле зрения. Приближенное измерение угла осей возможно также в пластинках, вырезанных перпендикулярно к оптической оси. Измерение угла оптических осей основано на том, что расстояние любой точки коноскопической фигуры от ее центра пропорционально синусу угла, составляемого лучами, сходящимися в этой точке, с оптической осью микроскопа. Отсюда для выхода оптической оси в коноскопической фигуре двуосного кристалла (в пластинке, перпендикулярной острой биссектрисе) получается известная формула -, где 2E - угол, составляемый в воздухе лучами, прошедшими через кристалл в направлениях его оптических осей (Рис. ); 2d расстояние между вершинами гипербол в коноскопической фигуре, измеренное с помощью окулярного микрометра; R- - константа оптической системы микроскопа, так называемая константа Малляра.

Так как угол 2Е составлен лучами, уже вышедшими из кристалла в воздух и испытавшими преломление, то он больше истинного угла оптических осей 2Y. Если луч, идущий внутри кристаллической пластинки вдоль оптической оси, т.е. под углом Y к нормали пластинки, выходит в воздух под углом Е, то Y и Е должны удовлетворять соотношению: , гдеn_mсредний показатель преломления. Следовательно, истинный угол оптических осей кристалла 2Y может быть вычислен на основании измерений на коноскопической фигуре по формуле

Увеличение угла между лучами при выходе из кристалла в воздух не позволяет измерять коноскопическим методом большие углы оптических осей, особенно у высокопреломляющих кристаллов. Так, если пользовать­ся самым сильным сухим 60^х объективом, имеющим числовую апертуру 0,85, и следовательно, позволяющим при коноскопическом наблюдении охватить углы до 116^о, то у кристаллов с показателем преломления n_m уже при угле оптических осей 2Y=60° выходы из них оказывайте на краях поля зрения. В кристаллах с относительно низким показателем преломления n_m =1,50 можно видеть выходы осей в поле зрения с тем же объективом при углах оптических осей 70°. Значительно большие углы оптических осей могут быть измерены при использовании иммерсионного объектива, редко включаемого в комплект оптики поляризационного микроскопа. В этом случае должен быть учтен показатель преломления имперсионной среды n и формула для вычисления угла осей принимает вид

Для измерения малых углов осей нужно пользоваться объективом среднего увеличения, для средних и больших углов осей самым сильным объективом при введенной откидной линзе конденсатора. Нужно помнить, что сильный объектив нельзя удалять на большое расстояние от конденсатора, поэтому толщина препарата вместе со стеклом, на котором он смонтирован, не должно превышать 1,5мм.

Чтобы измерить угол оптических осей, нужно пользоваться объективом вращением столика устанавливают кристалл в диагональном положении, при котором выходы оптических осей совпадают с вершинами гипербол. Расстояние 2d между вершинами гипербол измеряют окулярным микрометром. По найденному d вычисляют угол v, пользуясь приведенной выше формулой и заранее определенной константой Малляра d. Для определения этой константы можно измерить расстояние 2d с известным углом оптических осей, а последний определяют монометром или столиком Федорова. Описанный метод может быть использован и для измерения на коноскопической фигуре угла наклона оптической оси в косоориентированном препарате из одноосного кристалла, если выход оптической оси виден в поле зрения. Для этого окулярным микрометром измеряют расстояние d выхода оптической оси от центра поля зрения и определяют константу Малляра.

Чтобы измерить расстояние d, вращением столика микроскопа, дважды совмещают центр черного креста с окулярной микрометрической школой, записывая соответствующие расчеты по шкале. Определенное, таким образом, расстояние 2d между двумя противоположными положениями выхода оптической оси связано с углом наклона последней и тем же соотношением, что и расстояние между выходами оптических осей двуосного кристалла с углом оптических осей, т.е. , гдеn_о - обыкновенный показатель преломления кристалла.

Измерение угла оптических осей в пластинках, вырезанных перпендикулярно к оптической оси, основано на том, что кривизна темной гиперболы, наблюдаемой в коноскопической фигуре такой пластинки зависит от угла оптических осей. На основании этого Райт построил диаграмму, на которую нанес гиперболы, соответствующие различным значениям угла 2Y. (рис. 4.1). Однако угол 2Y в этом случае можно определить приблизительно с той же точностью и без диаграммы. Для этого, установив вращением столика изогиру параллельно нити окулярного креста, поворачивают столик на 45°. Как следует из диаграммы Райта, расстояние по дуге окружности поля зрения от конца изогиры до конца ближайшей нити с вогнутой стороной изогиры приблизительно равно углу Y (при использовании 60Х объектива). Другое расстояние можно оценить приближенно на глаз. Преимущество такого метода заключается в том, что он дает непосредственно величину угла оптических осей 2Y.