Ásványok keresztezett nikolnál
Miért használjuk? • • • • • •
Ásványmeghatározás (nem találgatás) Kızettípus meghatározása Kristályosodási sorrend meghatározása Deformációtörténet Kızetelváltozások jellemzése Élvezetes, hatékony és olcsó!
1
A fény útja a mikroszkópon keresztül szem amplitúdó, A hullámhossz,
λ
A fény hullámként terjed
fénysugár
fényforrás
A mikroszkóp lámpája fehér fényt ad, kompozit fény, ami több hullámhosszú fénysugárból áll; A különbözı hullámhosszúságú fényhullámok eltérı (monokróm) színnel rendelkeznek
A prizma felbontja a fényt önálló, eltérı színő, monokróm fényhullámokra
2
Terjedési irány Az egyes fényhullámok eltérı síkban rezegnek, de terjedési irányuk megegyezı
Rezgési sík
Rezgési irány
1) A fény áthalad az alsó nikolon (polarizátoron) Nyugat (bal)
Nem polarizált fény
Síkban polarizált fény
kelet (jobb)
PPL=plane polarized light
Csak a polárszőrı polarizációs síkjával párhuzamos komponensek jutnak át:: a fényerı csökken
3
2) Toljuk be a felsı nikolt (analizátort) nyugat (bal) észak (hátul)
dél (elıl)
Sötét!!
kelet (jobb)
Mi haszna van egy olyan mikroszkópnak, ami sötétet csinál???
XN =keresztezett nikol állás
Polarizátorok 57° 57°
• Visszaverıdéssel • Nicol-prizma • Polárszőrı
57°
n=1,539
4
3) Tegyünk be egy csiszolatot a két polárszőrı közé nyugat (bal)
Nem polarizált fény kelet (jobb)
Síkban polarizált fény Több síkban, többféle hullámhosszal rezgı fénysugarak
Színes, forgatásra változó szín és fényerı!
Mi történik itt??
5
Minden anizotróp metszet a beérkezı fényt két, egymásra merıleges síkban rezgı fényhullámra bontja. Ezek eltérı sebességgel haladnak, így törésmutatójuk eltérı. Ez a kettıstörés jelensége Gyorsabb (közönséges, ordináriusz) hullám Lassabb (extraordináriusz) hullám Ásványmetszet
Síkban polarizált fény
W
E
polarizátor
6
Mitıl függ a kettıstörés mértéke?
Vagyis az útkülönbség függ • A metszet vastagságától (0,03 mm, de nem egyenletesen) • A két fényhullám törésmutatójának különbségétıl, ami függ – az ásvány szerkezetétıl (erre vagyunk kíváncsiak) – az ásványmetszet optikai orientációjától (sajnos)
7
Az interferenciaszín képzıdése • Egymással fázisban lévı két hullám: ∆=n*λ a két hullám kioltja egymást a metszet sötét • Itt λ hullámhosszú monokróm fényrıl van szó!!
8
• Ha az útkülönbség ∆=(n+1/2)*λ a két hullám erısíti egymást az ásvány világos lesz • Változatlanul monokróm fényrıl van szó!
Az áthaladó fény hullámhosszának függvényében erısítés és kioltás követi egymást (még mindig monokróm fény!!)
9
Ha kompozit fehér fénnyel világítunk (mikroszkóp lámpája) • Adott útkülönbség esetén a hullámhossztól függıen az egyik fényhullám kiolt, a másik éppen erısít … elıáll egy eredı szín, az adott útkülönbséghez tartozó interferenciaszín • Ha ismert a metszet vastagsága, az útkülönbség értéke az interferenciaszín alapján a Michel Levy skála segítségével meghatározható •Ha tudjuk, hogy milyen metszetet vizsgálunk, az interferenciaszín jellemzı lehet az ásványra.
10
11
4) Forgassuk meg a tárgyasztalt! Az ásványszemcsék többsége változtatja a színét a forgatással, 90 °-ként elsötétülnek
Ezek optikailag anizotróp ásványok
Az ásványok egy része és a kanadabalzsam a forgatás alatt végig sötét marad Ezek optikailag izotróp ásványok
Optikai jelleg • Az optikailag izotróp ásványok keresztezett nikoloknál mindig sötétek maradnak. Ezek vagy szabályos rendszerben kristályosodó ásványok, vagy amorf anyagok (pl. üveg, kanadabalzsam) • Minden más ásvány optikailag anizotróp valamilyen színt mutatnak, ami 90°-ként elsötétül. A XN-nál jelentkezı színt interferenciaszínnek hívják. • Viszont minden anizotróp ásványnak is van egy, vagy két olyan metszete, ami izotróp jellegő. – Egy ilyen metszető ásványok: optikailag egytengelyőek – Két metszettel: optikailag kéttengelyő ásványok
12
• Izotróp ásványok: a fény minden irányban azonos sebességgel terjed, azonos a törésmutató • Anizotróp ásványok: • Egytengelyő - Egy irányt kivéve a fény két, síkban polarizált komponensre bomlik, melyek egymásra merılegesen rezegnek és eltérı sebességőek. • Kéttengelyő - Két irányt kivéve a fény két, síkban polarizált komponensre bomlik, melyek egymásra merılegesen rezegnek és eltérı sebességőek.
– E különleges irányokban (“optikai tengelyek iránya”), az ásvány izotrópként viselkedik. – Az egy- és kéttengelyő ásványok tovább oszthatók optikailag pozitív és negatív ásványokra.
Összefüggés a kristályszerkezettel (amiért kell nekünk az Ásványtan vizsga!)
Izoztóp Egytengelyő Kéttengelyő
Szabályos rendszerben kristályosodó ásványok: a1 = a2 = a3 Hexagonális, trigonális, tetragonális a1 = a2 (= a3) ≠ ⊥ c
Rombos, monoklin, triklin a≠b≠c
13
A fény terjedése az ásványban különbözı irányokban az optikai indikatrixok
• Optikailag izotróp ásvány: egyféle törésmutató indikatrixa gömb
Egytengelyő indikatrix
14
Egytengelyő ásvány véletlen metszete
Tanulság • Optikailag egytengelyő ásványban – az optikai tengelyre (kristálytani c-tengelyre) merıleges metszet optikailag izotróp, nincs kettıstörés – az optikai tengellyel (c-tengellyel) párhuzamos metszeten jelentkezik a maximális kettıstörés – minden más metszeten a kettıstörés értéke 0 és a maximum között van – ásvány meghatározásra csak az optikai tengellyel párhuzamos metszet használható, a többi nem ad az ásványra jellemzı kettıstörést
15
Kéttengelyő indikatrix • Általános ellipszoid (X nα; Y nβ; Z nγ) • az XZ síkra merılegesen van két körmetszete (izotróp metszet)
16
Tanulság • Az XZ síkra merılegesen van két körmetszet, ezek normálisai a két optikai tengely, melyek benne vannak az XZ síkban • A legnagyobb kettıstörés az XZ síkkal (legnagyobb és legkisebb törésmutatók) párhuzamos metszetet jellemzi • Ásványmeghatározáshoz csak ez a metszet használható • Az optikai tengelyek szöge (2V) is jellemzı az ásványra
17
A módszer buktatói • Tudjuk-e, hogy milyen vastag a csiszolat? (többnyire 30 µm , de nem biztos!) • Egy metszeten melyik szín a fontos? (csak a maximális!) • Tudjuk-e, hogy milyen orientációjú metszetet nézünk? (általában nem!!)
18
19
20
21
22
23
