Микроскопическое изучение оптических свойств кристаллов

     С этими тремя единичными направлениями  кристалла и должны совместиться  три единичных направления (три  оси) оптической индикатрисы (рис. 5).

    В ромбических кристаллах также всегда присутствуют три взаимно перпендикулярные единичные направления, совпадающие или с тремя двойными осями симметрии или с нормалями к плоскостям симметрии.

Рис. 5. Ориентировка оптической

 индикатрисы в ромбическом кристалле

     Однако по внешнему виду ромбического  кристалла нельзя определить, какая  именно ось индикатрисы (Ng, Nm, Np) совпадает с тем или иным его единичным направлением.

     Возьмем для примера кристалл  в форме кирпичика или спичечной коробки. Здесь бросаются в глаза три серии разных по длине и взаимно перпендикулярных ребер. Тем не менее не следует предполагать, что параллельно наиболее длинным ребрам должна обязательно проходить наибольшая ось индикатрисы Ng. Также нельзя связывать средние и малые ребра кристалла с осями Nm и Np.

     Точное решение вопроса об  ориентировке оптической индикатрисы  требует применения уже кристаллооптических   методов исследования.

     В кристаллах моноклинной сингонии  всегда имеем одно характерное кристаллографическое направление, совпадающее с двойной осью (L₂) или нормалью к плоскости симметрии (^Р) и совмещенное со второй кристаллографической осью. Это направление является единичным, и с ним всегда совпадает одна из трех осей (одно из трех направлений) оптической индикатрисы (Ng или Nm, или Np).

     Две другие оси эллипсоида  лежат в плоскости, либо перпендикулярной  двойной оси (L₂), либо параллельной плоскости симметрии. При этом они образуют некоторые углы с ребрами кристалла.

     Величины таких улов являются характерными для каждого определенного вещества, кристаллизующегося в моноклинной сингонии. Вместе с тем для разных веществ они будут различными. 

   В кристаллах триклинной сингонии  нет осей и плоскостей симметрии.  Все направления единичны.   Вследствие этого оптическая индикатриса может ориентироваться в каждом веществе, кристаллизующемся в триклинной сингонии, по-разному. Здесь важное значение имеют углы, образованные осями индикатрисы с ребрами кристалла.

     Итак, при определении оптических свойств кристаллов низших сингоний необходимо прежде всего измерить три показателя преломления – n_g, n_m, n_p, являющиеся наиболее характерными оптическими константами, и определить, с какими кристаллографическими направлениями совпадают соответствующие им оси индикатрисы.

     Для моноклинных и триклинных  кристаллов, как указывалось, характерны  еще углы между осями индикатрисы  и ребрами кристаллов.

     Кроме перечисленных оптических  констант, необходимо также определять  оптический знак кристалла и  измерять острый угол между обеими оптическими осями. Этот угол обозначается 2V.

     Если почему-либо показатели преломления  непосредственно не измеряются, важное значение приобретает  так называемая величина (сила) двупреломления (n_g(наибольший показатель преломления) – n_p (наименьший показатель преломления)). Эта константа посредством кристаллооптических методов может быть определена и в тех случаях, когда величины показателей преломления n_g и n_p остаются неизвестными.

     Следует иметь в виду, что для  лучей различного цвета (т. е. лучей, обладающих различными длинами волн) форма эллипсоида оптической индикатрисы в одном и том же кристалле может существенно меняться. В связи с этим изменяются и величины оптических констант. Это явление носит название дисперсии элементов оптической индикатрисы.

     В кристаллах моноклинной и  триклинной сингоний явление  дисперсии отличается особенно  сложным характером. В моноклинных  кристаллах, как упоминалось, одна  из осей индикатрисы всегда  совпадает с L₂ или с нормалью к Р, а две другие оси располагаются в перпендикулярной ей плоскости. В связи с тем, что в этой плоскости все направления единичны, обе оси индикатрисы для лучей различных длин волн могут занимать различное положение. В кристаллах триклинной сингонии все направления единичны, все три оси индикатрисы для лучей разных длин волн могут быть по-разному ориентированы в кристалле. 

ГЛАВА 2. Устройство микроскопа и его поверки

2.1.УСТРОЙСТВО  МИКРОСКОПА 

     Исследование оптических свойств минералов производятся при помощи поляризационного микроскопа. Наиболее распространенными являются отечественные микроскопы моделей МП и МИН.

     Основными частями поляризационного  микроскопа являются штатив, предметный  столик, тубус, осветительное устройство  и поляризационная система. Общий вид микроскопа представлен на рис. 7.

     Штатив имеет подковообразное  основание и вертикальный кронштейн,  с которым при помощи шарнира  и закрепляющего винта (11) соединена  станина, или тубусодержатель  (12). Благодаря такому устройству  тубусу можно придавать любое наклонное положение при горизонтальном положении основания.

     Предметный столик (6) микроскопа  прикреплен к нижней части  станины. Центральную часть столика  с отверстием по середине можно  вынуть выдавливанием ее снизу  после опускания осветительного устройства и поднятия тубуса. На предметном столике имеются отверстия с резьбой для привинчивания специальных приборов (федоровский столик, ИСА, препаратоводитель) и отверстия без резьбы для прикрепления клемм, которые держат шлиф. Предметный столик имеет лимб, разделенный на 360°, и два нониуса, по которым можно брать отсчеты с точностью до 0,1°. Однако в обычной петрографической работе достаточна точность отсчета до 1°. Предметный столик должен свободно вращаться. С левой стороны его расположен стопорный винт (13), позволяющий закрепить столик в нужном положении.

     Тубус микроскопа расположен  в верхней части станины. При  помощи особого кремальерного  устройства его можно приближать  или удалять относительно предметного  столика. Приближение тубуса к столику микроскопа (опускание) осуществляется вращением кремальерного винта «от себя», а удаление (поднятие) – вращением винта «к себе».

      В нижней части тубуса находятся  щипцы, которые держат объектив (5). Чтобы вставить объектив, необходимо левой рукой нажать на щипцы, а правой рукой надеть объектив и повернуть его против часовой стрелки на 90°. Затем щипцы отпускают и проверяют, захватили ли они наклонный шпенек, имеющийся на обойме каждого объектива.

     Объективы вместе с окуляром  хранятся в специальной коробке. К микроскопам МП приложены объективы 3´, 8´, 20´, 40´ и 60´; у каждого из них есть центрирующие обоймы.

     Выше щипцов в тубусе имеется  сквозная прорезь, расположенная  под углом 45° к плоскости симметрии микроскопа, в которую в процессе работы вставляют компенсаторы.

     Над прорезью в тубусе размещается  анализатор (4), который вводится  слева до упора. В верхней  части тубуса, параллельно анализатору,  расположена линза Бертрана (2), необходимая  только при получении коноскопии. Линза имеет диафрагму, может быть центрирована и фокусирована специальной кремальерой (1).

     Сверху в тубус вставляется  окуляр (15). К микроскопам МП прилагаются  окуляры 5´, 8´, 12,5´ и 17´, имеющие крест нитей, и окуляр 6´, в который можно вложить сетчатый или линейный микрометр. Окуляр с крестом нитей вставляют так, чтобы одна из нитей была параллельна плоскости симметрии микроскопа, а другая перпендикулярна ей.

     Осветительное устройство (9) поляризационного  микроскопа расположено под предметным  столиком и состоит из зеркала и двух конденсоров. Зеркало двойное – плоское и вогнутое. Обычно пользуются вогнутым зеркалом, а при малых увеличениях и широком, удаленном от микроскопа источнике света – плоским.

     Нижний конденсатор превращает  пучок света, отраженного от зеркала, в несколько сходящийся и усиливает освещенность препарата. Над ним помещена ирисовая диафрагма, с помощью которой можно суживать отверстие конденсора и делать пучок света более параллельным. Второй конденсор – линза Лазо – употребляется при работе с большими увеличениями и главным образом для получения коноскопии. При необходимости линзу можно вводить специальным рычагом, расположенным под столиком.

     Осветительная система вместе  с поляризатором специальным  маховичком может быть опущена вниз и откинута влево. Обычно же она должна быть поднята до самого предметного столика.

     Поляризационная система микроскопа  представлена двумя николями. Нижний  николь – поляризатор (8) –  помещен под предметным столиком, ниже осветительных конденсоров и диафрагмы. Верхний - анализатор (4) – находится  в тубусе микроскопа между объективом и окуляром.

     Поляризатор можно повернуть  в обойме и закрепить специальным  винтом. Обычно поляризатор располагают  таким образом, чтобы направление  пропускаемых им колебаний было параллельно вертикальной нити окуляра (плоскости симметрии микроскопа).

     Анализатор, как правило, может  быть либо выведенным из тубуса, либо введенным в него. Направление  пропускаемых анализатором колебаний  должно быть перпендикулярно направлению колебаний, пропускаемых поляризатором. В некоторых микроскопах (например, МП-6) анализатор может быть повернут на определенный угол до 90°, но делается это только при специальных исследованиях. 

2.2. ОСНОВНЫЕ ПОВЕРКИ  МИКРОСКОПА

     Перед началом работы с поляризационным микроскопом необходимо установить его в рабочее положение – сделать поверки. Рекомендуется проводить их в такой последовательности.

1. Придают тубусу удобное для работы наклонное положение и зажимают закрепляющий винт. Проверив, выключены ли линзы Лазо и Бертрана, а также анализатор и открыта ли диафрагма, налаживают правильное освещение. Для этого вращением и наклонами вогнутого зеркала направляют световой пучок от источника света в микроскоп и добиваются равномерно яркого освещения поля зрения.
2. Прикрепляют шлиф к предметному столику, вставляют объектив и производят фокусировку. При фокусировке объективов со слабыми увеличениями (3´ или 8´) тубус опускают винтом макроподачи до появления изображения, а затем уточняют фокусировку  винтом микроподачи.

         Фокусировку объективов с сильными  увеличениями (40´,                                                  60´) во избежание опасности раздавить шлиф объективом осуществляют таким образом: осторожно, наблюдая сбоку, винтом макроподачи опускают тубус до соприкосновения объектива с покровным стеклом шлифа, а затем, подымая тубус (лучше микроподачей), улавливают изображение.

3. Проверяют центрировку объектива. Для этого передвижением шлифа по предметному столику ставят на центр креста нитей какую-либо маленькую заметную точку и вращают столик. Если объектив центрирован, то выбранная точка не сойдет с перекрестья нитей. При отсутствии центрировки точка сойдет с перекрестья и опишет в поле зрения окружность. Если центрировка объектива сильно нарушена или объектив неправильно зажат в щипцах, то выбранная точка может совсем уйти из поля зрения. Поэтому прежде чем начать центрировку, необходимо убедиться, что объектив вставлен правильно, т.е. что шпенек на его обойме вошел в прорезь щипцов.