проходящих через них. Оно обусловлено различным характером поглощения

световых лучей по разным направлениям в кристалле и проявляется при изучении

окрашенных минералов под микроскопом при одном николе.

У минералов, обладающих плеохроизмом, наблюдается постепенное изменение окраски.

У одних минералов плеохроизм выражается в изменении цвета, у других – в

изменении интенсивности окраски, у третьих – в изменении и цвета, и

интенсивности.

5.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ МИНЕРАЛОВ.

Показатель преломления n – один из важнейших диагностических признаков

минералов. Определение его, в зависимости от цели исследования, проводится

разными методами с различной степенью точности. Для наиболее точного

определения величины показателя преломления пользуются кристалл-

рефрактомером. Измерение показателя преломления этим прибором основано на

явлении полного внутреннего отражения при падении световой волны из среды,

более сильно преломляющей, в среду, преломляющую менее сильно. Величина

показателя преломления минерала вычисляется по формуле:

n – N sin j,

где N – известный показатель преломления стеклянного полушария (от куда

падает световая волна); j - угол падения луча. Кристалл-рефрактометр

позволяет измерять показатели преломления кристаллического и

некристаллического вещества при условии, что их значения не превышают

величины N.

5.4. СПОСОБЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ МИНЕРАЛОВ.

В научно-исследовательских и производственных лабораториях показатели

преломления минералов чаще всего определяют иммерсионным методом. Суть метода

заключается в том, что пользуясь специальным набором жидкостей с разными,

заранее известными показателями преломления, подбирают две жидкости с

разницей величин n в 0,003. Причем, значение n одной жидкости будет больше n

исследуемого минерала, а другой – меньше. Одно из существенных преимуществ

этого метода – возможность его использования для определения даже мелких

зерен, размером в десятые доли миллиметра.

Сравнивая показатели преломления жидкости и минерала, наблюдают за так

называемой световой полоской, или линией Бекке. При разнице n в 0,001 и более

на границе минерала с жидкостью появляется тонкая световая полоска – линия

Бекке, точно повторяющая контуры зерна. При подъеме и опускании тубуса

микроскопа она перемещается с зерна на жидкость и обратно. При подъеме тубуса

микроскопа линия Бекке перемещается в сторону вещества с большим показателем

преломления, а при опускании – в сторону вещества с меньшим показателем

преломления.

Наиболее простой и доступный способ определения показателя преломления

минералов при изучении их с помощью поляризационного микроскопа – метод

сравнения с показателем преломления канадского бальзама, величина которого

всегда постоянна. При этом наблюдают за линией Бекке, рельефом и шагреневой

поверхностью, по характеру которых и определяют показатель преломления

минерала.

Все минералы при сравнении их показателя преломления с показателем преломления

канадского бальзама можно разделить на две группы: 1) nмин < n

к.б.; 2) nмин > nк.б. . Следует иметь в виду, что

у некоторых минералов величина показателя преломления в зависимости от

кристаллографической и оптической ориентировки сильно меняется, например, у

кальцита – от 1,486 до 1,658.

ГЛАВА 6. ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙЧТВ КРИСТАЛЛОВ ПРИ ДВУХ НИКОЛЯХ.

6.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛЫ ДВОЙНОГО ЛУЧЕПРЕЛОМЛЕНИЯ МИНЕРАЛОВ.

Луч света, проходящий через пластинку анизотропного минерала, разбивается на

два луча с разными показателями преломления, распространяющиеся с различными

скоростями, и колеблющиеся во взаимно-перпендикулярных плоскостях.

Силой двойного лучепреломления (D) называется величина, показывающая

насколько показатель преломления одного луча отличается от показателя

преломления другого:

D = n1 – n2 , {1}

где n1 и n2 – величины показателей преломления.

Сила двойного лучепреломления – величина переменная. Она изменяется от 0,

когда луч направлен по оптической оси кристалла, до какого-то максимума,

когда луч направлен перпендикулярно к оптической оси (в одноосных кристаллах)

или к плоскости оптических осей (в двуосных кристаллах). За истинную величину

силы двойного лучепреломления (ведь только она может использоваться для

определения минералов) принимают ее максимальное значение:

D = ng – np , {2}

где ng – наибольший по величине показатель преломления данного

минерала, а np – наименьший.

Определение силы двойного лучепреломления минералов основано изучении явления

интерференции световых волн, проходящих через кристалл в шлифе.

Выше было сказано, что луч света, входя в кристалл, раздваивается, и каждая

из образовавшихся световых волн распространяется в кристалле со своей

скоростью. В результате один луч обгоняет другой, и между ними возникает

разность хода (R). Величина разности хода измеряется в миллимикронах и прямо

пропорциональна длине пути, пройденного в анизотропной среде, то есть толщине

кристаллической пластинки – (толщина шлифа) и силе двойного лучепреломления

данного кристалла - D:

R = d D = d (ng – np) {3}

Наличие определенной разности ходе при прохождении лучей света через

анализатор обусловливает их интерференцию, вследствие чего зерна минералов

при изучении их под микроскопом в белом света приобретают интерференционные

окраски. При этом каждому значению разности хода соответствует своя

интерференционная окраска. Следовательно, по характеру интерференционной

окраски можно определить разность хода – R, которая, в свою очередь, связана

с искомой уже известной зависимостью. В конечном итоге, определение силы

двойного лучепреломления минерала сводится к определению интерференционной

окраски.

При определении силы двойного лучепреломления минералов пользуются таблицей

Мишель-Леви (приложение 1).

По горизонтальной оси этой нанесены величины разности хода (в миллимикронах)

с соответствующей им интерференционной окраской (в виде вертикальных полосок

соответствующих цветов). При увеличении R цвета периодически повторяются. Это

позволяет разбить их на порядки.

В первый порядок входят цвета: серый, белый, желтый, оранжевый и красный,

постепенно переходящие друг в друга.

Второй и третий порядки начинаются с фиолетового цвета, далее следуют синий,

зеленый, желтый, оранжевый и красный.

В первом порядке имеются отсутствующие в других порядках серый и белый цвета,

но нет синего и зеленого.

По вертикальной оси таблицы отложена толщина шлифов (в сотых и тысячных долях

мм). Из нижнего левого угла таблицы веерообразно вверх и вправо расходятся

прямые линии, на концах которых указаны значения силы двойного

лучепреломления.

Для практического определения силы двойного лучепреломления необходимо под

микроскопом найти наивысшую интерференционную окраску минерала и точку

пересечения ее на таблице Мишель-Леви с горизонтальной линией, соответствующей

стандартной толщине шлифа =0,03 мм. Через эту точку проходит одна из

веерообразно расходящихся линий, на верхнем конце которой и указана искомая

величина = ng – np.

При изучении интерференционной окраски минерала необходимо определить ее

порядок. Для этого пользуются так называемым правилом каемок и методом

компенсации.

6.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛЫ ДВОЙНОГО ЛУЧЕПРЕЛОМЛЕНИЯ ПО

КАЕМКАМ В ЗЕРНАХ

Весьма часто зерна минералов утончаются к краям, в то время как значительно

большая площадь зерна имеет плоскую поверхность, параллельную нижней

поверхности зерна.

В зависимости от этого интерференционная окраска зерна понижается к самым

краям зерна, на которых наблюдаются различия в интерференционных окрасках,

так что нередко можно различать цвета первых порядков. Наблюдая от края к

центру зерна полоски интерференционных цветов, заканчивающиеся красным цветом

можно подсчитать сколько красных полосок сменяют друг друга в направлении от

края к центру, и, следовательно, выяснить, к какому порядку относится

интерференционная окраска зерна в его центральной части (количество

центральных каемок плюс единица). Затем необходимо использовать номограмму

Мишель-Леви для определения силы двойного лучепреломления.

6.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛЫ ДВОЙНОГО ЛУЧЕПРЕЛОМЛЕНИЯ ПРИ ПОМОЩИ КОМПЕНСАТОРА

Компенсатор представляет собой прибор, изготовленный из кристаллов кварца и

гипса. В том случае, когда он имеет постоянную разность хода около 550

миллимикрон, (что соответствует собственной интерференционной окраске кварца

или гипса – красной первого порядка), то его называют кварцевой пластинкой.

Компенсатор, называемый кварцевым клином, представляет в поперечном разрезе

пластинку в форме тонкого клина. Его разность хода переменная. На оправе

указана его оптическая ориентировка, обычно сходная с той, которая указана

для гипсовой и кварцевой пластинок.

При вдвигании кварцевого клина в прорезь тубуса микроскопа изменяются

последовательно интерференционные цвета от начала 1 порядка до 4 порядка.

При определении силы двойного лучепреломления используется правило компенсации.

Известно, что разность хода в кристаллическом зерне возрастает

пропорционально длине пути, проходимого световыми волнами в этом зерне.

Поэтому если на пути распространения света, над кристаллическим зерном

поместить другую кристаллическую пластинку (в данном случае компенсатор)

таким образом, чтобы направления одноименных осей оптических индикатрис зерна

и компенсатора совпадали, то результирующая разность хода будет равна сумме

разностей хода зерна и компенсатора, что вызовет повышение интерференционной

окраски.

Если поместить компенсатор таким образом, что будут совпадать разноименные

оси оптических индикатрис зерна и компенсатора, то суммарная разность хода

будет равна разности разностей хода зерна и компенсатора, что приведет к

уменьшению порядка интерференционной окраски.

Если разность хода компенсатора будет равна разности хода в исследуемом зерне

минерала, то в итоге общая разность хода световых волн будет равна нулю или,

как принято говорить, произойдет компенсация разности хода в зерне, а зерно

приобретет серую интерференционную окраску первого порядка.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Приведенные немногочисленные данные подтверждают неразрывную связь между

химией, геометрией и физикой кристаллов.

Нетрудно представить себе связь, существующую между симметрией и химическим

составом кристаллов.

Пусть, например, в структуре присутствуют лишь взаимно параллельные тройные

оси. Частицы могут располагаться либо на этих осях, либо вне их. При повороте

вокруг тройной оси лежащая на ней частица А остается единственной, тогда как

частица В, находящаяся вне оси, повторяется трижды.

Отсюда заключаем, что в структурах с одними тройными осями могут

кристаллизоваться соединения типа АВ3. Вместе с тем, здесь нельзя

ожидать соединений типа АВ2.

Следовательно, знание федоровской пространственной группы (т.е. полной

совокупности элементов симметрии структуры кристалла) дает возможность

предсказывать типы соединений, кристаллизующихся в данной группе. Наоборот,

некоторому типу химической формулы соответствует определенный комплекс

пространственных групп. Отсюда понятно исключительное значение, которое

играют в кристаллохимии пространственные группы симметрии, впервые выведенные

Федоровым.

Взаимосвязь между симметрией пространственной группы и химическим составом

кристалла была в свое время четко сформулирована крупнейшим советским

кристаллографом, академиком А. В. Шубниковым.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Попов Г. М., Шафроновский И. И. Кристаллография.

М.: ГОСГЕОЛТЕХИЗДАТ, 1955г, 295с.

2. Кочурова Р. Н. Основы практической петрографии.

Л.: Издательство Ленинградского университета, 1977г, 176с.

Стр: 3

[Д1]

[Д2]Показатель преломления – величина обратная скорости волны,

распространяющейся вдоль световой нормали.

Страницы: 1, 2, 3, 4