Изучение минералов в сходящемся свете (коноскопия)

Сечение, перпендикулярное оптической оси

При вращении предметного столика крест остается неподвижным. В центре креста – выход оптической оси. Такая картина объясняется следующим образом. Поступающий снизу сходящийся свет, проходя через минерал вверх, расширяется, образуя при этом ряд световых конусов, которые под все большим углом расходятся в стороны от центрального луча, падающего перпендикулярно на минерал. Центральный луч, будучи параллельным оптической оси, не испытывает двупреломления, а расходящиеся лучи отклоняются от оптической оси и поэтому обладают двупреломлением.

Кроме того, каждый все более удаленный от центрального конус лучей проходит по кристаллу более длинный путь и все сильнее отклоняется от линии, параллельной оптической оси. Поэтому при перемещении от центра к краям поля зрения происходит возрастание как разности (nб – nм), так и значения d, которые входят в уравнение разности хода Δ = (nм –nб)d. Увеличение разности хода в радиальном направлении от центра поля зрения приводит к тому, что при скрещенных николях возникают концентрические круги, окрашенные в разные цвета спектра.

Темная область в центре креста является тем местом, где свет входит в минерал при нормальном падении и направлен вдоль оптической оси, что заставляет минерал вести себя подобно изотропному. Чтобы объяснить потемнение балок креста, нужно обратиться к существующей у одноосных минералов закономерности, согласно которой е-лучи колеблются в той плоскости, где находятся падающий луч и оптическая ось, а о-лучи колеблются перпендикулярно к этой плоскости. Таким образом, е-лучи конусов света повсюду будут колебаться радиально по отношению к возникающим концентрическим кругам, а о-лучи – по касательной к ним. Поэтому в направлении В – З креста нитей весь проходящий через кристалл свет будет колебаться как е-лучи, а следующий по направлению С – Ю – как о-лучи. Свет, совершающий колебания в плоскости поляризатора подобным образом, гасится анализатором, что приводит к потемнению балок креста. Следовательно, балки креста являются геометрическим местом точек, где одно из направлений колебания света в минерале параллельно плоскости поляризатора (см. рис. 41).

Интерференционная фигура минералов с низким двупреломлением (кварц, нефелин) имеет расплывчатые контуры. Между «балками» в квадрантах видна лишь серая интерференционная окраска. А у минералов с большой величиной двупреломления (кальцит, доломит, сидерит) фигура – крест – тонкая и четкая. В квадрантах располагаются многочисленные цветные кольца.

Сечения, наклонные к оптической оси

Или (при большом наклоне) в поле зрения при вращении столика будут появляться балки креста, поочередно сменяющие друг друга: вертикальная – горизонтальная – вертикальная – горизонтальная (рис. 43). Если разрез не очень косой и центр креста находится недалеко за пределами поля зрения, балки движутся через поле медленно, и на смену одной сразу появляется другая. Если же оптическая ось сильно наклонена к плоскости препарата, то балки проходят через поле быстро и появляются не сразу одна после другой. При этом часто можно видеть, что удаленный от оптической оси более широкий конец балки движется через поле зрения быстрее, чем другой, более узкий.

Балка, появляясь из-за края поля, искривлена и обращена выпуклостью в сторону своего движения. Проходя через середину, она выпрямляется и становится симметричной. Покидая поле зрения, она изгибается в противоположную сторону (рис. 44).

Сечения, параллельные оптической оси

Эти срезы имеют наивысшую для данного минерала интерференционную окраску. Фигура интерференции имеет форму широкого расплывчатого креста, который закрывает почти все поле зрения и при вращении столика микроскопа разрывается на изогнутые изогиры (ветви гиперболы), быстро уходящие за пределы поля зрения. Во избежание ошибок в определении осности такими сечениями лучше не пользоваться.

Определение оптического знака одноосных минералов на разрезах перпендикулярных оптической оси

Удобнее всего определять оптический знак на разрезе, перпендикулярном оптической оси или близком к нему. Тогда в поле зрения отчетливо видна вся интерференционная фигура. Для определения знака применяют кварцевую пластинку или кварцевый клин.

Определение оптического знака с помощью кварцевой пластинки. Оптический знак минерала может быть положительным или отрицательным. У оптически положительных минералов во втором и четвертом квадрантах будет располагаться ось Ng, а в первом и третьем – Np, поэтому при введении кварцевой пластинки во втором и четвертом квадрантах произойдет понижение окраски до желтой, а в первом и третьем – повышение до синей (рис. 45, б).

У минералов оптически отрицательных индикатрисы будут ориентированы в направлении, противоположном предыдущему и вследствие совпадения одноименных осей во втором и четвертом квадрантах окраска повысится до синей, а в первом и третьем – понизится до желтой (рис. 45, а).

Таким образом, если при вдвигании кварцевой пластинки второй и четвертый квадранты поля зрения окрасятся в желтый цвет, а первый и третий – в синий, минерал оптически положительный. При обратном расположении окрасок в квадрантах – минерал оптически отрицательный.

Определение оптического знака с помощью кварцевого клина. Кварцевый клин для определения знака применяется в тех случаях, когда вследствие высокого двупреломления минерала в поле зрения появляются изохроматические кольца и использовать кварцевую пластинку неудобно, т.к. трудно заметить изменение интерференционной окраски.

Если изохроматические кольца при вдвигании кварцевого клина во втором и четвертом квадрантах будут расходиться от центра к периферии, а в первом и третьем будут сходиться от периферии к центру (см. рис. 45, б) – минерал оптически положительный.

Минерал будет оптически отрицательным, если направление движения изохроматических колец будет противоположным (см. рис. 45, а).

Определение оптического знака одноосных минералов на разрезах, наклонных к оптической оси

Определение знака на косых разрезах затруднено тем, что полной фигуры интерференции не видно. Нумерацию квадрантов в этом случае определяют по закономерному движению в поле зрения балок креста. Если вращать столик микроскопа по часовой стрелке, то положение каждого квадранта можно определить, используя приведенный ниже рисунок (рис. 46). При вдвигании кварцевой пластинки квадранты окрасятся по-разному. В соответствии с расположением окрасок (см. рис. 45) делается вывод о знаке. Находить, какой квадрант в данный момент лежит в поле зрения, можно и иначе. Для этого введем понятие о сопутствующем и встречном концах изогиры. Конец балки, перемещающийся в направлении вращения столика, называется сопутствующим, а перемещающийся против направления вращения столика – встречным (рис. 47).

1.1.3.Фигуры интерференции двуосных минералов

Интерференционные фигуры двуосных минералов значительно отличаются от фигуры одноосных минералов и в общем случае представляют собой изогнутую «балку» - изогиру (или ветвь гиперболы).

Различают четыре главных ориентированных сечения индикатрис, характеризующиеся определенными свойствами и формой интерференционной фигуры: а) перпендикулярный биссектрисе острого угла; б) перпендикулярный одной из оптических осей; в) перпендикулярный биссектрисе тупого угла; г) параллельный плоскости оптических осей.

Для вывода коноскопических фигур двуосных кристаллов предварительно вспомним следующее положение, известное под названием теоремы Френеля. В двуосных кристаллах световые колебания совершаются по биссектрисам углов между главными сечениями⁴.

Разрез, перпендикулярный биссектрисе острого угла

В разрезе, перпендикулярном к острой биссектрисе двуосного минерала со средним углом оптических осей (менее 45º), в поле зрения наблюдается выход обеих изогир. На рис. 48 показаны интерференционные фигуры, образующиеся, при следующих двух положениях: 1) плоскость оптических осей находится под углом 45º к кресту нитей и 2) плоскость оптических осей параллельна его горизонтальной нити.

Рис. 48 Интерференционная фигура на разрезе, перпендикулярном острой биссектрисе двуосного кристалла (стр. 207 Батти) (рисунки поменять местами)

В первом положении виден крест, одна балка которого, параллельная плоскости оптических осей, очерчена более четко по сравнению с другой и имеет пережимы в точках выхода оптических осей. При вращении предметного столика крест разрывается на две ветви, расходящиеся по диагонали. При повороте столика на 45º они расходятся на предельное расстояние, а затем снова сближаются и сходятся в центре. Ширина изогир минимальна в точках выхода оптических осей. Изогиры всегда обращены выпуклостью в сторону острой биссектрисы, и их кривизна увеличивается по мере уменьшения угла оптических осей. В толстых шлифах или у минералов с высоким двупреломлением вокруг оптических осей могут возникнуть цветные кольца, называемые лемнискатами. При удалении к периферии они сливаются в общие для обеих осей овалы.

Разрез, перпендикулярный одной из оптических осей

Если одна из оптических осей направлена прямо вверх по тубусу микроскопа (а круговое сечение перпендикулярно к ней), то видна только одна изогира (рис. 49).


Ветвь гиперболы будет вращаться (при повороте столика) вокруг центра поля зрения и принимать то вид прямой балки, когда плоскость оптических осей совпадает с плоскостью световых колебаний, пропускаемых одним из николей, то вид изогнутой дуги, обращенной выпуклостью в сторону биссектрисы острого угла. При полном обороте столика микроскопа ветвь гиперболы два раза займет вертикальное положение, два раза – горизонтальное и четыре раза будет иметь форму дуги (по разу в каждом квадранте). Если разрез не точно перпендикулярен к оптической оси, то гипербола не останется все время в центре, а будет перемещаться в поле зрения. Чем больше угол 2V, тем меньше искривлена балка. При 2V = 90º она все время остается совершенно прямой и при повороте столика лишь вращается в противоположную сторону, не изгибаясь. По кривизне гиперболы в этом разрезе можно оценить на глаз величину угла 2V. Для этого надо от положения, когда темная балка прямая и совпадает с одной из нитей, повернуть столик ровно на 45º. По диаграмме Райта (F.E. Wright) (рис. 50) можно приблизительно определить угол 2V.

Разрез, перпендикулярный биссектрисе тупого угла

Такой разрез всегда дает фигуру, у которой изогиры исчезают из поля зрения при повороте на 45º. Если угол оптических осей (измеренный по отношению к острой биссектрисе) невелик, то исчезновение изогир происходит резко при повороте всего на несколько градусов. Когда же этот угол большой, то бывает трудно определить, к какой биссектрисе – острой или тупой – принадлежит изучаемый разрез. В таких случаях для определения оптического знака минерала необходимо найти разрез, перпендикулярный оптической оси.

Разрез, параллельный плоскости оптических осей

Это разрез с наивысшей интерференционной окраской. В разрезе, перпендикулярном к оптической нормали nm, коноскопическая фигура имеет вид широкого темного креста, занимающего почти все поле зрения. При небольшом повороте крест распадается на две части, которые быстро исчезают из поля зрения. Данное сечение для определения осности и знака не используется.

Определение оптического знака двуосных минералов

Для определения оптического знака из всех сечений данного минерала выбирают зерно с наименьшей интерференционной окраской. Это разрезы, перпендикулярные либо острой биссектрисе, либо одной из оптических осей. В этих случаях у нас будут либо две или одна ветви гиперболы. Если в поле зрения наблюдаются две ветви гиперболы, то, вращая столик, располагают их во втором и четвертом квадрантах (если одна, то – то или во втором, или в четвертом).

В разрезе, перпендикулярном к острой биссектрисе знак определяется подобно тому, как в разрезе, перпендикулярном к оптической оси одноосного кристалла.

Сначала необходимо установить номер квадранта (рис. 51), а затем, при помощи рис. 52, можно определить оптический знак минерала.

Кроме того, по степени расхождения балок можно ориентировочно судить об угле 2V: чем меньше расстояние, на которое расходятся ветви гиперболы (при вращении столика), тем меньше угол 2V.

При угле 2V около 60º, балки гиперболы разойдутся на края поля зрения. При большем угле оптических осей ветви гиперболы при вращении столика будут выходить за пределы поля зрения.

В разрезе, перпендикулярном оптической оси двуосного кристалла (рис. 53) определяют оптический знак, если угол 2V не равен 90º. Если угол 2V равен 90º, то не удается отличить выпуклую сторону изогиры от вогнутой, и определение оптического знака становится невозможным.

Определение осности по коноскопическим фигурам

1. Фигуры, свойственные только одноосным кристаллам. На одноосносность однозначно указывает только разрез, в котором есть выход оптической оси (не расходящийся темный крест). Двуосные кристаллы дают подобную фигуру только при очень малой величине угла 2V.

2. Фигуры неопределенной осности (возможны и в одноосных и в двуосных кристаллах). Сюда относятся: фигуры косых разрезов одноосных кристаллов; фигуры разрезов параллельных оптической оси одноосного или плоскости оптических осей двуосного кристаллов; фигуры разрезов перпендикулярных тупой биссектрисе.

3. Фигуры, свойственные только двуосным кристаллам. На двуосносность однозначно указывают разрезы: перпендикулярные острой биссектрисе (видны две, не исчезающие из поля зрения, изогиры) и перпендикулярные одной из оптических осей (видна одна, не исчезающая из поля зрения, изогира).

жүктеу/скачать 0.69 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: