1

Optička svojstva

Optička mineralogija2010/11

Dr.sc. Sibila Borojević Šoštarić

Zašto koristimo mikroskop?

- Identifikacija minerala (ne pogañanje!)- Odreñivanje tipa stijene

- Odreñivanje tipa deformacije

- Trošenje i alteracije- p-t uvjeti nastanka- Jeftina i jednostavna metoda

Šta je svjetlosti i kako putuje?

Izvor svjetlosti

oko

Zraka svjetlosti

Val svjetlosti putuje od izvora prema oku

Valna duljina, λ

amplituda, A Svjetlost putuje kao val

Svjetlost u mikroskopu je bijela svjetlost,tj. sastavljena je od mnoštva različitih valnih duljina;svaka valna duljina svjetlosti odgovara odreñenoj boji.

Prizma separira bijelu svjetlost u spektar valnih duljina od kojih se sastoji

Što se dešava pri prolasku bijele svjetlosti kroz prizmu?

2

Svjetlost vibrirau svim smjerovimaokomitim na smjer širenja

Ravnina vibracije

Smjervibracije

Smjerkretanja

Polarizirana vs. nepolarizirana svjetlost

Polarizirana svjetlost Nepolarizirana svjetlost

Petrografski (polarizacijski) mikroskop

Dijelovi mikroskopa

• IZVOR SVJETLOSTI– lampa– sustav ogledala (starije izvedbe mikroskopa)

• POLARIZATOR (P) - za dobivanje linearnopolariziranog svijetla

Dijelovi mikroskopa - uloga polarizatora

• Snop bijele (prirodne) svjetlosti vibrira u svimsmjerovima okomitim na svoj smjer širenja. Prolaskom kroz polarizator, svjetlost nastavljavibrirati samo u jednom smjeru okomitom nasmjer širenja, odnosno paralelno s vibracijskimsmjerom u polarizatoru.

3

Dijelovi mikroskopa - konoskop vs. ortoskop

• KONDENZOR - služi za postizanjekonoskopskih (zrake se fokusiraju u točku napreparatu) i ortoskopskih uvjeta promatranja(zrake padaju okomito na ravninu preparata).

Dijelovi mikroskopa

• MIKROSKOPSKI STOLIĆ– mogućnost zakretanja– označena skalu u stupnjevima za očitanje kuteva– hvataljke za preparat ili sistem za kontrolu pomicanja preparata– mogućnost očitatavanja koordinata zrna

• OBJEKTIV – sistem leća za dobivanje uvećane slike– najmanje tri objektiva– smješteni na revolverskoj glavi– glava rotira preko nazubljenog prstena, koji se hvata prstima, nikada ne držeći za objektive– prilikom rada na mikroskopu prvo koristimo malo povećanje:

• preparat se kao cjelina bolje promatra s manjim povećanjem• zbog opasnosti od probijanja preparata i oštećenja objektiva

– slika se izoštrava kod malog povećanja i ostaje približno ista kod većeg povećanja (izoštravanjemikro-vijkom)

• TUBUS – noseća cijev za različite optičke sisteme

• prorez za akcesorne plo čice (kompenzatore)• analizator – (A)

– konstruiran kao i polarizator– vibracijski smjer okomit na vibracijski smjer polarizatora– dva položaja: uključen (uklopljen) ili isključen (isklopljen)

• Amici-Bertrandova le ća– izmeñu okulara i analizatora– pri promatranju interferentnih figura u konvergentnoj svjetlosti postavlja se na put svjetlosti (konoskopija)

Dijelovi mikroskopa• OKULAR

– leća za uvećavanje– sadrži nitni križ, čija se slika može izoštriti– nitni križ pokazuje položaje vibracijskih smjerova P i A, i

omogućava mjerenje kuteva izmeñu geometrijskih elemenata

• Ukupno pove ćanje mikroskopa = pove ćanje objektiva * povećanje okulara * pove ćanje tubusa

• VIJCI ZA IZOŠTRAVANJE – makro-vijak – grubo izoštravanje– mikro-vijak – fino izoštravanje

• KOMPENZATORI – (akcesorne pločice) su izbrusci minerala točno odreñene

debljine i orjentacije indikatrise u čijem je presjeku dvolom fiksan, i imaju poznatu razliku u hodu

– koriste se:• pri ortoskopskom odreñivanju razlike u hodu nepoznatog minerala • pri ortoskopskom odreñivanju orjentacije titrajnih pravaca sporijeg i bržeg

vala u presjeku anizotropnog minerala

Dijelovi mikroskopa

• KOMPENZATORI (AKCESORNE PLO ČICE) – presjeci minerala poznatog dvoloma (razlike u hodu) i orjentacije indikatrise

• Najčešći kompenzatori– gipsni listi ć

• ∆ = 532 nm• presjek monoklinskog gipsa // s (001), što je ujedno i ravnina optičkih osi• interferira u crvenoj boji I. reda

– tinj čev listi ć• ∆ = λ/4 = 147 nm• izbrusak muskovita

– kvarcni klin• kvarc rezan // s c u obliku klina kome se debljina uz stalan dvolom stalno

povećava, a s njom i razlika u hodu tj. interf. boja kvarca

– Berekov kompenzator• izbrusak kalcita okomit na optičku os• može se zakretati oko vodoravne osi, s čime se povećava razlika u hodu i

dvolom

4

Izrada preparata

Shematski prikaz izrademikroskopskog preparata, i izgled gotovog preparata.

Izotropni vs. anizotropni

• IZOTROPNI – svjetlost se u svim smjerovima širi istom brzinom, ne dolazi do dvoloma i minerali

imaju samo jedan indeks loma– amorfne tvari: voda, staklo, plinovi i minerali kubičnog sustava (kemijske veze su u

svim smjerovima iste, pa je i vsvjetlosti ista)• ANIZOTROPNI

– brzina širenja ovisi o smjeru širenja svjetlosti – u svim smjerovima osim okomito na opitičku os dolazi do dvoloma prilikom čega nastaju dvije linearno polarizirane zrake meñusobno okomitih vibracijskih smjerova, i različitih brzina širenja

– minerali svih kristalnih sustava osim kubičnog

Izotropni vs. anizotropni

Mikroskopska slika metamorfne stijene koja sadrži različite minerale bez uključenog analizatora

Ista slika s uključenim analizatorom, zrna granata su ostala crna tj. izotropna su, dok ostala pokazuju interferencijske boje.

Svojstva minerala s isključenimanalizatorom

• Reljef• Beckeova linija (relativan indeks loma)• Pseudoapsorpcija• Vlastita boja• Pleokroizam

5

Reljef

• Nastaje zbog razlike u indeksu loma minerala i kanada balzama

indeks loma minerala = indeksu loma kanada balzama, mineral nema reljefa

indeks loma ninerala veći je od indeksa loma kanada balzama, mineral pokazuje reljef

Intenzitet reljefa

Intenzitet reljefa raste s porastom razlike u indeksu loma minerala i smole

niski jasni visoki silan

Beckeova linija

• Beckeova linija je difuzna linija svjetlosti koja se javlja na obodu minerala prilikom povećanja razmaka objektiv -preparat , pri čemu linija putuje u sredstvo višeg indeksa loma

• Svjetlost se na granici iz optički rjeñeg u optički gušće sredstvo lomi prema okomici

• Promatra se pri većem povećanju uz prigušenu svjetlost, a mineral mora biti okružen kanada balzamom

• Ako se udaljenost smanjuje efekt je suprotan

Reljef: pozitivan vs. negativann minerala > od n kanada balzama

POZITIVAN RELJEF

n minerala < od n kanada balzamaNEGATIVAN RELJEF

6

Imerzione metode

• Mineral se uroni u tekućinu poznatog indeksa loma. Usporeñivanjem indeksa loma minerala i indeksa loma imerzionih tekućina pomoću Beckeove linije, izabere se ona tekućina u kojoj se ne uočava rub zrna.

Pseudoapsorpcija

• Pseudoapsorpcija je svojstvo anizotropnih minerala • Pseudoapsorpcija je promjena reljefa kod minerala s

visokim dvolomom , koja se vidi zakretanjem mikroskopskog stolića

• Indeks loma jedne zrake blizak indeksu kanada balzama, dok je indeks loma druge zrake znatno različit od indeksa k.b.

• Jakost pseudoapsorpcije ovisi o presjeku– najintenzivnija je u presjeku maksimalnog dvoloma

(// s osi c)

Test 1: Intenzitet reljefa

• Poredajte minerale prema intenzitetu reljefa od najslabijeg prema najjačemu (koristiti brojeve).

Vlastita boja minerala

• prirodna bijela svjetlost je polikromatska, sastavljena odrazličitih boja u rasponom λ od 400 - 700 nm

• svaka boja ima odreñenu valnu duljinu– 700 nm- crvena– 600 nm- narančasta...

• svjetlost samo jedne valne duljine zove se monokromatskasvjetlost– bezbojan mineral je u monokromatskoj svjetlosti je boje

monokromatske svjetlosti• mineral je obojen kada se neke valne duljine svjetla

adsorbiraju, a boja koju oko registrira rezultat je kombinacije preostalih valnih duljina

• ako se niti jedan dio nadolazeće svjetlosti ne adsorbira, mineral je bezbojan , i u reflektiranom i u prolaznom svjetlu

7

Test 2: Vlastita boja minerala

• Objasni uzrok nastanka boje kod ovih minerala.

Pleokroizam

• pleokroizam je promjena vlastite boje minerala pri rotacijimikroskopskog stolića bez uključenog analizatora, a karakterističan je za dvolomne minerale

• dvolomni minerali odlikuju se različitom apsorpcijomdijelova spektra bijele svjetlosti

• optički jednoosni minerali imaju dikroizam , tj. različiteapsorpcije svjetlosti za ordinarnu i za ekstraordinarnu zraku– za odreñivanje apsorpcije ordinarne zrake nalazimo u

mikroskopu presjek najnižeg dvoloma, okomit na optičku os iliblizak okomici

– bez analizatora zakretom stolića boja minerala ostaje stalnoista

– presjek usporedan s optičkom osi je presjek najvećegdvoloma i u njemu promatramo apsorpciju i ordinarne i ekstraordinarne zrake

Test 3: Pleokroizam

Objasni prikazane primjere.

Pleokroizam

• optički dvoosni minerali imaju triokroizam , definiran sa tri boje za tri vibracijska smjera x, y, z, i za njihovo uočavanje potrebna su najmanje dvarazličita presjeka minerala

• u presjeku najnižeg dvoloma odreñujemo boju zasmjer y, a u presjeku najvišeg dvoloma za z i x (uzupotrebu kompenzatora, konoskopa i izgledainterferencijskih figura)

8

Svojstva minerala koja se promatraju s i bez analizatorom

• kalavost• habitus

Kalavost

• Svojstvo uniformnog lomljenja minerala, duzserije paralelnih ravnina tzv. ravnina ili ploha kalavosti

Makroskopski izgled najčešćih ploha kalavosti

Izgled pod mikroskopom

Kalavost

• minerali s jednim sustavom kalavosti – najčešće posjeduju svojstvo listanja

paralelno s ravninama kalavosti (filosilikati – tinjci)

• minerali s dva ili više sustava kalavosti– kut izmeñu ploha kalavosti je

konstantan i ovisi o vrsti minerala i njegovim kemijskim svojstvima (npr. amfiboli, pirokseni, plagioklasi – kut kalavosti direktna je funkcija kemijskog sastava)

Habitus

• svojstvo minerala da se javljaju u odreñenim geometrijskim likovima, kao odraz sustava u kojem kristaliziraju

• uzrokovana je pravilnom unutarnjom grañom

• 1 vlaknasti habitus talka• 2 igličaste, izdužene forme

aktinolita• 3 prizmatski habitus feldspata• 4 prizmatski habitus apatita• 5 šesterokutni habitus klorita

9

Korišteni materijali:

http://www.brocku.ca/earthsciences/people/gfinn/optical/222lect.htm

http://epswww.unm.edu/facstaff/selver/EPS%20303/optical%20min2.ppt

www2.ups.edu/faculty/jtepper/MINPET/Optical%20Mineralogy%20Tutorial%202.ppt

http://funnel.sfsu.edu:16080/courses/geol426/Lectures/optical%20min3.ppt