Minerali u mikroskopu - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/GO/I semestar/Opsta mineralogija/Vezbe... · * orjentacija indikatrise u mineralu, pomraenje ... slabljenja svetlosti u sluaju

Minerali u mikroskopu

Delovi polarizacionog mikroskopaDelovi polarizacionog mikroskopa

Delovi polarizacionog mikroskopa

Mineral ili stena

Predmetno staklo

Pokrovno staklo

Predmetno staklo

Preparat

1) svetlost prolazi kroz polarizator

Linearno polariziranasvetlostNepolarizirana svetlost

Polarizator propušta samo jednu komponentu svetlosti – intenzitet svetlosti se smanjuje

2) ... i analizator

analizatortama

Linearno polariziranasvetlost

Nepolarizirana svetlost

3) ... i kona�no preparat

Nastaje svetlost razli�itih talasnih dužina koja vibrira

u razli�itim ravninama

Svetlost i boje dolaze do oka

analizator

Linearno polarizirana

svetlost

Nepolarizirana svetlost

Anizotropni kristali- nastajanje dvoloma kod kalcita

O E

Linearno polarizirani talas Linearno polarizirani talas →→2 2 linearno polarizirana talasalinearno polarizirana talasa istog smera, istog smera,

razlirazli��ite brzine i me�usobno normalnih ite brzine i me�usobno normalnih vibracionih pravaca vibracionih pravaca

OO –– ordinarni valordinarni val

PonaPonašša se prema a se prema ŠŠnelonelovom zakonu vom zakonu prelomanja i nstavlja kretanje ravnoprelomanja i nstavlja kretanje ravno

Vibrira normalno na smer Vibrira normalno na smer šširenja i irenja i normalno na optinormalno na opti��ku osu ku osu

EE –– ekstraordinarni valekstraordinarni val

OtklonjenOtklonjenVibrira normalno na ordinarni u ravni Vibrira normalno na ordinarni u ravni

koja sadrkoja sadržži zrak i optii zrak i opti��ku osuku osu

Podela minerala na osnovu opti�kih osobina

Opti�ki izotropni( minerali koji kristališu teseralno)* Opti�ki anizotropni minerali(svi ostali minerali)Opti�ki izotropni minerali* kod njih se svetlost širi u svim smerovima istom brzinom(imaju jedan indeks prelamanja)• svetlost vibrira u svim smerovima normalno nasmer širenja svetlostiOpti�ki anizotropni minerali* brzina širenja svetlosti zavisi od smera (imaju više indeksa prelamanja)• nazivaju se dvolomima, jer zrak svetlosti koji dolazi do njih lomi se na dva zraka

Podela opti�ki anizotropnih minerala

• dele se na jednoosne i dvoosne, prema broju smerova duž kojih ne dolazi do dvojnog prelamanja, to jest premabroju opti�kih osa• opti�ki jednoosni minerali kristališu u okviru tetragonalne i heksagonalne sisteme• opti�ki dvoosni minerali kristališu u okviru rombi�ne, monoklini�ne i triklini�ne sisteme

Indikatrisa* Indikatrisu koristimo za prikaz opti�ki karakteristika minerala• Indikatrisa je geometrijsko telo koje se konstruiše tako što se navibracione smerove nanesu indeksi prelamanja svetlosti koji tim smerom vibrira• posmatranjem središnjeg preseka indikatrise normalnom na smerširenja svetlosti zaklju�ujemo kakve su opti�ke karakteristikeminerala kada se svetlost kroz njega širi tim smerom

kugla rotacioni elipsoid troosni elipsoid

Vrste opti�kih indikatrisa

Razli�iti uslovi posmatranja služe za opažanje razli�itih pojava

• Ortoskopski uslovi- bez analizatora

* oblik, veli�ina, cepljivost* reljef, pseudoapsorpcija* boja, polihroizam

- sa analizatorom* razlikovanje opti�ki izotropnih i anizotropnih minerala* interferentne boje* orjentacija indikatrise u mineralu, pomra�enje* zonarnost, blizanci

Konoskopski uslovi

* razlikovanje opti�ki izotropnih minerala od opti�ki anizotropnih izbrušenih normalno na opti�ku osu

* razlikovanje opti�ki jenoosnih i dvoosnih anizotropnih minerala

* razlikovanje opti�ki pozitivnih i opti�ki negativnih minerala

* odredba ugla opti�kih osa

• Svojstva minerala s isklju�enim analizatorom (samo sapolarizatorom)– Reljef– Beckeova linija (relativan indeks loma)– Pseudoapsorpcija– Boja (zonarnost)– Polihroizam

• Svojstva minerala koja se posmatraju sa i bez analizatorom– Oblik zrna– Veli�ina zrna– Cepljivost

Reljef

• svojstvo koje zavisi od razlike u indeksima prelamanjaminerala kojeg posmatramo i njegove okoline, na primerkanada balzama• ako razlike nema kažemo da mineral nema reljefa i mi njegove granice u preparatu ne vidimo• sa pove�anjem razlike u indeksima prelamanja granicezrna, pukotine u njemu i neravnine na njegovoj površinipostaju sve vidljivije

- nizak reljef (razlika u indeksima +/-0.04)- umereni reljef (razlika u indeksima +/-0.04-0.12)- visok reljef (razlika u indeksima >0.12)

* reljef može biti pozitivan (nm>nkb) ili negativan (nm<nkb)

kvarc – n=1.55(nizak reljef)

granat – n=1.70-1.90(visok, izražen reljef)

Reljef

Bekeova linija

• pozitivni i negativni reljef se obi�nim posmatranjem ne mogurazlikovati, ali se posmatranjem takozvane Bekeove linije možezaklju�iti koje sredstvo ima viši indeks prelamanja

• pri pove�anju rastojanja izme�u objektiva i preparata na oboduzrna formira se difuzna svetla linija koja ide u sredstvo višegindeksa prelamanja

* ukoliko se rastojanje smanjuje linija ide u sredstvo sa nižimindeksom prelamanja

Bekeova linija se vidi pri ortoskopskim uslovima posmatranja, prigušenoj svetlosti i sa velikim uve�anjem

Bekeova linija

a) izoštrena slikab) pove�ano rastojanjec) smanjeno rastojanje

Pseudoapsorpcija

•��������� ������ ����� ������ ������ ����������������dvojnim prelamanjem nastalih talasa

• psudoapsorpcija – ukoliko se dva talasa izrazito razlikuju poindeksima prelamanja, a jedan od njih je blizak indeksu kanadabalzama, u jednom položaju reljef �e biti nizak, a u drugomizražen, usled �ega �e granice zrna i pukotine biti izražene, to jestmineral �e izgledati tamnije kao da je deo svetla apsorbovan

Pseudoapsorpcija

Polihroizam

• kako je boja posledica selektivne apsorpcije kod anizotropnihminerala apsorpcija može, ali ne mora, biti razli�ita za razli�itevibracione smerove – polihroizam. Posmatra se boja za svaki talaskoji je nastao usled dvojnog prelamanja

• anizotropni jednoosni minerali – maksimalno dve boje• anizotropni dvoosni minerali – maksimalno tri boje(u jednom preseku maksimalno dve boje)

Polihroizam kod biotita

Polihroizam kod hornblende

kon�anice

milimetarska podela (skala)

Oblik i veli�ina zrna

Idiomorfna – pravilna zrnaHipidiomorfna – delimi�no pravilnaAlotriomorfna - nepravilna

Cepljivost i merenje ugla cepljivosti

Ortoskopska posmatranja

cepljivost kod piroksenapod uglom od 87-90o

cepljivost kod amfibolapod uglom od 124o

Svojstva minerala s uklju�enim analizatorom

- Izotropni i anizotropni minerali- Interferentne boje- Pomra�enje (ugao pomra�enja)- Bližnjenje

Razlikovanje opti�ki izotropnih i anizotropnih minerala

INTERFERENCIJA SVETLOSTI

Interferencija svetlosti je pojava me�usobnog poja�avanja ili slabljenja svetlosti u slu�aju kada se dva svetlosna zraka na�u u istoj ta�ki u prostoru.

Interferentne boje• interferentne boje nastaju zbog dvojnog prelamanja svetlosti u

anizotropnom preseku minerala• Razlika u hodu

– dvolomom nastaju dva talasa razli�ite brzine, �iji su vibracioni�pravci me�usobno normalni

– zbog razlike u brzini sporiji talas zaostaje za bržim, i to se zove razlika u hodu, ∆∆∆∆

– razlika u hodu zavisi od razlike brzina dva talasa i od debljinemineralnog preseka tj, dužine puta na kojem jedan talas zaostaje za drugim

• Dvolom, interferencija– ∆∆∆∆ = d (ns - nb)

• ns - indeks prelamanja sporijeg talasa• nb - indeks prelamanja bržeg talasa• δδδδ - njihova razlika naziva se dvolom δδδδ = (ns - nb)

– Zavisno od razlike u hodu bitna su dva krajnja slu�aja: • kada je ostvarena razlika u hodu jednaka λλλλ ili celobrojnom nλλλλ,

interferencijom se svetlost poništava. Upadom u analizator komponenta svakog talasa pretvara se u vibracioni pravac analizatora; vibracioni pravci talasa su normalni, suprotno usmerenih amplituda, pa se svetlost interferencijom poništava. U mikroskopu takav presek ostaje taman.

• kada je ostvarena razlika u hodu polovina λλλλ, (n + 1/2)λλλλ, upadom u analizator obe su komponente jednako usmerenih amplituda pa sesvetlost interferencijom poja�ava. U mikroskopu vidimo boje.

• razlika u hodu jednaka λλλλ ili celobrojnom nλλλλ, vibracionipravci talasa su normalni, suprotno usmerenih amplitudainterferencijom se svetlostponištava.

• razlika u hodu polovina λλλλ, (n + 1/2)λλλλ, upadom u analizator obe su komponente jednako usmerenih amplituda pa se svetlost interferencijompoja�ava.

• pri mikroskopiranju u beloj ili polihromatskoj svetlosti koja se sastoji od velikog broja razli�itih λλλλ, razlika u hodu �e istovremeno za odre�ene boje iz spektra iznositi nλλλλ, a za druge (n + 1/2)λλλλ

• interferentna boja minerala bi�e smeša onih λλλλ koje se interferencijom nisu poništile.

• interferentne boje zavise od razlike u hodu – za razliku u hodu ∆∆∆∆ = 0 nema interferencije i mineralan presek je

taman– mali porast razlike u hodu uzrokuje porast interferencijske boje u

tamnosivu, zatim sivu, belu, žutu i crvenu - niz interferencijskih boja I reda

– grani�na boja I reda je crvena sa ∆∆∆∆= 550 nm (srednji deo vidljivog spektra)

– sledi niz boja II reda: plava, zelena, žuta i crvena, zatim III i IV reda– najživlje su boje II i III reda, dok su boje viših redova ble�e (iznad IV

reda preovladavaju nijanse bele, sivkaste i krem)– razlog je u tome što kod boja viših redova dolazi do istovremene razlike

u hodu od nλλλλ kao i (n + 1/2)λλλλ za veliki broj λλλλ istovremeno– usled toga mnoge se boje istovremeno poja�avaju odnosno poništavaju– to rezultira tzv. belom bojom viših redova, koja sadrži sve

interferencijom neponištene λλλλ

Pomra�enje

• ugao� ������ vibracionog pravca i geometrijskog elementa u preseku minerala (cepljivost, terminalna ravan, ravan bližnjenja) naziva se ugaopotamnjenja

• meri se tako što se geometrijski element dovede u paralelan položaj prema jednoj od kon�anica krsta, na skali pokretnog sto�i�a o�ita po�etna vrednost, mineral se zakrene do položaja tame, i ponovno se o�ita vrednost na skali u stepenima.

• razlika o�itanih iznosa je ugao pomra�enja.

UNDULATORNO POMRA�ENJE• nastaje zbog deformacija ili zonarne gra�e minerala (zone su razli�itog hemizma), delovi istog mineralnog preseka ne potamne istovremenoPOLOŽAJ MAKSIMALNE RASVETE• mineral iz položaja tame zakrenemo za 45°°°° i on dolazi u položaj maksimalne rasvete

• a) PARALELNO – ugao pomra�enja je 0°°°° tj. geometrijski element se podudara s kon�anicama krsta

• b) KOSO - mineral potamni kada geometrijski element zatvara neki ugao sa kon�anicama

• c) SIMETRI�NO - ima mineral sdva izražena geometrijska elementa, kojima su vibracionismerovi simetrale uglova

• d) ukoliko u mineralu nisu vidljivi geom. elementi ne možemo odrediti tip pomra�enje

Pomra�enje

Paralelno pomra�enje kod jednoosnog minerala – opti�ka osa popudara se sa

smerom upada svetlosti

Koso pomra�enje kod dvoosnog minerala – opti�ka osa je pod nekim uglom prema smeru upada svetlosti

Bližnjenje

blizne lamele kod leucita

bližnjenje kod ortoklasa bližnjenje kod plagioklasa

bližnjenje kod mikroklina

zonarnost kod plagioklasa

Konoskopska odre�ivanja

• Konvergentan snop svetlosti postiže se uklju�ivanjem kondenzatora – snop konvergira prema jednoj ta�ci i svetlost se kroz mineralni presek

širi pod razli�itim uglovima u odnosu na ravan preseka• Konoskopski uslovi postižu se uklju�ivanjem:

– analizatora– kondenzora– Ami�i-Bertrandovog so�iva– objektiva velikog pove�anja

• Konoskopijom razlikujem– izotropne minerale koji su u konvergentnoj svetlosti pri rotiranju

sto�i�a stalno crni, od izotropnih presjeka anizotropnih minerala(preseci normalni na opti�ku osu) kod kojih se zapažaju odgovaraju�e interferencijske figure

– prema interferencijskoj figuri razlikujemo jednoosne od dvoosnih– razlikujemo opti�ki pozitivne od opti�ki negativnih (i jednoosne i

dvoosne)

Interferencijske figure• interferencijska figura je pojava koja se javlja pri posmatranju u

konoskopskim uslovima preseka anizotropnih minerala, sastoji se odizogira i izohroma i omogu�ava razlikovanje jednoosnih od dvoosnih minerala– izogire su tamna podru�ja (crni krst) u vidnom polju gde ne dolazi do

dvoloma, jer se vibracijski smerovi u mineralu podudaraju s smerovima kod polarizatora i analizatora

– izohrome su linije istih interferencijskih boja, i spajaju mesta iste razlike u hodu (svi talasi koji �ine isti ugao prema opti�koj osi imaju isti dvolom i istu razliku u hodu), stvaraju prstenove boja

• broj tj. gusto�a izohroma u vidnom polju zavisi od debljine i dvolomaminerala i pove�ava se sa njihovim pove�anjem

Interferencijska figura opti�ki jednoosnih minerala - presek normalan na opti�ku osu

• služi za odre�ivanje opti�kog karaktera, izotropan je, za minerale niskog dvoloma s analizatorom je stalno taman, dok za one visokog dvoloma slabo interferira

• interferencijska figura ima izgled crnog krsta s koncentri�nim izohromama koje su idu�i od središta figure prema kraju sve viših interferencijskih boja

• do pove�anja boja dolazi zbog rasta debljine preparata od središtaprema rubova, s �ime rastu i razlika u hodu i dvolom

• pri rotaciji mikroskopskog sto�i�a ne menja izgled• na preseku krakova crnog krsta izlazi opti�ka osa• ordinarni zrak vibrira uvek normalno na opti�ku osu, a

ekstraordinarni zrak normalno na ordinarni, slika je simetri�na

• pomo�u kompenzatora u interferencijskoj figuri jednoosnog minerala možemo odrediti koji zrak ima ve�i, odnosno manji indeks prelamanja tj. E i O zrak

• stavljanjem kompenzatora (gipsni listi�) menjaju se interferencijske boje uz izlaz opti�ke ose• nastaju dva i dva identi�na dijagonalna kvadrata s istim presecima indikatirsa• u dva nasuprotna kvadranta dolazi do adicije i povišenja boja, a u druga dva do suptrakcije i

sniženja boja, što zavisi od orijentacije indikatrise u kompenzatoru• na mestu crnog krsta je interferencijska boja kompenzatora (ljubi�asta)

Interferencijska figura opti�ki jednoosnih minerala - presek normalan na opti�ku osu, odre�ivanje opti�kog karaktera

• središte crnog krsta nalazi se u vidnom polju kada opti�ka osa ne odstupa puno od osa u mikroskopu, i rotacijom sto�i�a putuje kroz sve kvadrante

Interferencijska figura opti�ki jednoosnih minerala –kosi presek prema opti�koj osi

- kosi presek prema opti�koj osi

– u ostalim slu�ajevima presek izogira je izvan vidnog polja, vidljiv je samo jedan dio izogire, a okretanjem sto�i�a krakovi izogira naizmeni�no ulaze u vidno polje (mogu�e odrediti koji se kvadrant nalazi u vidnom polju)

– kao i u prethodnom slu�aju mogu�e je odrediti i opti�ki karakter minerala, ali ne mogu se sa sigurnoš�u razlikovati jednoosni od dvoosnih

Interferencijska figura opti�ki dvoosnih minerala

Presek normalan na jednu opti�ku osu– prepoznaje se jer je izotropan i pri rotaciji mikroskopskog sto�i�a

stalno taman (za minerale visokog dvoloma slabo interferira)Presek normalan na oštru raspolovnicu

– prepoznaje se kod mineralima s jasnim geometrijskim elementima, npr. cepljivost, srasla�ki šav, a kod ostalih uopšteno vredi da je dvolom takvog preseka niži od polovine maksimalnog dvoloma minerala (nz - nx), jer je (ntupa raspolovnica - ny) < od (noštra raspolovnica - ny)

Interferencijska figura opti�ki dvoosnih minerala –presek normalan na oštru raspolovnicu

• simetrala oštrog ugla opti�kih osa, z ili x• izgled crnog krsta koji se sastoji od dve izogire; debljih i tanjih krakova i izohroma• na tanjem kraku koji je ujedno i trag ravni opti�kih osa nalaze se izlazi opti�kih

osa• deblji je krak paralelan s opti�kom normalom• izohrome imaju oblik kružnica i smeštene su s bo�nih strana debljeg kraka• nastaju zbog razlike u hodu usled dvoloma konvergentnih zraka svetlosti, a njihov

broj se pove�ava s pove�anjem dvoloma i debljine preseka• okretom sto�i�a za 45°°°° krst se raspada u dve hiperbole u �ijim temenima izlaze

opti�ke ose, dok izgled izohroma ostaje isti (zarotirane za 45°°°°)

Odre�ivanje opti�kog karaktera u preseku normalnom na oštru

raspolovnicu ugla opti�kih osa

• oštra raspolovnica je vibracijski smer z (svetlost se širi duž z) - opti�ki pozitivni minerali

– jedan talas vibrira paralelno s opti�kom normalom (ny) a drugi paralelno s tupom raspolovnicom (nx)

– uz primenu kompenzatora (gipsni listi�) uz izlaze opti�kih osa (mala ∆) na konveksnoj strani imamo promenu boje iz sive I reda porast u plavu (adicija, indikatrise su podudarne), a na konkavnoj strani pad u žutu boju (suptrakcija, indikatrise nisu podudarne)

• oštra raspolovnica je vibracijski smer x (svetlost se širi duž x) - opti�ki negativni minerali

– jedan talas vibrira paralelno s opti�kom normalom (ny), a drugi paralelno s tupom raspolovnicom (nz)

– s kompenzatorom slika je obrnuta; na konveksnoj strani žuta boja (suptrakcija), a na konkavnoj plava (adicija)

����������

�������

����������

����������

Sporiji talasSporiji talaskompkomp + br+ bržži talasi talasminmin = nepodudarno, suptrakcija= nepodudarno, suptrakcijaSporiji talasSporiji talaskompkomp + sporiji talas+ sporiji talasminmin = podudarno, adicija= podudarno, adicija

Odre�ivanje opti�kog karaktera pri velikom uglu opti�kih osa

• ukoliko je ugao opti�kih osi veliki, pa se izlazi opti�kih osi ne vide, treba utvrditi kvadrante u kojima izogire izlaze izvan vidnog polja rotacijom sto�i�a

• u tim se kvadrantima nalazi ravan opti�kih osa u kojoj leži vibracijski pravac paralelan s tupom raspolovnicom, a normalno na njega pravac opti�ke normale y

• opti�ki karakter tada se utvr�uje pomo�u kvarcnog klina ili Berekovog kompenzatora

����������

�������

����������

�����������������

����������