Optical Mineralogy 224 Geo علم بصريات المعادن 224 جيو 1.

Optical Mineralogy224 Geo

علم بصريات المعادن جيو224

1

Course outlines

Course Director : Dr. Bassam A. Abu AmarahContributer : Mr. Saeed ShaltouniCourse Title : Optical Mineralogy.Course Code : 224 Geo.Credit hours: 3 credit hours (2+1+0).

First Semester of theAcademic Year 1431- 1432H (2009 – 2010)

1. General Information:

Course outlines – cont’d

Level/ year the course is offered: 1st semester of the fourth

year . Course pre-requisites: 101 Geo

(course Physical geology). Group Number: 17374. Lecture theater (room) : 1B 54

3

2 . Course objectives:The aim of this course is to study the

optical properties of the rock forming minerals using the polarized light microscope. Students will learn how to identify the rock forming minerals and its characteristics by using the polarized microscope.

4

Course objectives- cont’d:

This Course will develop student's skills in P. M. techniques, and the interaction of light behavior of isotropic and anisotropic minerals, this will be of a great help for the students in their study of igneous, metamorphic and sedimentary rocks.

5

Course objectives- Cont’d:The students will gain the basic

knowledge needed as well as the ability to analyze and to interpret the data by using information of the lectures, reports, assignments and training, and via instrumentations and techniques and will be taught the scientific way of thinking and tackling problems.

6

3 . Course Description:

The 224Geo.– course consists of sixteen wks, 2 lectures a week (30 lectures/semester). 1 practical session (2 hrs. each) =15 hours/

semester, 1 field trip (three days times)/ semester.

7

Course Description – Cont’d Subsequently, the student is expected to achieve

knowledge and applying it in identifying minerals under the polarizing microscope by applying and using their optical properties, and to apply the physical characteristics of each mineral in order to identify the crystallized materials by using polarized light, as well as gaining knowledge in determining silicate minerals and their relationships.

8

4 - Course Evaluation:

9

Student Evaluation during the course:

No. Evaluation Tasks/tools Week due

% Proportion of the evaluation during the

course session

1 Homework 5-9-12 10%

2 Writing Reports 7 3%

3 First Exam 6 10%

4 Practical (Lab)Test 13 15%

5 Second Test 14 10%

6 Final Exam 15 50

7 Student Attendance+mind-setup

2%

5- Essential References and text books:

Kerr, p. Optical Mineralogy 4 th ed, mc Graw- Hill book co.

Wm. Revell Phillips, Mineral Optics principals and Techniques, W.H. FREEMAN AND COMPANY.

P. Gay. An introduction to crystal optics, Longman, London and Newyork,

- Nesse, W. D. 1991. Introduction to optical mineralogy 2 nd. ed .oxford univ. press, New York .

10

Essential References and text books – Cont’dShelley, D. 1985. Optical mineralogy , Elsevier sci.

publisher , New York. الدكتور أحمد محمد بشادي و الدكتور ممدوحعبد الغفور حسن، المعادن تحت المجهر-

م - مكتبة الفالح/ الكويت1981الطبعة األولى .Assigned periodicals (Journals, Reports, etc)Internet search for the related topics, and other

learning materials. The course director will provide students with

relevant materials and learning aids.

11

6 -Course outlines:

12

No of weeks

Lecture Time

Date Lecture's Title No. Of Weeks

Contact hours

1

5-6 PM

Sun 9/11/1431

17/10/2010

Introduction: nature of light, optical

classification of crystals.

1

2 6-7 PM

2

5-6 PM Sun

16/11/1431 24/10/2010

Introduction: nature of light, optical

classification of crystals.

1

2

6-7 PM

3

5-6 PM

Sun 23/11/1431 31/10/2010

Mineral preparation for microscopic study.

1

2

Course outlines –Cont’d:

13

4

5-6 PM

Sun 1/121431 7/11/2010

Isotropic and anisotropic minerals, Polarized light

1

2 6-7 PM

5

5-6 PM

Wed from 4/12/1431

10/11/2010 To

16/12/1431 22/11/2010

Haj vacation

Date of starting study again on Tue. 17/12/1431 corresponding to23/11/2010

1

2

6-7 PM

6

5-6 PM

Sun 22/11/1431 28/11/2010

The polarizing microscope , index of refraction

The polarizing microscope , index of refraction

1

2

Course outlines –Cont’d

14

7

5-6 PM Sun

29/12/1431 5/12/2010

First assessment exam 1

2 6-7 PM

Interference colours and interference figures

8

5-6 PM

Sun 6/1/1432 12/12/2010

Interference colours and interference figures 1

2 6-7 PM

9

5-6 PM Sun

13/1/1432 20/12/2010

Uniaxial crystal optics, biaxial crystal optics

1

2 6-7 PM

Course outlines –Cont’d

15

10

5-6 PM

Sun 20/1/1432 26/12/2010

Uniaxial crystal optics, biaxial crystal optics

2nd semester of 1st semester

1

2 6-7 PM

11

5-6 PM

Sun 27/1/1432 2/1/2011

The indicatrix

Mineral descriptions 1

2 6-7 PM

12

5-6 PM

Sun 5/2/1432 9/1/2011

Mineral descriptions

1

2

Course outlines –Cont’d

16

13

5-6 PM

Sun 12/2/1432 16/1/2011

Application of the colour chart to the study of minerals Second assessment exam

1

2 6-7 PM

14

5-6 PM

Sat 18/2/1432 22/1/2011

to29/2/2/1432 2/2/2011

Final exams

6-7 PM

15 18 – 29 /2/1432

1st semesterfinal exams startingand ending dates

N.B:.1st semester course starting date on Sat.

16/10/1431 corresponding to 25/9/ 2010-10-02.Al Adha vacation starts on Wed. 4/12/1431 –

10/11/2010.Commencing the semester study session by

Mon. 16/12/1432 22/11/2010.1st semester exams will start on 18/2/1432 –

22/1/2011.Med year vacation will start by Wed. on

29/2/1432 -2/2/2011.Commencing date of the Second semester

session will be on Sat. 9/3/1432 –

17

الضوء. عن عبارة وهو الطاقة صور أحد هو الضوء

البشرية العين تحفز اطوال ذات موجات. رؤيتها بالتالي و بها لإلحساس

: األوائل اليونانيين عند الضوءتسمى الجزيئات من حزمة عن عبارة الضوء أن

Corpuscles

الالمعة األجسام من العين تدخل أو 00 تنعثالسابع القرن حتى اإلعتقاد هذا ذلك وأستمر

الميالدي18

العالم(C. Hygens – 1629 – 1695) :

طولية بموجات يتذبذب أو ينتشر الضوء أن إعتبرLONGITUDINAL WAVES شرح أول وهو ،

. للضوء اإلنعكاس و اإلنكسار حدوث العالم(Thomas Young 1773 – 1829, A.

Fresnal 1788 – 1827, and J. Foucault عن ()1868 – 1819( عبارة الضوء أن ا أقرو قد

مستعرضة (wave)موجات هذه أن إال ،Transverse يكونون ولم ، طولية وليست

. اإلستنتاج هذا راضين19

العالم(Michael Faraday )1791 -1867, and J. Henry )1797 – 1878( أنها هناك أن أكتشفا

محفز تيار عن ثم Electrical Inductionعبارة ،أكتشف Faradayكان من أول Faradayهو

مغناطيسية جزئيات عن عبارة الضوء أنMagneto - Optic

20

العالم جاء - 1831( James Clark Maxwell)ثموجدود )1879 إمكانية عن األنظار لفت الذي

. للضوء مغناطسية و كهربائية عالقةهو الضوء أن وأن Electromagneticونظريته ،

مغناطسية و كهربائية ظاهرة عبارة الضوءمتالزمة

الضوء وأن صحيحة النظرية هذه أن إستنتج وقدبسرعة تسير كهرومغناطيسية موجات عن عبارة

الضوء.21

العالم( Heinrich Hertz )1857 – 1894(

العالم نظرية صحة وتأكيد بإثبات Maxwellقامالتجارب من للعديد إجراؤه طريق عن أعاله

موجات) عن عبارة الضوء وأن المعمليةالموجات‘ أطوال بقياس وقام كهرومغناطيسية

. الضوء طبيعة عن عبارة وأنها

22

جديدة حقبة بدأت الحالي القرن بدايات في وأخيرالكبار العلماء بعضمن وعن الفيزيائية العلوم من

مثل :(J. Thomson )1856-1940(, Ernest Rutherford

) 1871-1937(, Neil Bohr )1885 -1962(

البناء وأقترحوا للذرة الداخلي العالم إكتشفوا الذينللذرة الداخلي

العالم جاء مصدرالضوء (Planck 1900)ثم أنالفوتونات . من حزمة طريق عن أشعته يشع

23

الكهرومغناطيسي The الطيفElectromagnetic Spectrum

اطوال من كامل مدى عن عبارة وهوأقصي في الكهرومعناطيسية الموجات

أطوال تقع للمدى الطرفية النهايةالموجات القصيرة Shortest)الموجات

Wave) التردد (Frequency)وذاتالمرتفع.

للمدي األخرى الطرفية النهاية وفيالطويلة الموجات أطوال تقع

(Longest Waves) التردد وذات(Frequency). المنخفض وسط من بالقرب يقع المرئي الضوء

الطيف هذا

24

Spectrum and Analytical Spectroscopy

25

Components of light Ray مكونات الشعاع الضوئي

الكهربائية الموجاتالمغناطيسية والموجاتبعضهما على تذبذبانقائمة بزاوية البعض

. الموجة تذبذب بإتجاهبصريات في وعليهإلى يرجع المعادنو الكهربائية الموجةبإتجاه تتذبذب التي

. الضوء ذبذبة26

الكهرومغناطيسي الشعاعElectromagnetic Radiation

المعادن في المار الضوء سلوك سيكون وعليه

الكهربائية الموجات تفاعل من ناتجا الشفافة

الكهربائية الخواص مع الضوئي الشعاع لموجة

الداخلي الذري البناء إلى تعود والتي للمعدن

للمعدن الكيميائية الروابط و المعدن لذرات

27

الضوء – خواص الضوء Nature ofطبيعةLight - Properties of Light

: ووصفها الموجة أجزاء مسميات

: التالية الخواص وله الطاقة صور أحد هو الضوء أن بما

حركة في اإلتجاهات جميع في الفراغ في ينتشر

) بصورة ) الضوئي المصدر اإلنتشار نقطة من تبدأ موجية

. فيها حجر رمي عند بحبرة في األماج لحركة مماثلة

حركة إتجاه يوازي قطريها أحد دائرة في الماء يتحرك

المجة إتجاه على عمودي يتحرك اآلخر والقطر الموجة،

.) لألسفل) لألعلى رأسي إتجاه في أي28

الضوء Properties of lightخواص

الموجة :Wave Motionحركة

حركتين جمع تنشأمنأحدهما أفقية( 1توافقيتينمستقيمه منتظمة

Uniform Rectilinear motion و األخرى( 2،

بسيطة SimpleرأسيةHarmonic motion. 3 )

اإلنتشار نقطة من يبدأنTransmission Point.

29

الضوء Properties of light خواص

فإن أعلى( 1لهذالإلزاحة نقطةبالقمة تسمى

Crest.

نقطة( 2 أقل وإنالسفلية لإلزاحة

بالقاع تسمىTrough.

30

رؤيتها كان التصور عند فالسفة االغريق ان الضوء يخرج من العين ويسقط على الجسم فنراه.

الضوء عند العرب والمسلمين ومن اشهر علماؤهم الذيندرسوا الضوء هو الحسن بن الهيثم وقال ان الرؤية تتم

نتيجة ورود الضوء من االجسام المرئية الى العين فتراها، وهذا في القرن الحادي عشرولكنه لم يفسر طبيعة

االشعاع.

31

الضوء لتفسير نظريتان وضعت عشر السابع القرن في1: الجسيمات- او الدقائق نظرية

من مكون الضوء ان تفترض وهي نيوتن عنها يدافع وكانبسرعة وتنتشر المصدر من تنبعث صغيرة جسيمات

كبيرة.2: الموجية- النظرية

عنها يدافع عبارة هويجنزوكان الضوء أن افترض الذيموجات شكل على الخر مكان من تنتقل طاقة عن

الطاقة هذه تحدثها

32

بالنك ماكس جاء نظرية 1900ثم ووضع ماالشعاع تفسير في استخدمها الكمالتي

بكمات يتم الطاقة انتقال ان وتفترض الحرارياالشعة . تردد على منها كل مقدار يتوقف

الضوء نظريتي بين بالجمع اينشتين العالم قامتسمى جسيمات عن عبارة الضوء ان وفرضطاقة طاقة منها لكل الكمات او الفوتونات

بالنك = ثابت الفوتون

33

ثابت بالنك , جول ) للطاقة وحدة عن عبارة X ( J)هو

,) ثانية ) الزمن بوحدة هي مضروبة وبالتالي ,) / ثانية ) جول عمل وحدة

بالنك ثابت قيمة أن هي:أي-34

h= 606260693)11( X 10 J.s

34

بالنك ثابت اهمية بالنك ثابت في h يعتبر الضوء سرعة جانب إلى

الجاذبية c الفراغ الثوابت Gوثابت أهم منجانب إلى يحددون ألنهم اإلطالق على الطبيعية

و البروتون كتلة و األلكترون وكتلة أساسية، قويو نجوم من كله الكون تكوين أولية شحنة

عليها نشأت أرض ومن كواكب ومن مجراتالحياة.

35

هذا قيمة هي أخرى قيمة الثابت هذا يقابلعلى مقسومة ويلفظ π 2الثابت ورمزه

“ نسبة" ديراك ثابت عادة ويسمى بار آشPaul Dirac 1928للعالم

36

، النظرية الفيزياء في عظمى أهمية ديراك معادلةأمدتنا ألنها ذلك مدهشة المعادلة هذه وكانت

األولية الجسيمات لدوران جدا الدقيق بالوصفعلى تحتوى المعادلة كانت فقد غرابة ذلك من واشد

الجسيمات . لكتلة سالبة عناصر البد جسيم كل أن ديراك استنتج فقد لذلك ونتيجة

. مضاد جسيم على يحتوى وانالتي اإللكترون حركة عن الكمومية بنظريته فلمع

عام مطابق 1928قادته جسيم وجود الفتراضبشحنة يتمتع أنه إال مظاهره، جميع في لإللكتروندعي اإللكترون لشحنة باإلشارة معاكسة كهربائية

البوزبترون.37

The human eye is sensitive to only a tiny part, the part that is called light. The wavelengths of visible light range from about 350 or 400 nm to about 750 or 800 nm. The term "light" is often extended to adjacent wavelength ranges that the eye cannot detect—to iinfrared radiation, electromagnetic radiation having a wavelength in the range from c.75 × 10−6 cm to c.100,000 × 10−6 cm (0.000075–0.1 cm)......

38

which has a frequency less than that of visible light, and to ultraviolet radiation, invisible electromagnetic radiation between visible violet light and X rays; it ranges in wavelength from about 400 to 4 nanometers and in frequency from about 1015 to 1017 hertz...... and black light, which have a frequency greater than that of visible light.

39

Light wavelengthThe distance between crests of a wave. The

wavelength determines the nature of the various forms of radiant energy that comprise the electromagnetic spectrum. For electromagnetic waves, the wavelength in meters is computed by the speed of light divided by frequency (300,000,000/Hz). For sound waves, the wavelength is determined by 335/Hz. See optical bands.

Length of a Wave The wavelength is the distance between crests. The higher the frequency, the shorter the wavelength.

40

41

The Nature of Light:The scientific study of the behavior of light is called

Optics, scientific study of light. Physical optics is concerned with the genesis, nature, and properties of light; physiological optics with the part light plays in vision; and geometrical optics with the reflection and refraction of light as encountered in the study ofreflection, return of a wave from a surface that it strikes into the medium through which it has traveled. The general principles governing the reflection of light and sound are similar, for both normally travel in straight lines and both are wave phenomena......

42

light by a mirror, in optics, a reflecting surface that forms an image of an object when light rays coming from that object fall upon it (see reflection). Usually mirrors are made of plate glass, one side of which is coated with metal or some special preparation to serve as an object...... object, refraction, in physics, deflection of a wave on passing obliquely from one transparent medium into a second medium in which its speed is different, as the passage of a light ray from air into glass.

43

lens, device for forming an image of an object by the refraction of light. In its simplest form it is a disk of transparent substance, commonly glass, with its two surfaces curved or with one surface plane and the other curved...... Or prism, in optics, a piece of translucent glass or crystal used to form a spectrum of light separated according to colors. Its cross section is usually triangular....., diffraction of light as it passes by the edge of an opaque object, and

44

interference, in physics, the effect produced by the combination or superposition of two systems of Waves, in which these waves reinforce, neutralize, or in other ways interfere with each other.polarization of light, orientation of the vibration pattern of light waves in a singular plane. Characteristics of Polarization

Polarization is a phenomenon peculiar to transverse waves, i.e.

45

What is Light?

Light is simply a name for a range of

electromagnetic radiation that can be detected by the human

eye

46

Speed of light

47

48

49

50

51

52

53

54