Коноскопическая интерференционная картина

Коноскопическая интерференционная картина или интерференционная фигура — это картина из двулучепреломляющих цветов, пересекаемых темными полосами (или изогирами ), которую можно получить с помощью геолого- петрографического микроскопа в целях идентификации минерала и исследования оптических и химических свойств минерала . Фигуры создаются в результате оптической интерференции, когда расходящиеся лучи света проходят через оптически неизотропное вещество, то есть такое, в котором показатель преломления вещества изменяется внутри него в разных направлениях. Рисунок можно рассматривать как «карту» того, как двойное лучепреломление минерала будет меняться в зависимости от угла обзора от перпендикуляра к предметному стеклу , где центральный цвет — это двойное лучепреломление, наблюдаемое при взгляде прямо вниз, а цвета, расположенные дальше от центра, эквивалентны. к рассмотрению минерала под постоянно увеличивающимися углами от перпендикуляра. Темные полосы соответствуют положениям, где можно было бы наблюдать оптическое затухание (кажущуюся изотропию). Другими словами, интерференционная фигура представляет сразу все возможные цвета двойного лучепреломления минерала.

Просмотр интерференционной фигуры — надежный способ определить, является ли минерал оптически одноосным или двуосным. Если фигура выровнена правильно, использование чувствительной тонировочной пластины в сочетании с микроскопом позволяет пользователю определить минерально -оптический знак и оптический угол .

Создание фигуры

В оптической минералогии петрографический микроскоп и кроссполяризованный свет для просмотра интерференционной картины часто используют . Тонкий срез, содержащий исследуемый минерал, помещают на предметный столик микроскопа над одним линейным поляризатором , а второй («анализатор») — между объективом и окуляром . микроскопа Конденсатор подводят близко к образцу, чтобы обеспечить широкое расхождение поляризованных лучей через небольшую точку, а интенсивность света увеличивают настолько, насколько это возможно (например, поворачивая лампу вверх и открывая диафрагму). Обычно используется объектив с большим увеличением. Это одновременно максимизирует телесный угол, охватываемый линзой, и, следовательно, угловое изменение перехваченного света, а также увеличивает вероятность того, что в любой момент времени будет виден только один кристалл.

Чтобы рассмотреть фигуру, лучи света, выходящие из микроскопа, должны выходить более или менее параллельно. Обычно это достигается либо полным выдергиванием окуляра (если возможно), либо размещением линзы Бертрана (Эмиль Бертран, 1878 г.) между объективом и окуляром.

Любая секция кристалла в принципе может создать интерференционную картину. Однако на практике лишь несколько различных кристаллографических ориентаций 1. удобны для идентификации, что позволяет изготовить фигуру, и 2. способны дать надежную информацию о свойствах кристаллов. Обычно наиболее полезной и легко достижимой ориентацией является ориентация вниз по оптической оси сечения кристалла, что дает фигуру, называемую фигурой оптической оси (см. Ниже). Такую ориентацию кристаллов можно обнаружить в тонком сечении, просматривая срезы минералов, которые не изотропны, но, тем не менее, кажутся однородно черными или очень темно-серыми в нормальном кросс-поляризованном свете при всех углах сцены (т. е. являются « потухшими »). Если вы находитесь далеко от оптической оси, можно увидеть фигуру вспышки — цвет двойного лучепреломления более высокого порядка, прерывающийся четыре раза при повороте сцены на 360 градусов «вспышками» черного цвета, которые проносятся по полю зрения.

Характеристические фигуры одноосных и двуосных минералов.

Эскизы одноосных интерференционных фигур, просматриваемых вдоль оптической оси каждого минерала. Цвета приближаются к цветам двойного лучепреломления , которые можно было бы увидеть, если бы это был минерал с максимальным двойным лучепреломлением второго порядка. Темный рисунок «мальтийского креста» характерен для одноосных минералов. Также показаны схемы формы поперечного сечения оптической индикатрисы минерала (с записью его показателя преломления в 3D), которая будет видна в каждом положении. Вытянутое направление можно было отличить, добавив чувствительную тонировочную пластину , позволяющую пользователю различать «одноосные положительные» (слева) и «одноосные отрицательные» (справа) минералы. к микроскопу

Интерференционная фигура, полученная при взгляде прямо вниз или близко к оптической оси одноосного минерала, будет иметь характерную форму «мальтийского» креста на его изогирах. Если вы смотрите точно вниз по оптической оси, рисунок останется совершенно неизменным при вращении сцены. Однако, если угол обзора немного отклоняется от оптической оси, центр креста будет вращаться вокруг центральной точки при вращении предметного столика. Форма креста будет оставаться постоянной при движении.

Возможные фигуры интерференции для двухосного минерала с большим значением 2V, если смотреть вдоль одной из двух его оптических осей. Изогнутая форма изогиры характерна для двухосных минералов, хотя степень кривизны будет меняться при вращении предметного столика микроскопа, и при некоторых ориентациях рисунок будет напоминать рисунок «мальтийского креста» одноосного минерала. Изображение слева иллюстрирует только фигуру; Серое пятно в центре указывает на видимые здесь цвета низкого первого порядка (серые) двойного лучепреломления (порядок видимых цветов в действительности будет увеличиваться по мере удаления от центра, но эти цвета не показаны). На двух рисунках справа показан эффект добавления к установке чувствительной тоновой пластины, заменяющей серый цвет в центре синим второго порядка и первым желтым цветами двойного лучепреломления. Полярность желтого и синего показывает, является ли рассматриваемый минерал оптически «двуосно-положительным» (вверху) или «двуосно-отрицательным» (внизу), что может быть ключевым свойством при идентификации минерала (или исследовании его состава).

Фигура оптической оси двухосного минерала более сложна. Будут видны одна или две изогнутые изогиры (иногда называемые «кистями»), точка максимальной кривизны одной из которых будет идеально центрирована. (На рисунке показан пример с одной видимой изогирой.) Если видны две изогиры, они будут расположены спина к спине. Вращение сцены приведет к тому, что изогиры будут двигаться и резко менять форму – переходя из положения, в котором изогиры плавно изгибаются и широко разнесены в ближайшей точке, а затем постепенно становятся более изогнутыми/квадратными в своих средних точках по мере приближения друг к другу ( вторая изогира, появляющаяся из поля зрения, если она раньше отсутствовала), затем сливается, образуя узор мальтийского креста, очень похожий на узор одноосного минерала. Продолжение вращения сцены приведет к тому, что изогиры снова разделятся – но на квадранты, противоположные тому, где они были раньше – затем снова встретятся, затем снова разделятся на свои исходные квадранты и так далее. Изогеры соприкоснутся друг с другом четыре раза за один оборот на 360 градусов, причем каждый раз это будет соответствовать одному из Положения угасания видны в нормальном кросс-поляризованном свете.

Максимальное разделение между изогирами происходит при повороте предметного стекла ровно на 45 градусов от одной из ориентаций, в которой изогиры сходятся вместе. Точка, где изогиры наиболее сильно изогнуты, представляет положение каждой из двух оптических осей, присутствующих для двухосного минерала, и, таким образом, максимальное расстояние между двумя кривыми является диагностическим показателем угла между двумя оптическими осями минерала. Этот угол называется оптическим углом и часто обозначается как «2В» . В некоторых случаях знание оптического угла может быть полезным диагностическим инструментом, позволяющим отличить два минерала, которые в остальном выглядят очень похоже. В других случаях 2V изменяется в зависимости от химического состава известным образом для данного минерала, и его измеренное значение можно использовать для оценки соотношений между элементами в кристаллической структуре – например, Fe/Mg в оливинах . Однако в этих случаях становится важным также быть уверенным в оптическом знаке минерала (по сути, это говорит вам о том, как оптический угол ориентирован по отношению к целому объекту). оптическая индикатриса, описывающая показатели преломления минерала в 3D). Оптический знак и оптический угол можно определить вместе, комбинируя микроскопию интерференционной картины с использованием чувствительной тонирующей пластинки .

По обе стороны от «седла», образованного изогирами, цветные кольца с двойным лучепреломлением концентрически проходят вокруг двух глазоподобных фигур, называемых мелатопами . Ближайшие полосы представляют собой круги, но дальше они приобретают грушевидную форму, узкая часть которой направлена ​​к седлу. Более крупные полосы, окружающие седло и обе мелатопы, имеют форму восьмерки.

Диаграмма Мишеля-Леви часто используется в сочетании с интерференционной картиной для получения полезной информации, которая помогает идентифицировать минералы.

См. также

• Волновая интерференция

Ссылки

• В. Д. Нессе (1991). Введение в оптическую минералогию (2-е изд.).

• Альберт Йохансен (1914). Руководство по петрографическим методам .