Показатель преломления, рельеф, шагреневая поверхность

Показатель преломления может быть точно определен с помощью рефрактометра и иммерсионного метода. В шлифах, где минералы закреплены канадским бальзамом среди двух стекол, показатели преломления обычно определяют методом световой полоски (метод Бекке).

Метод световой полоски (метод Бекке) основан на сравнении

Рис. 21. Схема возникновения полоски Бекке

а - преломление и отражение света на вертикальной границе раздела сред (N>n); б - изменение положения полоски Бекке при перемещении тубуса микроскопа

Метод световой полоски (метод Бекке) основан на сравнении показателей преломления минерала и канадского бальзама и заключается в следующем.

При одном николе – поляризаторе - с прикрытой диафрагмой на границе двух сред, отличающихся между собой показателями преломления, возникает тонкая световая полоска, появление которой обусловлено явлениями преломления и полного внутреннего отражения световых лучей на границе двух сред (рис.21).

Пусть на границу раздела сред с разными показателями преломления (n и N) падает пучок лучей. Часть лучей, идущих из менее преломляющей среды, преломляется и выходит из среды более преломляющей (рис.21, луч 1 и луч 2), часть их отражается. Лучи, идущие из среды более преломляющей под углом, меньшим предельного, преломляются (рис.21, луч 3), а лучи, идущие под углом, большим предельного, испытывают полное внутреннее отражение (рис.21, луч 4). Чем больше разница между показателями преломления соприкасающихся сред, тем больше лучей будут испытывать полное внутреннее отражение. Таким образом, на стороне более преломляющей среды свет концентрируется в виде узкой полоски. При изменении фокусировки эта полоска будет перемещаться. Существует правило световой полоски, которое заключается в следующем. При опускании столика микроскопа световая полоска на границе двух соприкасающихся сред перемещается в сторону среды с бóльшим показателем преломления, при поднятии столика – в сторону среды с меньшим показателем преломления (рис.22).

Для того чтобы увидеть световую полоску Бекке, следует:

1) добиться наилучшего освещения изучаемого объекта;

2) в крест нитей поставить границу данного минерала и канадского бальзама. Лучше это сделать при 10^x объективе и включенном анализаторе, так как в скрещенных николях канадский бальзам черный и не просветляется при вращении столика микроскопа;

3) выключить верхний николь и убедиться, что выбранная граница минерала и канадского бальзама четкая и чистая (без посторонних включений);

4) медленно прикрыть ирисовую диафрагму до появления световой полоски на границе минерала и канадского бальзама. Для наиболее четкого проявления световой полоски изображение по мере необходимости отфокусировать;

5) медленно опуская столик микроскопа макрометренным винтом, следить за перемещением световой полоски.

nкр. > nср. nкр. < nср.

а б

Рис. 22. Схема расположения световой полоски при опускании столика микроскопа, в зависимости от различных соотношений показателей преломления кристалла и окружающей среды: а) n_кр>n_ср и б) n_кр<n_ср

Трудность наблюдения световой полоски на первых порах связана с тем, что она выражена не очень ярко и в глаза не бросается и начинающие, надеясь увидеть нечто вполне зримое, улавливают или край покровного стекла или какую-либо грубую трещину. На самом же деле, световая полоска имеет вид очень тонкой волосовидной, слегка осветленной полоски или линии у самого края зерна, которая становится более заметной при своем движении в момент опускания или подъема столика микроскопа. Достаточно один - два раза увидеть ее, после чего она легко замечается.

Лучше всего световая полоска наблюдается на неокрашенных минералах, у которых показатель преломления не очень отличается от канадского бальзама. Поэтому первоначально для наблюдателя световой полоски рекомендуется брать минералы с показателем преломления 1.57 – 1.65 (плагиоклаз-лабрадор, апатит).

На окрашенных минералах световая полоска затемняется цветом и ее труднее заметить. Здесь надо выбирать более тонкие края зерен, где окрашенность выражена слабее.

При незначительной разнице показателей преломления двух сред (минералов) в шлифе вместо полоски Бекке может появиться дисперсионный эффект Лодочникова, состоящий в том, что белая полоска (полоска Бекке) вследствие дисперсии распадается на две цветные: желтовато-золотистую, расположенную со стороны минерала с меньшим показателем преломления, и бледно-голубую или бледно-зеленую со стороны минерала с большим показателем преломления. С помощью этого эффекта легко различают в шлифах такие минералы, как кали-натровые полевые шпаты и альбит (у альбита n » 1,53, у кали-натрового полевого шпата n » 1,52), часто образующие взаимные прорастания.

Разница показателей преломления определяет также рельеф и характер поверхности минерала (шагреневая поверхность).

Рельеф — оптический эффект, наблюдаемый в минеральных зернах, если их показатель преломления отличается от показателя пре­ломления канадского бальзама. Он выражается в том, что поверхность среза таких зерен в шлифе кажется выступающей над канадским бальзамом, т.е. как бы рельефной. Эта кажущаяся приподнятость поверхности минерала над бальзамом появляется, если разница их по­казателей преломления (Δn)более 0,02. Различают низкий (Δn = 0,02-0,06), средний (Δn = 0,06-0,10) и высокий (Δn > 0,10) типы ре­льефа. Минералы, обладающие высоким рельефом, выглядят в шли­фе как бы обведенными темной линией (рис.23).Если показатель преломления минерала выше, чем у канадского бальзама, рельеф называют положительным, а если ниже, то отрицательным.

Рис. 23. Типы рельефа: а - низкий; б - средний; в - высокий; г - очень высокий

Шагреневая поверхность — кажущаяся шероховатость зерен, которая обусловлена преломлением и полным внутренним отражением лучей света на неровной по­верхности шлифа под слоем канад­ского бальзама. Если показатели преломления минерала и канадского бальзама близки, то лучи света не испытывают отклонения на этой границе, и поверхность зерна освещается равномерно. При значительной разнице показателей преломления неровности шлифа подчеркиваются неравномерным преломлением и отражением света. Поверхность минеральных зе­рен кажется при этом мелкобугристой как шагреневая кожа или кожура апельсина. Чем выше рельеф минерала, тем резче выраже­на у него шагреневая поверхность, которая особенно хорошо замет­на при прикрытой диафрагме.

Поэтому в зависимости от разницы показателей преломления минералов и канадского бальзама выделяют следующие виды шагреневой поверхности: отсутствующая, слабая, отчетливая, резкая и очень резкая.

Иногда при вращении столика микроскопа наблюдается заметное изменение рельефа минерала, называемое псевдоабсорбцией, создающее ложное впечатление изменения окаски: от бесцветной при слабом рельефе до темно-серой при резком рельефе.

Псевдоабсорбция наблюдается у бесцветных минералов, величины показателей преломления которых (n_g и n_p) резко различаются. Наиболее отчетливо это выражено у карбонатов, мусковита. Псевдоабсорбция проявляется при вращении столика микроскопа, когда в одном положении кристаллы имеют резкую шагреневую поверхность (при совмещении оси N_g с направлением колебаний в поляризаторе), а во втором положении поверхность минералов ровная (при совмещении с поляризатором оси N_р). Отчетливость проявления псевдоабсорбции зависит от сечения: наиболее резко она выражена в сечениях с максимальной интерференционной окраской и совсем не различается в круговых сечениях.