Struktura kolegija

29.11.2011.

1

OPTIČKA MINERALOGIJA

RUDARSKO-GEOLOŠKO-NAFTNI FAKULTETSVEUČILIŠTA U ZAGREBU

Šk.god. 2011/12PDS Geologija 2

Docent dr.sc. Sibila Borojević Šoštarićdemonstratori: Irena Tarnaj, Anita Kulušić

Struktura kolegija

UVODsvjetlost

dijelovi mikroskopaoptička svojstva

MIKROFIZIOGRAFIJA PETROGENIH

MINERALA

IZOTROPNI ANIZOTROPNI

SpineliGranatiLeucit

JEDNOOSIKvarcRutilKalcitApatit

Turmalin

DVOOSNIOlivin, Serpentin

Rompski piroksenMonoklinski piroksen

Tremolit-aktinolitHornblenda, Glaukofan

Muskovit, BiotitKloriti, Ortoklas

Sanidin, MikroklinPlagioklasi, Epidot

Klinocoisist, SilimanitAndaluzit, Disten

Kloritoid, Gips, Anhidrit

Literatura

Obavezna literaturaBarić, Lj., Tajder, M. 1967. Mikrofiziografija petrogenih minerala. Školska knjiga, Zagreb, pp. 234.http://rgn.hr/~sborosos/OM/index.htmhttp://moodle.srce.hr/eportfolio/view/view.php?id=6437

Dopunska literaturaPichler, H., Schmitt-Riegraf, C., Hoke, L. 1997. Rock-forming minerals in thin section. Chapmanand Hall, London, pp. 220.Nesse, W.D. 1991. Introduction to optical mineralogy. Oxford university press, New York – Oxford, 335.

Uvjeti za potpis

1. Redoviti dolasci na predavanja (1+1)

2. Redoviti dolasci na vježbe (3+1)

3. Paraf iz svih 30 mineralaparaf iz vježbi

29.11.2011.

2

Ispit

Konzultacije: srijedom od 11 – 13

Zavod za mineralogiju, petrologiju i mineralne sirovine, 3. kat, kabinet 317

1 2 3

Pismeni dio osnovna optička svojstva

Mikroskopiranjeprepoznavanje minerala u preparatu

Usmeni dio mikrofiziografija minerala

prolaznost 2010/11 (samo SBŠ)

• redovito upisanih studena: 27

• položilo: 23

UVODsvjetlost

dijelovi mikroskopaoptička svojstva

Zašto koristimo mikroskop?

Identifikacija minerala (ne pogađanje!)Određivanje tipa stijene

Određivanje tipa deformacijeTrošenje i alteracijep-t uvjeti nastanka

Jeftina i jednostavna metoda Izvor svjetlosti

oko

Zraka svjetlosti

Val svjetlosti putuje od izvora prema oku

Valna duljina, λ

amplituda, A Svjetlost putuje kao transverzalni

val

Šta je svjetlosti i kako putuje?

Svojstva vala:valna duljina (λ) = udaljenost između dva dola ili brijega (350-750 nm)amplituda= maksimalna udaljenost (elongacija) od ravnotežnog položjafrekvencija (ν)= broj valova koji u sekundi prolazi kroz promatranu točku

brzina (c)= λν(300 000 km/s u vakuumu)

29.11.2011.

3

Zakon refleksije i loma svjetlosti

http://www.tutorvista.com/content/science/science-ii/refraction-light/refraction-light.php

ZAKON REFLEKSIJE

lomi od okomice na ravninu

ZAKON REFLEKSIJE1. kut upadne zrake jednak kutureflektirane zrake2. upadna i reflektirana zraka nalaze se u istoj ravnini

ZAKON LOMA (REFRAKCIJE) - omjer sinusa kuta upada i kuta loma je konstantan i naziva se indeks loma (n)pri prelasku iz jednog u drugo sredstvo mijenja se brzina svjetlosti, te zraka više ne slijedi pravac upadne svjetlosti, već se lomi1. iz rjeđeg u gušće sredstvo zraka se lomi k okomici na ravninu upada2. iz gušćeg u rjeđe sredstvo zraka se lomi od okomice na ravninu n = sin i /sin r

n = sin i /sin r = c/c1

c

c1

Apsolutni i relativniindeks loma

APSOLUTNI INDEKS LOMA - svjetlost prelazi iz vakuuma (ili zraka) u promatrano sredstvo

na = sini / sinr = c / c1

svjetlost prelazi RELATIVNI INDEKS LOMA - svjetlost prelazi iz jednog sredstva u drugo, a niti jedno nije

vakuum ili zrak

sini / sinr = c1 / c2 × c / cc/c2 = n2 apsolutni

c1 / c = 1 / n1

n1 × sini = n2 × sinr

sini / sinr = n2 / n1= nrel

- na granici dvaju sredstava dolazi do pojave loma ako se njihove brzine svjetlosti razlikuju

manja brzina = optički gušće sredstvoveća brzina = optički rjeđe sredstvo

reflektirana zrakaupadna zraka

refraktirana zraka

n1

n2

i

r

r1

normala na površinu

c1

c2

Nizozemski astronom i matematičar

n1

n2

c1

c2

pri prelasku iz gušćeg u rjeđe sredstvo zraka se lomi od okomice

29.11.2011.

4

Najvažnije metode određivanja indeksa loma

1. Metoda klina (prizme) ili metoda minimalne devijacije (Fraunhoferova metoda)

2. Disperzija indeksa loma3. Metoda totalne refleksije

A - lomni brid prizme

lom zraka prema okomici

lom zraka od okomice

D – kut otklona upadne zrake ili kut devijacije

Bprolaz svjetlosti kroz klin u slučaju minimalne devijacije je simetričan

kut minimalne devijacije mjerimo goniometrom

n = sin A + D

2sin A

2

n = sin i

sin r

r = A/2i = r + mm = D/2

m m

Elektromagnetski spektar obuhvaća široko područje valnih duljina i energija.



promjena indeksa loma ovisno o valnoj duljini svjetlosti – disperzija indeksa loma



N = c/c1

n = c/c2

i

= c1/c2 × c/c = c/c2 × c1/csin isin r

n = N × sin i

DVOLOM

Svjetlost koja pada okomito na plohu kalcitnog romboedra lomi se u dvije zrake –o -ordinarnu i e - ekstraordinarnu, obje se nalaze u ravnini koju upadna zraka zatvara s kristalografskom osi c

o - kut upada (0) jednak je kutu loma (0)e – otklanja se od smjera upadne zrake

O E

29.11.2011.

5

svjetlost koja izlazi iz dvolomnih kristala nije obična već je linearno polarizirana

Svjetlost vibrirau svim smjerovimaokomitim na smjer širenja

Ravnina vibracije

Smjervibracije

Smjerkretanja

Polarizirana svjetlost Nepolarizirana svjetlost

1. NICOLOVA PRIZMA (William Nicol)

•proziran kristal kalcita (romboedrijski habitus) prerezan je pod određenim kutem, te su dva komada ponovno spojena kanadskim balzamom (smola, n = 1,54), a krajnje plohe su izbrušene tako da su pod pravim kutem u odnosu na spojnu plohu između dva komada kalcita

•svjetlo pri ulasku u Nicolovu prizmu se dijeli na dvije zrake = ordinarnu (O) i ekstraordinarnu (E)

•na spoju s kanadskim balzamom, ordinarna zraka se totalno lomi te je eliminirana, dok ekstraordinarna nastavlja pravolinijski budući da joj je indeks loma za danu orijentaciju jednak indeksu kanadskog balzama

•ekstraordinarna zraka je linearno-polarizirana

POLARIZACIJA SVJETLOSTI

2. SELEKTIVNA APSORPCIJA

•u anizotropnim mineralima apsorpcija može biti različita za zrake nastale dvolomom, gdje pojedina zraka može biti gotovo potpuno apsorbirana, npr. turmalin

90º

3. REFLEKSIJA

•svjetlo reflektirano s glatke, nemetaličneplohe je djelomično polarizirano (vibracije paralelne s reflektirajućom površinom)

•stupanj polarizacije ovisi o kutu upada

•najveća polarizacije je kada je kut između reflektirane i refraktirane zrake 90°(Brewster-ov zakon)

29.11.2011.

6

POLARIZATORKRISTALI

JEDNOLOMNI

IZOTROPNI (kubični)

DVOLOMNI

ANIZOTROPNI (svi ostali sustavi)

JEDNOOSNI

Tetragonski, heksagonski, tirgonski

DVOOOSNI

Rompski, monoklinski, triklinski

OPTIČKI JEDNOLOMNI (IZOTROPNI) MINERALI

halit

c1

c1 c1 c1

c1

c1

c1

c1c1

c1

c1

c1

ploha valne brzine ili Fresnelova valna plohaza izotropne tvari je kuglac – konst.n – konst.

Ploha valnih brzina je optička ploha brzine svjetlosti nanesenih iz neke točke na smjerove širenja svjetlosti (vektori brzina), dobivamo geometrijsko tijelo koje je za izotropne minerale kugla.

Prikaz širenja svjetlosti kroz minerale:1) ploha valnih brzina2) indikatrisa

IZOTROPNI MINERALI

29.11.2011.

7

Plinovi, tekućine, amorfne tvari i minerali kubičnog sustava propuštaju upadnu svjetlost bez razdvajanja odnosno bez dvoloma.

zrak

Kubični mineral

zrak

Nema dvoloma =IZOTROPNI MINERALISve kristalografske osi jednake

IZOTROPNI MINERALI

Indikatrisa je optička ploha indeksa loma ordinarnog i ekstraordinarnog vala nanesenih iz jedne točke na njihove vibracijske smjerove

Prikaz širenja svjetlosti kroz minerale:1) ploha valnih brzina2) indikatrisa

X

Y

Z

a

b

c

KRISTALI

JEDNOLOMNI


DVOLOMNI


JEDNOOSNITetragonski, heksagonski, tirgonski

DVOOOSNI

Rompski, monoklinski, triklinski

OPTIČKI JEDNOOSNI DVOLOMNI (ANIZOTROPNI) MINERALI

Minerali TETRAGONSKOG, HEKSAGONSKOG I TRIGONSKOG sustava upadnu svjetlost dvolome tj. razdvajaju na 2 vala: ordinarni i ekstraordinarni

zrak

Mineral

zrak

a1 = a2 ≠ c

c

a2a1

c

a2a1

a2

a1

a3

a2a1

a3

c

a1 = a2 = a3 ≠ c

a2

a1

a3

a2

a1

a3Tetragonski

Heksagonski Trigonski

29.11.2011.

8

ordinarna zraka vo, no = konst.

ploha valne brzine ili Fresnelova valna ploha za ordinarnu zraku je kugla

ekstraordinarna zraka v, n = mijenjaju se ovisno o smjeru širenja

ploha valne brzine ili Fresnelova valna ploha za ekstraordinarnu zraku je rotacioni elipsoid

sve ekstraordinarni zrake nagnute pod istim kutem prema kristalografskoj osi c imaju isti n i v,što su maje nagnute prema c njihov indeks loma je bliži no

UTJECAJ KRISTALOGRAFIJE NA KRETANJE ZRAKE SVJETLOSTI

(001) ili (0001)

kristalografska os c

zraka 1

o

zraka 1

putuje duž osi c (optičke osi) nema dvoloma, ponaša se kao ordinarni val (o) i titra u ravnini paralelnoj (001) u kojoj imamo uniformnu elektronsku konfiguraciju

ozraka 2

e

zraka 2

putuje okomito na os c

dvolomi se na ordinarni val (o) koji titra u ravnini paralelnoj (001) i ekstraordinarni val (e) koji titra paralelno s c i okomito na ordinarni val

razlika u no i ne je najveća i to je presjek maksimalnog dvoloma

zraka 3

o

e”

zraka 3

putuje koso prema osi c

dvolomi se na ordinarni val (o) koji titra u ravnini paralelnoj (001) i ekstraordinarni val (e) koji titra okomito na ordinarni val

razlika u no i ne” je neka vrijednost između no i ne i to je presjek srednjeg dvoloma

PLOHE VALNIH BRZINA

OPTIČKI JEDNOOSNIH MINERALA

OPTIČKI POZITIVNI (vo>ve)

SPLJOŠTENI ROTACIONI ELIPSOID

OPTIČKI NEGATIVNI (vo<ve)

IZDUŽENI ROTACIONI ELIPSOID

+ -

kristalografska os c kristalografska os c

ordinarna zraka

ekstraordinarna zraka

X

Y

Z = c

X

Y

Z = c

vo

ve

vo

ve

INDIKATRISE

OPTIČKI JEDNOOSNIH MINERALA

OPTIČKI NEGATIVNI (no>ne)

SPLJOŠTENI ROTACIONI ELIPSOID

OPTIČKI POZITIVNI (no<ne)

IZDUŽENI ROTACIONI ELIPSOID

no no =

no

ne

ne

no no =

no

ne

+ -



ordinarna zraka

ekstraordinarna zrakaZ = c

Z = c

X

Y

X

Y

29.11.2011.

9

PRESJEK INDIKATRISE OKOMIT NA OPTIČKU OS

rotacijom za 360º mineral je stalno taman

sa uključenim analizatorom

rotacijom za 360º nema promjene reljefa, boje

bez analizatora

PRESJEK INDIKATRISE PARALELAN S OPTIČKOM OSI

mineral potamni 4× u 360º (svakih 90º) kada su titrajni pravci u mineralu podudarni titrajnim pravcima u mikroskopu


rotacijom za 360º promjena reljefa, boje

bez analizatora

u nepodudarnim položajima pokazuje interferencijske boje

PRESJEK INDIKATRISE KOS PREMA OPTIČKOJ OSI

mineral potamni svakih 90º kada su titrajni pravci u mineralu podudarni titrajnim pravcima u mikroskopu


rotacijom za 360º može i ne mora biti promjena reljefa, boje

bez analizatora

u nepodudarnim položajima pokazuje interferencijske boje

KRISTALI

JEDNOLOMNI


DVOLOMNI


JEDNOOSNI

Tetragonski, heksagonski, tirgonski

DVOOOSNIRompski, monoklinski, triklinski

29.11.2011.

10

optički dvoosanmineral

Obje zrake nastale dvolomom ponašaju se izvanredno –otklanjaju se od okomiceLinearno

polarizirana svjetlost

Nastaju dva ekstraordinarna vala međusobno okomitih titrajnih pravaca, različitih brzina širenja i različitih indeksa loma

ŠIRENJE SVJETLOSTI KROZ ANIZOTROPAN DVOOSAN MINERAL

• a≠b≠c• Rompski, monoklinski, triklinski• Indikatrisa optički dvoosnih anizotropnih minerala ima oblik troosnog elipsoida s tri međusobno okomite osi (titrajna pravca) x, y, z.

(p.s. konstrukcija indikatrise: na titrajne pravce nanosimo indekse loma)

• x najveća brzina svjetlosti - najmanji indeksa loma nx

• z najmanja brzina svjetlosti - najveći indeks lomanz

• y brzine i indeksi loma između vrijednost nx i nz

• nx < ny < nz

OPTIČKA SVOJSTVA ANIZOTROPNIH DVOOSNIH MINERALA

• Glavni eliptični presjeci troosnog elipsoida su XZ, XY i YZ

– duljine poluosi jednake su odgovarajućim graničnim indeksima loma, nx i nz (ostali presjeci su isto eliptični no veličine indeksa lomova različite su od graničnih nx, i nz,).

– Presjek maksimalnog dvoloma (XZ)• svjetlost koja se širi pravcem y vibrira

pravcima x i z, i ima maksimalni dvolomnz - nx, koji je optička konstantadvoosnog minerala.

– Presjeci parcijalnog dvolom (XY, YZ)• nz - ny

• ny - nx

GLAVNI ELIPTIČNI PRESJECI

ny

PRESJEK MAKSIMALNOG DVOLOMA XZ

29.11.2011.

11

Presjek maksimalnog dvoloma xz

nx

nz

ny

nz

Presjek parcijalnog dvoloma yz

Presjek parcijalnog dvoloma xy

ny

nx

Izotropni presjek,okomit na optičku os

Petrografski (polarizacijski) mikroskop

Dijelovi mikroskopa

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

POLARIZATOR (P) - za dobivanje linearno polariziranog svijetla

Snop bijele (prirodne) svjetlosti vibrira u svim smjerovima okomitim na svoj smjer širenja. Prolaskom kroz polarizator, svjetlost nastavlja vibrirati samo u jednom smjeru okomitom na smjer širenja, odnosno paralelno s vibracijskim smjerom u polarizatoru.

po konstrukciji isti kao polarizator, ali zakrenut pod kutem od 90º

ANALIZATOR

polarizator analizator

svjetlo koje propusti polarizator neće propusti analizator

29.11.2011.

12

• KONDENZOR - služi za postizanje konoskopskih (zrake se fokusiraju u točku na preparatu) 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 (izoštravanje mikro-vijkom)

• TUBUS – noseća cijev za različite optičke sisteme

• prorez za akcesorne pločice (kompenzatore)• analizator – (A)

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

• Amici-Bertrandova leća– između 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 između geometrijskih elemenata• Ukupno povećanje mikroskopa = povećanje objektiva * povećanje okulara *

povećanje tubusa• VIJCI ZA IZOŠTRAVANJE

– makro-vijak – grubo izoštravanje– mikro-vijak – fino izoštravanje

• KOMPENZATORI – (akcesorne pločice) su izbrusci minerala točno određene debljine i orjentacije

indikatrise u čijem je presjeku dvolom fiksan i imaju poznatu razliku u hodu– koriste se:

• pri ortoskopskom određivanju razlike u hodu nepoznatog minerala • pri ortoskopskom određivanju orjentacije titrajnih pravaca sporijeg i bržeg vala u

presjeku anizotropnog minerala• pri konoskopskim istraživanjima

Dijelovi mikroskopa

Shematski prikaz izrade mikroskopskog preparata, i izgled gotovog preparata.

Izrada preparata

29.11.2011.

13

• Oblik• Kalavost

• Reljef• Beckeova linija (relativan indeks loma)

• Pseudoapsorpcija• Vlastita boja• Pleokroizam

Promatranje minerala u ortoskopskim uvjetima bez uključenog analizatora

OBLIK ZRNA

•razvijenost kristalnih ploha

a) Idiomorfna (euhedralna)b) Hipidiomorfna (subhedralna)c) Alotriomorfna (anhedralna)

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

• uzrokovana je pravilnom unutarnjom građom

• 1 vlaknasti habitus talka• 2 igličaste, izdužene forme aktinolita• 3 prizmatski habitus feldspata• 4 prizmatski habitus apatita• 5 šesterokutni habitus klorita• 6 okruglaste forme granata

KALAVOST

•intenzitet•sustav•kut dvostruke kalavosti

29.11.2011.

14

Makroskopski izgled najčešćih ploha kalavosti

Izgled pod mikroskopom

Kalavost

Svojstvo uniformnog lomljenja minerala, duz serije paralelnih ravnina tzv. ravnina ili ploha kalavosti

• minerali s jednim sustavom kalavosti – najčešće posjeduju svojstvo listanja

paralelno s ravninama kalavosti (filosilikati – tinjci)

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

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

Kalavost

• 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

RELJEF

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

niski jasni visoki silan

Intenzitet reljefa

29.11.2011.

15

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

• Svjetlost se na granici iz optički rjeđeg 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

Beckeova linija

n minerala > od n kanada balzamaPOZITIVAN RELJEF

n minerala < od n kanada balzamaNEGATIVAN RELJEF

Reljef: pozitivan vs. negativan

Imerzione metode

Mineral se uroni u tekućinu poznatog indeksa loma. Uspoređivanjem 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 stolićaIndeks 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)najslabija tj. nema je u izotropnom presjeku, (okomit s osi c), jer sadrži samo indeks loma ordinarnog vala

29.11.2011.

16

K 1: Intenzitet reljefa

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

Vlastita boja minerala

prirodna bijela svjetlost je polikromatska, sastavljena od različitih boja u rasponom λ od 400 -700 nmsvaka boja ima određenu valnu duljinu

700 nm- crvena600 nm- narančasta...

svjetlost samo jedne valne duljine zove se monokromatska svjetlost 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 duljinaako se niti jedan dio nadolazeće svjetlosti ne adsorbira, mineral je bezbojan, i u reflektiranom i u prolaznom svjetlucrni mineral adsorbira sve boje

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

K 2: Vlastita boja minerala

•Objasni uzrok nastanka boje kod ovih minerala.

Vlastita boja minerala

Nastaje svjetlost različitih valnih duljina, brzina i

indeksa loma koja titra u međusobno okomitim

ravninama

Svjetlost i boje dolaze do oka

Linearno polarizirana

svjetlost

Nepolarizirana svjetlost

polarizator

preparat

29.11.2011.

17

90º

PLEOHROIZAM – promjena vlastite boje zakretanjem mikroskopskog stolića, zbog različite apsorpcije svjetlosti za dvolomom nastale valove.

3) ... i konačno preparat

Nastaje svjetlost različitih valnih duljina, brzina i

indeksa loma koja titra u međusobno okomitim

ravninama

Svjetlost i boje dolaze do oka

analizator

Linearno polarizirana

svjetlost

Nepolarizirana svjetlost

Nastanak dvoloma

polarizator

preparat

Pleokroizam

•pleokroizam je promjena vlastite boje minerala pri rotaciji mikroskopskog stolića bez uključenog analizatora, a karakterističan je za dvolomne minerale•dvolomni minerali odlikuju se različitom apsorpcijom dijelova spektra bijele svjetlosti•optički jednoosni minerali imaju dikroizam, tj. različite apsorpcije svjetlosti za ordinarnu i za ekstraordinarnu zraku

•za određivanje apsorpcije ordinarne zrake nalazimo u mikroskopu presjek najnižeg dvoloma, okomit na optičku os ili blizak okomici•bez analizatora zakretom stolića boja minerala ostaje stalno ista•presjek usporedan s optičkom osi je presjek najvećeg dvoloma i u njemu promatramo apsorpciju i ordinarne i ekstraordinarne zrake•mineral dovodimo s uključenim analizatorom u položaj tame, analizator isključimo i promatramo valstitu boju minerala za jedan vibracijski smjer, a zakretom za 90° za drugi Objasni

prikazane primjere.

Test 3: Pleokroizam

29.11.2011.

18

Pleokroizam

•optički dvoosni minerali imaju triokroizam, definiran sa tri boje za tri vibracijska smjera x, y, z, i za njihovo uočavanje potrebna su najmanje dva različita presjeka minerala•u presjeku najnižeg dvoloma određujemo boju za smjer y, a u presjeku najvišeg dvoloma za z i x (uz upotrebu kompenzatora, konoskopa i izgleda interferencijskih figura)

Razvrstajte pojmove u dvije skupine - samostalno!

taman s uključenim analizatorom

jednolomni

dvolomni

kubični

tetragonski

heksagonski

obojen

pseudoapsorpcija

pleokroizam

monoklinski

triklinskiizometričan

šagren

nema pleokroizam

nema pseudoapsorpciju

Izotropni

n

n

Anizotropni

n2

n1

n2

n1

n

n

Koji je val brži a koji sporiji u anizotropnom mikroskopskom presjeku?

Cilj: Odrediti položaj bržeg i sporijeg vala u nasumičnom presjeku anizotropnog minerala

Kako?

1. Interferencija dvolomom nastalih valova u analizatoru

2. Michel-Levyeva tablica

3. Kompenzatori i kako ih koristiti

29.11.2011.

19

preparatd

c1

n1

c2

n2

∆ = (n2 – n1) × d

Dvolom Debljina preparata

Razlika u hodu


RAZLIKA U HODU UZROKUJE POJAVU INTERFERENCIJSKIH BOJA

∆ = (n2 – n1) × d

Razlika u hodu jednaka λ ili cjelobrojnom nλ,titrajni pravci valova su okomiti, suprotno usmjerenih amplituda interferencijom se svjetlost poništa.

Razlika u hodu polovica λ, (n + 1/2)λ,upadom u analizator obje se komponentejednako usmjerenih amplituda pa svjetlost se interferencijom pojačava

Razlika u hodu

Dvolom Debljina preparata


http://www.youtube.com/watch?v=rKeLTczQKm0&feature=related

45º 45º 45º

45º 45º 45º 45º

Pravilo: anizotropan presjek minerala rotacijom za 360º potamni kada se titrajni pravci dvolomom nastalih valova u mineralu podudadaru s titrajnim pravcima P i A (4×) i 4× pokazuje položaj maksimalne rasvjete koji je točno za 45º od položaja tame. U svim ostalim položajima pokazuje interferencijske boje niže od maksimalnih.


Michel-Levy-eva tablica – procjena debljine preparata i dvoloma

• procjena debljine preparata – npr. kvarc ima konstantan dvolom: n2-n1= 0,009– interferira u sivoj boji I reda– debljina preparata iznosi 0,03 mm – ukoliko je preparat deblji boje su više– kvarc se koristi kao indikator debljine (nizak dvolom, čest,– lako se prepoznaje)

∆ (nm) interferencijske boje

0 – 550 I. reda

550 – 1100 II. reda

1100 – 1650 III. reda

Razlika u hodu ∆

Dvolom (n2 – n1)

Deb

ljina

pre

para

ta d D

volom (n

2–

n1 )

2 Michel-Levyeva tablica

29.11.2011.

20

interferencija na mjehurićima sapuna

interferencija na nafte na vodi

2 Michel-Levyeva tablica

ANOMALNE INTERFERENCIJSKE BOJE

prekrivanje vlastitom bojom disperzija dvoloma

Razlika u hodu ∆ (nm)

Dvolom (n2 – n1)

Dvolom

(n2

–n

1 )

Deb

ljina

pre

para

ta d

(m

m)

• ∆ = 532 nm• presjek monoklinskog gipsa // s (010), što je ujedno i ravnina optičkih osi• interferira u crvenoj boji I. reda

gipsni listić

3 Kompenzatori i kako ih koristiti

N+, bez preparata

KOMPENZATORI (AKCESORNE PLOČICE)presjeci minerala poznatog dvoloma (razlike u hodu) i orijentacije indikatrisesmješteni dijagonalno na put svjetlosti

29.11.2011.

21

ODREĐIVANJE INDEKSA LOMA SPORIJEG/BRŽEG VALA

ORIJENTACIJA SPORIJEG VALA U KOMPEZATORU gipsni listić∆ = 532 nm crvena I reda

P

A

P

A

P

A

P

A

Maksimalna rasvjeta

Podudarni položaj - adicija

Nepodudarni položaj - suptrakcija

SUPTRAKCIJA ∆ = 532 - 150 = 382 nm žuta (ili narančasta) I reda

ADICIJA∆ = 532 + 150 = 682 nm plava (ili zelena) II reda

siva I reda ∆ = 150 nm

siva I reda ∆ = 150 nm


gipsni listić


Dvolom (n2 – n1)

Dvolom

(n2

–n

1 )

Deb

ljina

pre

para

ta d

(m

m)

• ∆ = λ/4 = 147 nm (četvrtina valne duljine srednjeg dijela spektra)• izbrusak muskovita// s (010), što je ujedno i ravnina optičkih osi• interferira u sivoj boji I. reda

tinjčev listić

N+, bez preparata

OSTALI KOMPENZATORI



Dvolom (n2 – n1)

Dvolom

(n2

–n

1 )

Deb

ljina

pre

para

ta d

(m

m)

• 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

OSTALI KOMPENZATORI

staklena pločica

ee

o o

klin


kvarcni klin

• izbrusak kalcita okomit na optičku os• može se zakretati oko vodoravne osi, s čime se povećava razlika u hodu i dvolom• određujemo ∆ minerala

OSTALI KOMPENZATORI

Berekov kompenzator


1. mineral je u položaju maksimalne rasvjete2. svjetlosti se širi duž optičke osi u

kompenzatoru ∆kompenzatora = 0

3. zakrećemo kompenzator dok ne nastupi položaj kompenzacije

4. kut nagiba funkcija je ∆minerala

29.11.2011.

22


ORIJENTACIJA SPORIJEG VALA U KOMPEZATORU gipsni listić∆ = 532 nm crvena I reda

P

A

P

A

P

A

P

A

Maksimalna rasvjeta

Adicija

Suptrakcija

-

+

Optička karakter izduženja negativan

Optička karakter izduženja pozitivan

Kod minerala s anomalnom interferencijskom bojom ne možemo odrediti

Određivanje optičkog karaktera izduženja ili znak glavne zone

1. mineral u položaj maksimalne rasvjete, smjer izduženja paralelan je s zrakom X kompenzatora

2. umetne se gipsni listić i promatra povišenje ili snjženje boja

Radi samostalnoOdgovori s točno/netočno

1. Interferencijske boje karakteristične su za izotropne minerale.

2. Razlika u hodu ovisi samo o debljini preparata.

3. Uz poznatu debljinu Michel-Levy-eva tablica služi za određivanje razlike u

hodu.

4. Položaja sporijeg i bržeg vala u presjeku minerala može se odrediti

kompenzatorom.

5. Optički karakter izduženja ne može se odrediti kompenzatorom.

Kada mineral potamni?

geometrijski element

titrajni pravci

• a) PARALELNO - kut potamnjenja je 0° tj. geometrijski element se podudara s nitima nitnog križa

• b) KOSO - mineral potamni kada promatrani geom. element zatvara neki kut s nitima nitnog križa

• c) SIMETRIČNO - ima mineral s dva izražena geometrijska elementa, kojima su vibracijski smjerovi simetrale kutova

• d) ukoliko u mineralu nisu vidljivi geom. elementi ne možemo odrediti tip potamnjenje

UNDULOZNO POTAMNJENJE•nastaje zbog tlačnih deformacija ili zonalne građe minerala•(zone su različitog kemizma), dijelovi istog mineralnog presjeka ne potamne istovremenoPOLOŽAJ MAKSIMALNE RASVJETE•mineral iz položaja tame zakrenemo za 45° i on dolazi u položaj maksimalne rasvjete

POTAMNJENJE

29.11.2011.

23

PARALELNO POTAMNJENJEKOSO POTAMNJENJE

ROMPSKI MINERALI

ZX – ravnina optičkih osi Rompski mineral s kalavosti po{010} (paralelno prema a i c kristalografskim osima koje su ujedno i titrajni pravci) pokazuje paralelno potamnjenje prema pukotinama kalavosti.

Rompski mineral s kalavosti po {110}(paralelno prema c kristalografskoj osi koja je ujedno i titrajni pravac) pokazuje paralelno potamnjenje prema pukotinama kalavosti u plohama paralelnim s osi c (010), (110), simetrično potamnjenje u svim ostalim plohama (nagnutim prema osi c).

Presjek rompskog minerala II s osi cPARALELNO POTAMNJENJE

N N+

Presjek okomit na os c –SIMETRIČNO POTAMNJENJE

N

N+

KALAVOST ~ 90ºC

29.11.2011.

24

MONOKLINSKI MINERALI

b=ypreostale dvije osi nalaze se u ravnini (010), okomitoj na b

Monoklinski minerali s kalavošću po {110} pokazuju kosopotamnjenje s promjenjivim kutom, ovisno o presjeku; najveći kut biti će u plohi (010), osim u plohi (100) gdje pokazuju paralelno potamnjenje.

Paralelno

Maksimalno koso

Presjek monoklinskog minerala II s osi c (ali ne u plohi (100)) -KOSO POTAMNJENJE

N N+

Triklinski minerali -osi indikatrise nisu paralelne s kristalografskim osima osim slučajno, u svim slučajevima očekujemo koso potamnjenje.

Odgovorite na pitanja - samostalno!

1. Kada će se anizotropan mineral ponašati kao izotropan?

2. Zašto neki minerali pokazuju pleohroizam?

3. Što će se dogoditi kada je indikatrisa u mineralu i u kompenzatoru u

podudarnom položaju?

4. Kako odrediti dvolom pomoću Michel-Levyeve tablice u mineralu koji

interferira u bijeloj boji višeg reda?

5. Kako odrediti karakter zone izduženja kod anomalne interferencijske

boje?

6. Kako odrediti optički pozitivne jednoosne (ili dvoosne) od optički

negativnih?

29.11.2011.

25

INDIKATRISE

OPTIČKI JEDNOOSNIH

MINERALA

OPTIČKI NEGATIVNI (no>ne)

OPTIČKI POZITIVNI (no<ne)

no no =

no

ne

ne

no no =

no

ne

+ -



ordinarna zraka

ekstraordinarna zrakaZ = c

Z = c

X

Y

X

Y

INDIKATRISE

OPTIČKI DVOOSNIH MINERALA

? znamo li odrediti pozitivne/negativne

Cilj: Razlikovati pozitivne od negativnih anizotropnih minerala

Kako?Konoskopijom – interferencijskim figurama

Bitni su karakteristični presjeci – okomito na optičku os kod jednoosnih i okomito na oštru raspolovnicu kod dvoosnih!

Konoskopijom razlikujemo

1. izotropne minerale od izotropnih presjeka anizotropnih

minerala

2. anizotropne jednoosne od dvoosnih

3. optički pozitivne od optički negativnih

KONOSKOPSKA ODREĐIVANJA

Amici-Bertrandova leće

kondenzor

objektiv velikog povećanja

analizator

INTERFERENCIJSKA FIGURA OPTIČKI JEDNOOSNIH MINERALA

Presjek okomit na optičku os• služi za određivanje optičkog karaktera, izotropan je, za minerale niskog dvoloma s A stalno taman, dok za

one visokog dvoloma slabo interferira• interferencijska figura ima izgled crnog križa s koncentričnim izokromama koje su idući od središta figure

prema kraju sve viših interferencijskih boja• pri rotaciji mikroskopskog stolića ne mijenja izgled• na presjecištima krakova crnog križa izlazi optička os

29.11.2011.

26

•ordinarna zraka titra uvijek okomito na optičku os i tangira koncentrično smještene izokrome•ekstraordinarna zraka titra okomito na ordinarnu zraku i radijalno u odnosu na koncentričneizokrome. NjegovNjegov intenzitetintenzitet rasteraste odod središtasredišta premaprema periferijiperiferiji jerjer sese povećavapovećava otklonotklon odod optičkeoptičkeosiosi..•slika je simetrična

Presjek okomit na optičku os

od središta prema rubovima raste i debljinapreparata - raste razlika u hodu i dvolom

Pozitivan optički karakter

Interferencijska figura bez kompenzatora

s kompenzatorom

Određivanje optičkog karaktera – presjek okomit na optičku os

(+) kristal:

εεεε’ > ωωωω

ωωωω je brži

Negativan optički karakter

Interferencijska figura bez kompenzatora

s kompenzatorom

Određivanje optičkog karaktera – presjek okomit na optičku os

(-) kristal:

εεεε’ < ωωωω

ωωωω je sporiji

(+) kristal:

εεεε’ > ωωωω

ωωωω je brži

(-) kristal:

εεεε’ < ωωωω

ωωωω je sporiji

29.11.2011.

27

Kosi presjek prema optičkoj osi– središte crnog križa nalazi se u vidnom polju kada optička os ne odstupa puno

od osi u mikroskopu, i rotacijom stolića putuje kroz sve kvadranteKosi presjek prema optičkoj osi

– u ostalim slučajevima presjecište izogira je izvan vidnog polja, vidljiv je samo jedan dioizogire, a zakretanjem stolića krakovi izogira naizmjenično ulaze u vidno polje (mogućeodrediti koji se kvadrant nalazi u vidnom polju)

– kao i u prethodnom slučaju moguće je odrediti i optički karakter minerala, ali ne mogu se sasigurnošću razlikovati jednoosni od dvoosnih

Presjek paralelan s optičkom osi– tj. presjek maksimalnog dvoloma i max. interferencije– interferencijska figura ima oblik crnog križa vrlo širokih krakova, a samo u rubnim

dijelovima kvadranata zapažaju se izokrome– zakretanjem za mali kut izogire se razdvajaju i to u ona dva kvadranta kamo se pomiče

optička os– određivanje optičkog karaktera pomoću gipsnog listića nije potpuno pouzdano, jer sličnu

interferencijsku figuru imaju i dvoosni minerali u presjeku okomitom na y

Presjek okomit na oštru raspolovnicuprepoznaje se kod mineralima s jasnim geometrijskim elementima, npr. kalavost, sraslački šav, a kod ostalih općenito vrijedi da je dvolom takvog presjeka niži od polovice maksimalnog dvoloma minerala (nz - nx)

Izgled crnog križa koji se sastoji od dvije izogire; debljih i tanjih krakova i izokroma (lemniskata). Tanji krak je trag ravnine optičkih osi nalaze se izlazi optičkih osi. Deblji krak paralelan je s optičkom normalom.

Zakretom stolića za 45° križ se raspada u dvije hiperbole u čijim tjemenima izlaze optičke osi, dok izgled izokroma ostaje isti

INTERFERENCIJSKA FIGURA OPTIČKI DVOOSNIH MINERALA

P

A

29.11.2011.

28

Određivanje optičkog karaktera u presjeku okomitom na oštru raspolovnicu

Sporiji valSporiji valkompkomp + brži val+ brži valminmin = = nepodudarno, suptrakcijanepodudarno, suptrakcijaSporiji valSporiji valkompkomp + sporiji val+ sporiji valminmin

= podudarno, adicija= podudarno, adicija

gipsni listić - ∆ = 532 nm crvena I reda

_+

_

_

Kut optičkih osi

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

Documents

Struktura kolegija