isotropes Minerals
Comme on le verra dans la dernière lecture, substance isotrope sont ceux dans lesquels la vitesse de la lumière ou l'indice de réfraction ne varie pas en direction de la substance. Des substances telles que des gaz, des liquides, des verres et des minéraux qui cristallisent dans le système cristallin isométrique sont isotropes. Nous ici introduisons le concept de Indicatrice optique puis regardez ce que nous voyons quand nous regardons les substances isotropes au microscope polarisant. On voit alors comment déterminer l'indice de réfraction des substances isotropes comme un moyen de les identifier, puis prendre un premier regard sur les matériaux uniaxes.
Le isotropique Indicatrice
Le concept de l'indicatrice optique est important car un moyen visuel d'examiner la façon dont l'indice de réfraction varie en fonction de la direction dans une substance. Pour les minéraux isotropes et substances est l'indicatrice assez trivial, puisque l'indice de réfraction ne varie pas avec la direction.
Le indicatrice optique est simplement un objet tridimensionnel construit en traçant des vecteurs de longueur proportionnelle à l'indice de réfraction pour la lumière de vibration parallèle à la direction du vecteur à partir d'un point central. Les extrémités de tous les vecteurs sont ensuite reliés pour former le Indicatrice. Pour minéraux isotropes l'est une sphère Indicatrice comme on le voit ici. Le Indicatrice peut être placé n'importe où à l'intérieur ou sur un cristal tant que les directions cristallographiques dans le sont déplacés parallèlement Indicatrice eux-mêmes. Encore une fois, pour la Indicatrice isotrope, cela est assez trivial puisque les indices de réfraction ne correspondent pas aux directions cristallographiques et les indices de réfraction sont les mêmes dans toutes les directions, mais l'utilité du concept de Indicatrice deviendra beaucoup plus clair quand nous regardons les substances anisotropes .
Substances isotropes et lumière polarisée
Comme discuté la dernière fois, le microscope polarisant a deux polariseurs. Le polariseur inférieur (souvent appelé le polariseur) est au-dessus de la source lumineuse, et crée ainsi la lumière polarisée qui vibre dans la direction Est-Ouest. Le polariseur supérieur, appelé l'analyseur est polarisé pour créer la lumière polarisée vibrant à 90 ° à celle produite par le polariseur inférieur. Ainsi, s'il y a seulement air, une substance isotrope, entre les deux polariseurs, la lumière vibrante E-W est complètement éliminé à l'analyseur, et aucune lumière ne passe à travers la lentille oculaire. substances isotropes ne modifient pas la direction de vibration de la lumière alors que la lumière passe à travers la substance.
Donc, si l'on place un grain minéral sur une lame de verre (verre est également isotrope), et vue du grain à travers la lentille oculaire avec l'analyseur pas inséré dans le chemin de lumière, nous serons en mesure de voir clairement le grain. Si le grain absorbe sélectivement la lumière de certaines longueurs d'onde, le grain montrera sa couleur d'absorption.
Si nous insérons maintenant l'analyseur dans la trajectoire de la lumière, la lumière qui sort du grain sera toujours polarisé dans une direction de E-W, étant donné que les substances isotropes ne changent pas la direction de polarisation, et l'analyseur coupera toute cette lumière. Ainsi, pas de lumière sortant du grain minéral passera par l'analyseur. Le minéral est dit donc éteinte dans cette position.
De même, si on fait tourner la scène du microscope, et ainsi tourner le grain, elle restera éteinte pour toutes les positions de rotation. (Bien sûr, cela est également vrai pour la lame de verre sur laquelle repose le grain, car le verre est également isotrope).
Détermination de l'indice de réfraction de solides isotropes: La méthode d'immersion
Dans les substances isotropes, il n'y a que deux propriétés optiques qui peuvent être déterminés. L'un d'entre eux est la couleur d'absorption, comme indiqué plus haut. L'autre est l'indice de réfraction. Tableaux des indices de réfraction pour les minéraux isotropes, liste seulement l'indice de réfraction pour une longueur d'onde de la lumière. La longueur d'onde choisie est de 589 nm, ce qui correspond à une couleur jaune. Une telle longueur d'onde serait dégagée d'une lampe à vapeur de sodium. Puisque ce sont coûteux et génèrent beaucoup de chaleur, des lampes à vapeur de sodium ne sont pas utilisés généralement dans minéralogie optique. Au lieu de cela, nous utilisons la lumière blanche. Pourtant, comme nous le verrons plus loin, nous pouvons déterminer l'indice de réfraction de 589 nm.
La détermination de l'indice de réfraction d'une substance isotrope est faite en faisant une comparaison avec une substance à indice de réfraction connu. Les matériaux de comparaison utilisés sont appelés huiles d'indice de réfraction. Ce sont des huiles organiques malodorantes qui sont calibrées sur une plage d'indices de réfraction de 1,430 à 1,740 à des intervalles de 0,005. Comme vous le verrez dans le laboratoire, les grains de la substance inconnue sont placés sur une lame de verre, un verre de couverture est placé sur les grains, et on introduit une huile d'indice de réfraction pour entourer complètement les grains. On appelle cela la méthode d'immersion.
Les grains sont ensuite observés avec l'analyseur non inséré. Si le grain a un indice de réfraction qui est très différent de l'indice de réfraction de l'huile, puis les joints de grains se démarquera fortement à côté de l'huile environnante. Le grain sera alors dit montrer haut relief par rapport à l'huile. haut-relief indique que l'indice de réfraction du grain est très différent de l'indice de réfraction de l'huile. Il ne nous dit pas si l'indice de réfraction du grain est inférieure ou supérieure à l'huile.
Si l'indice de réfraction du grain et l'huile sont plus proches, puis les grandes lignes du grain ne sera pas se démarquer autant de l'huile. Dans ce cas, le grain est dit à faible relief par rapport à l'huile. Encore une fois, bas-relief indique seulement que le grain et l'huile ont des indices de réfraction similaires, et ne signifie pas que le grain comme un indice de réfraction inférieur ou supérieur à l'huile.
Si l'indice de réfraction du grain est exactement le même que l'indice de réfraction de l'huile, les limites du grain ne seront pas visibles. C'est-à-dire que le grain disparaîtra complètement dans l'huile. Dans ce cas, le grain est dit avoir aucun relief par rapport à l'huile.
Afin de déterminer si le grain ou l'huile a un indice de réfraction plus élevé, une méthode appelée la méthode de ligne Becke est utilisé.
La méthode Becke ligne
Un grain entouré d'huile vus à travers le microscope focalisé légèrement au-dessus de la position de mise au point la plus nette affiche deux lignes, l'une sombre et une brillante qui concentrique à la frontière du grain. Le plus brillant de ces lignes est appelée la ligne Becke et aura toujours lieu le plus proche de la substance ayant un indice de réfraction plus élevé. Cela peut être utilisé pour déterminer si l'indice de réfraction a plus le grain ou l'huile.
Pour utiliser cette méthode, une première porte le microscope aussi fortement que possible sur le grain d'intérêt. Il est également utile d'utiliser le diaphragme pour réduire la lumière entrante, autant que possible. Cela fera mieux ressortir la ligne Becke. Ensuite, en utilisant le réglage fin de ligne de mise au point la platine du microscope est abaissée (ou l'objectif est élevé) légèrement hors foyer. Au cours de cette augmentation de la distance focale, on observe une ligne Becke lumineux en mouvement. Si la ligne Becke se déplace vers l'intérieur, l'indice de réfraction du grain est supérieur à l'indice de réfraction de l'huile.
Cette méthode peut donc être utilisée pour commencer à réduire l'indice de réfraction du grain. Par exemple, disons que nous avons mis des grains d'un minéral inconnu dans une huile avec un indice de réfraction de 1,540. Dans cette huile, disons que le test de ligne Becke montre que l'huile a un indice de réfraction supérieur à celui du grain. Nous pourrions alors choisir pour notre prochain test pour mettre les grains inconnus dans une huile ayant un indice de réfraction plus faible. Si le relief est très élevé, alors nous savons que de choisir une huile avec un indice de réfraction beaucoup plus petit.
Ainsi, en effectuant plusieurs essais dans plusieurs huiles différentes, nous pourrions éventuellement trouver une huile qui a un indice de réfraction qui correspond exactement à celle du grain. Dans ce cas, le grain aurait pas de soulagement par rapport à l'huile et disparaîtrait ainsi dans l'huile.
Mais, ce ne serait pas nécessairement vrai des lignes Becke. Rappel ci-dessus que nous avons dit que les indices de réfraction pour les grains (et aussi les huiles) sont rapportées pour une longueur d'onde spécifique de la lumière. Cette longueur d'onde est 589 nm, ce qui correspond au jaune. Puisque nous utilisons la lumière blanche comme un illuminateur pour notre grain, la ligne Becke sera différent pour différentes longueurs d'onde ou des couleurs de la lumière.
Cela peut être vu par l'examen du diagramme de dispersion, comme indiqué ici. Ceci est tout simplement un terrain d'indice de réfraction par rapport à la longueur d'onde. Les huiles typiques utilisés dans la minéralogie optique présentent généralement une courbe de dispersion avec une pente plus raide que celle des minéraux. Ainsi, lorsque nous avons une correspondance exacte de l'indice de réfraction entre le grain et l'huile pour la lumière jaune, nous verrons encore une orange ligne Becke de couleur rouge qui se déplace dans le grain, et le bleu à la ligne couleur violette Becke qui se déplacera dans l'huile.
Une autre propriété que nous pouvons déterminer pour tous les minéraux (y compris les minéraux anisotropes) est clivage ou fracture. Cela peut être vu, car il est généralement nécessaire pour écraser ou casser des minéraux pour obtenir une taille appropriée pour le montage dans les huiles. Cette propriété peut être mieux vu avec l'analyseur non inséré.
- haut-relief indique que l'huile et les grains ont très différents indices de réfraction
La prochaine fois que nous allons regarder la classe de minéraux anisotropes appelés minéraux uniaxes.