Микроскопическое изучение оптических свойств кристаллов
Министерство образования РФ
Северо-Кавказский ГТУ
Кафедра: геология нефти и газа
КУРСОВАЯ РАБОТА
Тема: “Микроскопическое изучение
оптических свойств кристаллов”
Выполнил: студент
.
Принял
Ставрополь 2001
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение…………………………………………………………………4
Глава 1. Оптическая индикатриса кристаллов различных
сингоний…………………………………………………………………5
Глава 2. Устройство микроскопа и его поверки………………….15
2.1 Устройство микроскопа…………………………….………..15
2. Основные поверки микроскопа…………………………….18
Глава 3. Плоскополяризованный свет……………………………...23
3.1. Естественный и поляризованный свет……………………...23
3.2. Преломление лучей……………………..……………………..25
Глава 4. Устройство призмы Николя и ход лучей через
неё………………………………………………………………………..28
Глава 5. Изучение оптических свойств
кристаллов при одном Николе………………………………………29
5.1. Изучение формы кристаллов и спайности…………………29
5.2. Изучение цвета и плеохроизма минаралов………………...33
5.3. Определение величины показателя преломления
минералов…………………………………………………………….34
5.4. Способы определения показателя
преломления минералов……………………………………………..35
Глава 6. Исследование оптических свойств кристаллов
при двух Николях…………………………………………….………37
6.1.Определение силы двойного лучепреломление минералов...37
Заключение……………………………………………….…………….33
Использованная литература…………………………….……………34
ВВЕДЕНИЕ
Наука о кристаллах – кристаллография изучает законы строения твердых
тел, характеризует кристаллическое вещество закономерным геометрически
правильным внутренним строением.
Доказано, что кристаллическое строение свойственно подавляющему
большинству минералов и горных пород, слагающих земную кору, а значит имеет
первостепенное значение в строении Земли.
В промышленности все материалы (металлы и сплавы, каменные строительные
материалы, цемент и кирпич, и п.т.) –состоят из кристаллических зерен
минералов.
Кристаллография создала целый ряд специальных кристаллографических
методик, имеющих большое практическое значение и распространение.
Наука о кристаллах дает общее понятие о свойствах и строении твердого
вещества. По этому входит в комплекс общеобразовательных дисциплин.
Является основой для происхождения предметов минералого цикла –
минералогии, петрографии, геохимии, учения о месторождениях полезных
ископаемых.
Многие учёные России внесли вклады в развитие этой науки. Такие
как: М.В. Ломоносов, А. В. Гадолин, Е. С. Федоров, Ю. В. Вульф и
многие другие.
Кристаллография и в настоящее время представляет огромный интерес и
постоянно добавляется, новыми специалистами.
Глава 1. Оптическая индикатриса кристаллов различных сингоний
При изучении оптических свойств кристаллов пользуются вспомогательной
пространственной фигурой, построенной на показателях преломления и
называемой оптической индикатрисой. Величина каждого радиуса – вектора
индикатрисы выражает показатель преломления кристалла для тех световых
волн, колебания которых совершаются в направлении данного вектора.
Поместим мысленно внутри кристаллического тела светящуюся точку S
(рис. 1). По некоторому направлению SNм здесь будут одновременно
распространяться две световые волны М1 и М2, поляризованные во взаимно
перпендикулярных плоскостях. Скорости распространения этих волн (1 и (2
различны. В связи с этим будут различны и показатели преломления волн n1 и
n2, представляющие собой, как известно, обратные величины по отношению к
скоростям.
Пусть волна М1 идет быстрее ((1((2); тем самым ее показатель
преломления (n1) будет меньше соответственного показателя преломления (n2)
для волны М2(n1( n2).
Приняв точку S за исходную, проведем через нее прямые А1А1 и В2В2
параллельно колебаниям волн М1 и М2 (А1А1 параллельна колебаниям волны М1;
В2В2 параллельна колебаниям волны М2). Прямые А1А1 и В2В2 взаимно
перпендикулярны.
На прямых А1А1 и В2В2 по обе стороны от S отложим в одном и том же
произвольном масштабе величины показателей преломления n1 и n2 (n1
откладываем по А1А1, n2 – по В2В2).
В результате получаем четыре точки А1, А1, В2, В2.
Рассматривая волны, идущие по другим направлениям, мы будем получать
новые четырехточия.
Рис. 1. Построение оптической индикатрисы
Теоретически доказано, что поверхность, обнимающая все указанные
четырехточия, представляет собой либо трехосный эллипсоид, либо эллипсоид
вращения, либо шар. Эта поверхность и носит название оптической
индикатрисы. Оптическая индикатриса дает возможность определить для волн
любого заданного направления ориентировку колебаний и величины
соответственных показателей преломления. Величины этих осей дают в
определенном масштабе показатели преломления. В частном случае сечение
индикатрисы является окружностью. Это показывает, что световые волны,
распространяющиеся в заданном направлении, не испытывают двупреломления.
Рассмотрим отдельно все три указанные типа оптической индикатрисы.
Высшая категория. Кристаллы кубической сингонии являются, как уже
указывалось выше, оптически изотропными. Лучи здесь идут с одинаковой
скоростью и, следовательно, обладают одним показателем преломления.
Соответственно этому, оптическая индикатриса в кристаллах кубической
сингонии – шар.
Охарактеризовать шаровую индикатрису можно лишь при помощи одной
величины – радиуса шара. Радиус шара выражает показатель преломления.
Следовательно, характеристика оптической индикатрисы кристаллов кубической
сингонии заключается лишь в одной константе – показателе преломления n.
Средняя категория. Кристаллам средних сингоний (гексагональным,
тетрагональным и тригональным) соответствует оптическая индикатриса в виде
эллипсоида вращения.
Поверхность эллипсоида вращения можно получить, путем вращения эллипса
вокруг одной из его осей (рис. 2). При этом получаются два рода эллипсоидов
вращения (рис. 3).
Рис. 2.Оптическая индикатриса кристалла низшей категории (трехосный
эллипсоид)
Рис. 3.Оптические индикатрисы для
кристаллов средних сингоний
а – положительного; б - отрицательного
Первые (вытянутые) эллипсоиды соответствуют оптически положительным, а
вторые (сплющенные) – оптически отрицательным кристаллам.
В эллипсоидах вращения круговые сечения располагаются перпендикулярно
оси вращения. Все другие их сечения эллипсами.
Кристаллы средних сингоний обладают лишь одним единичным направлением,
совпадающим с единственной осью высшего наименования. В свою очередь,
соответствующая им оптическая индикатриса, имеющая форму эллипсоида
вращения, также обладает лишь одним единичным направлением, совмещенным с