Показатель прсломлетя и связанные с ним ре. зьеф и шагреневая поверхность

Шагреневая поверхность от французского chagrin мягкая шероховатая кожа, выделываемая из шкур животных. Эготэф (])ект шероховатости поверхности минералов в шлифах возникает в результате явлений преломления лучей света на границе двух сред с разными показателями преломления. В шлифах, где поверхносп, минералов заливается «канадским» или пихтовым бальзамом и закрывается покровным стеклом, одной из таких средявляегся бальзам с известным показателем преломления равным 1,536.

Поверхносп" минералов в шлифах не идеально гладкая, а шероховатая, т. е. представляет собой ком бинацшо огромного числа бугорков и ямок, что и предопределяет ход лучей света, пересекающих границу минерала или вулканического стекла с бальзамом. Поскольку нижняя поверхность исследуемых объектов только усложняет ход лучей, практически не изменяя конечного эффекта на их выходе из шлифа, то мы рассматриваем лишь ход лучей на верхней границе минерал (вулканическое стекло)* - бальзам.

Эффект шагреневой поверхности резче проявляется при прикрытой anq) — турной диафрагме, создающей условия большей параллельности лучей света, входящих в минерал. Если показа тель преломления минерала будет равен показателю преломления бальзама, то, естественно, создается оптически однородная среда минерал-бальзам, в которой на реальной границе д вух сред лучи не будут испытывать преломления, поэтому поверхность минерала будет освещена равномерно (рис. 10 а)

Если показатель преломления минерала больше, чем у бальзама, то возникает иная картина. Вточках, где лучи подходят nepnei щикуляр! ю к ipai вп с раз;

Рис. 10. Схема прохождения лучей света через границу минерала и канадского бальзама. а — показатели преломления минерала (п_ж) и канадского бальзама (п_кб) равны; б — показатель преломления минерала выше, чем у канадского бальзама; в- показатель преломления минерала ниже, чем у канадского _бальзама. Шагреневая поверх" юсть появляется в случаях бив._.

?Далее при использовании термина «минерал» в этом разделе подразумевается и вулканическое стекло, как один нзкомпонагтов горной породы.

дела да ух сред, а это вершины бугорков и перешба дна ямок, лучи не испытывают преломления при любых разностях показателей преломления. На склонах бугорков лучи пересекают rpai шцу раздела под утлом и преломляются, отклоняясь в сторону более плотной среды, т. е. с большим показателем преломления, и фокусируются над вершинами бугорков, создавая ярко освещенную точку. По отношению к ямкам свет рассеивается, ослабляя их освещенность (рис. 10 б) Эготкоггграстразноосветценных’гочеки воспринимается нашим глазом как эффект шероховатости. Чем больше разню^{показателей} преломления минерала и бальзама, тем резче проявляется этот эффект.

Если же показатель преломления минерала меньше, чем у бальзама, то ярко освещенные точки будут над ямками, а бугорки — затемнены (рис. 10 в). Эффект шероховатости будет воспрш шматься i гашим глазом, как и в предыдущем случае, в зависимости от абсолютной разносит показателей преломления двух сред, независимо от их знака. Однако для диагностики минерала важно знать знак разности показателей преломления минерал-бальзам, что определяет знак рельефа минерала. Раьефом минерала называется относительная выпуклость или вогнутость минерала на фоне бальзама. Опытный i лаз различает рельеф поломсите.чьный, когда показатель преломления минерала значительно больше, чем показатель преломления окружающей среды бальзама, зерно кажется выпуклым, выше общей поверхности шлифа; рельеф отрицательный, когда показатель преломления минерала меньше показателя преломления бальзама, т. с. зерно кажется ниже общей поверхности шлифа. Однако такое восприятие является сугубо субъективным и может бьпъ ошибочным. Об ьективно знак рельефа определяется с помощью световой полоски Бекке.

Появление подвижной световой полоски на границе двух сред впервые было установлено О. Машке (O.Mascke) в 1880 г., описавшим также возникновение дисперсионного эффекте на такой границе в некоторых случаях. Однако в практику мит^)алого-петрографических исследований горных пород и минералов под микроскопом метод использования световой полоски вошел лишь после повторного о перытия этого явления Ф. Бекке (F.Bekke) в 1893 г., и световая полоска была названа его именем. Появление световой полоски обязано свойству световых лучей испытывать полное внутреннее отражение на границе двух сред с разными показателями преломления. На рисунке 11 показан ход лучей, падающих на границу раздела двух сред, для которых принимаем условие, что п{>п₂.

Луч 7, падающий на границу раздела со стороны с меньшим показателем преломления, пересечет границу и войдет в среду с большим показателем преломления. И все другие лучи из п₂ будут всегда преломляться в сторону более плотной среды n_h т. к. в этой комбинации при любых углах падения не произойдет полного внутреннего отражения.

Рис. 1У. Ход лучен, падающих на границу раздела двух сред с различными показателям i преломления. Линин а, б и^{отражаютпоследовательный} подъем фокальной плоскости и смещение полоски Бсккс в сторону среды с большим показателем преломления (/!/).

Луч 2, падающий на границу раздела со стороны среда с большим показателем преломления с углом падения меньше предельного, пересечет границу и войдет в сред}' п₂, испытав при этом преломление, отклоняясь от прямолинейного пути в сторону к более плотной среде п, (см. рис. 11, лу ч-)?

Лучи 2, 5 на этом же рисунке падают под утлом больше предельного и поэтому испьиывают полное внутреннее отражение отграницы со средой, обладающей меньшим показателем преломления. Таким образом, лучи У, 2, -У, 5, 6 выходят из минерала с n_h создавая более яркий пучок света со стороны среды с большим показателем преломления.

Если объектив микроскопа точно сфокусирова л, на минерал, то светлая полоска совместится с реальной границей рассматриваемых двух сред (рис. 11, плоскость а). При подъеме фокальной плоскости, т. е. при увеличении фокусного расстояния между' объективом и препаратом, световая полоска будет перемещаться в сторону среды с большим показателем преломления (см. рис. 11, плоскости б, в).

Если фокальная плоскость опускается ниже препарата, то световая полоска Бекке перемещается в сторону среда с меньшим показателем преломления, что обязано фиксации мнимого изображения светового пучка, реально уходящего вверх от препарата.

Чтобы четче наблюдалась световая полоска, необходимо отсекать лучи, падающие на границу раздела под большим утлом. На рисунке 11 лучи У и 2 могут ослабляй" эффект световой полоски, а поэтому мы прикрываем диафрашу, уменьшая днамегр светового пучка света, идущего в шлиф. Чем меньше разница по показателям преломления между сравниваемыми двум я средами, тем больше следует закрывать диафрагму.

Всетрисвойства минералов: шагреневая повфхносш>, рап>сф и показатель преломления жестко взаимосвязан ы, «по позволяете первым двум свойствам определять примерную величину показателя преломления, а зная последний, легко прелположшъ ожидаемые рельеф ишагреневую поверх! юстъ.

Взаимозависимость этих свойств сведена в таблицу 3, а их определение проводится следующим образом:

• 1. Находим зерно изучаемого минерала на границе с бальзамом.
• 2. Выключаем (А) и наблюдаем шагреневую поверхность (для минералов, обладающих плеохроизмом, при наблюдении шшреневой поверхности нужно ставить кристалл в положение минимальной густоты собственной окраски).
• 3. Прикрываем диафрагму (над поляризат ором) и снова фиксируем характер шагреневой поверхности. Делаем вывод о рельефе.
• 4. Изменяем фокусировку, поднимая и опуская фокальную плоскость (микрометренным винтом фокусировки либо винтом грубой фокусировки), и наблюдаем за движением полоски Бекке.

Если световая полоска Бсккс при подъеме (|юкальной плоскости идете бальзама на минерал, то у минерала показатель преломления больше, чем у бальзама и, следовательно, знак рельефа будет положительный. Если наоборотзнак рельефа отрицательный. Это вытекает из правила: при подъеме фокальной плоскости световая полоска Бекке перемещается в сторону сред ы с большим показателем преломления; при опускании фокальной плоскости полоска Бсккс перемещается в сторону среды с меньшим показателем преломления.

На границе двух соприкасающихся бесцветных минералов, обладающих близкими показателями преломления, возникает явление под крашивания минералов в зеленоватые и розоватые тона. Эго явление у мшюралов, погруженных в иммерсионную жидкость, наблюдал еще в 1872 г. О. Матке, но в петрографии эта методика закрепилась после работ В. Н. Лодоч] шкова (1887 1943) под названием дисперсионного эффекта Лодочникова. Бесцветный минерал, имеющий более высокий показатель преломления, в контакте с другим бесцветным минералом, более низко преломляющим, приобретает (без анализатора) светло-зеленоватую окраску. Бесцветный минерал с низким показателем преломления в окружении более высоко преломляющих минералов приобретает (без анализатора) розоватую окраску. Умение видеть эти о пенки особенно важно при наблюдении включений очень мелких зерен одного мшгсрала в другом, например мелких вростков плагиоклаза в калиевом полевом шпате (перлт пы) или, наоборот, калиевого полевою шпата в планюклазе (ai гшпер и пы). Помогаегэта методика и в некоторых случаях тонких q) aerai ши кваргщ с полевым 11 шагом.

Таблица 3.

Взаимосвязь показателя преломления, рельефа и шагреневой поверхности [Феногенов, 1997).

Часть I. Изучение прозрачных шлифов