Теоретическое обоснование

Наиболее часто используются поляризационные микроскопы марок МП-3 и МИН-10, описание которых приводится ниже. Другие марки микроскопов встречаются реже, но по своей конструкции близки либо к МП-3 (МП-2, МИН-4, МИН-5), либо к МИН-10 (МИН-8). Имеющиеся различия в конструкции этих микроскопов существенно не влияют на методику работы и, как правило, легко осваиваются.

Поляризационный микроскоп МП-3 состоит из штатива 1, осветительной системы II, столика III и тубуса 1V. (рисунок 1.1).

Штатив делится на две части: нижнюю (H) – массивную, неподвижную и верхнюю (B) - подвижную, на которой смонтированы все другие устройства микроскопов. Меняя угол наклона верхней части штатива относительно нижней можно установить микроскоп в удобное для исследователя положение и закрепить его при помощи стопорного винта.

Осветительная система П состоит из конденсора, поляризатора и зеркала.

Конденсор состоит из двух линз. Верхняя линза съемная - линза Лазо (L), применяется для получения сходящегося пучка световых лучей. При определении всех оптических констант минералов, за исключением осности и оптического знака, линза Лазо не используется и выводится из оптической системы микроскопа с помощью специального рычага 1, расположенного под столиком слева.

Нижняя линза конденсора располагается над поляризатором и направляет поток параллельных световых лучей на исследуемый объект.

Если колебания световых волн совершаются только в одной определенной плоскости, такой свет называется плоскополяризованным, или просто поляризованным.

Рисунок 1.1 – Поляризационный микроскоп МП-3

Важнейшим свойством оптически анизотропной среды является способность поляризовать свет – разлагать естественный свет на две волны (обе плоскополяризованные), электромагнитные колебания которых совершаются в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с различными скоростями и, следовательно, с различными показателями преломления. Это явление называется двойным лучепреломлением или двупреломлением.

Используя явление двупреломления, можно преобразовать свет естественный в плоскополяризованный. Для этого используется поляризатор (P) (призма Николя), который представляет собой кристалл исландского шпата, распиленный под определенным углом и склеенный канадским бальзамом.

Естественный световой луч (колеблется во всех направлениях), войдя в анизотропный кристалл исландского шпата, разлагается на два луча, плоскополяризованных, колеблющихся во взаимно перпендикулярных направлениях с разными показателями преломления (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 – Ход лучей через призму Николя

Один луч (колеблется в направлении, показанном точками, т.е. перпендикулярно к плоскости чертежа) преломляется и на границе с канадским бальзамом испытывает полное внутреннее отражение и гасится футляром николя.

Второй луч не испытывает преломления, свободно пересекает границу раздела сред и выходит из николя плоскополяризованным (направление колебания показано стрелками).

Скорость распространения света зависит от оптической плотности среды. При переходе света из одной среды в другую на границе раздела сред происходит изменение скорости света, что вызывает эффект преломления света.

Отношение скоростей света в воздухе (или пустоте) к скорости света в данной среде называется показателем преломления данной среды.

Над поляризатором располагается диафрагма, которая с помощью рычажка регулирует освещенность исследуемого предмета.

Зеркало (S) двустороннее, плосковогнутое, вращается вокруг двух осей. В большинстве случаев, особенно когда работают с осветителем, рекомендуется пользоваться вогнутым зеркалом. Отражаясь от зеркала, световые лучи попадают в поляризатор.

Вся осветительная система поднимается и опускается с помощью винта, расположенного под столиком микроскопа вертикально (S1).

Вращающийся столик III имеет лимб с градусными делениями и два нониуса для отсчета угла поворота с точностью до десятых долей градуса.

На столике с помощью пружин - "лапок" 2 укрепляется объект исследования - шлиф, представляющий собой плоскопараллельный срез горной породы или минерала толщиной 0,03 мм, помещенный между двумя стеклами - предметным и покровным. Пластинка горной породы или минерала склеивается со стеклами смолой пихты или канадской сосны (канадский бальзам). Канадский бальзам - это вещество с постоянным и известным показателем преломления (n = 1,537 или 1,54), бесцветное, прозрачное и обладающее способностью долго не раскристаллизовываться.

Шлиф устанавливается на столике покровным стеклом вверх.

Тубус 1V. В нижней его части с помощью щипцевого зажима 3 укрепляется объектив Ob.

Микроскоп МП-3 снабжен набором объективов. Hаиболее часто при петрографических исследованиях пользуются объективами, имеющими увеличение:

3,7 -кратное - для изучения структурных особенностей породы;

8 -кратное - при определении большей части оптических констант и для изучения морфологии минералов;

20 -кратное - для тех же целей, что и 8 -кратное, при изучении мелкокристаллических пород;

60 -кратное - при определении осности и знака минерала в сходящемся пучке световых лучей.

На оправе каждого объектива располагаются два центрировочных винта и фиксирующий штифт для правильного закрепления объектива в щипцовом устройстве.

Для установки объектива пальцами левой руки сжимают пружину щипцового устройства, а в правую руку берут объектив и надевают его на кольцеобразный выступ тубуса микроскопа, затем поворачивают объектив против часовой стрелки так, чтобы фиксирующий штифт вошел в прорезь зажима, и после этого отпускают пружину.

Над объективом в тубусе микроскопа вмонтирована подвижная колодка с анализатором ( A) - второе поляризующее устройство, аналогичное поляризатору. Некоторые оптические константы минералов определяются с выключенным анализатором.

В верхней части тубуса располагается подвижная планка с линзой Бертрана ( B), которая применяется при исследовании минералов в сходящемся пучке световых лучей. При определении констант в параллельном свете линзу Бертрана выключают.

Сверху в тубус микроскопа вставляют окуляр (Ok).

В специальном штативе располагается набор окуляров, имеющих 6-, 8-, 12,5- (или 17,5) - кратное увеличение.

В окуляре с 6-кратным увеличением имеется микрометрическая линейка, которая используется для измерения размеров микрообъектов. Цена минимального деления этой линейки с объективом 8-кратного увеличения равна 0,02 мм. В окулярах с 8- и 12,5- кратным увеличением имеются две тонкие взаимно перпендикулярные нити, пересекающиеся в центре поля зрения.