Направление, по которому свет не испытывает двупреломления, называется оптической осью. Кристаллы средних сингоний имеют одну оптическую ось, т.е. являются оптически одноосными.

Для характеристики оптической индикатрисы таких кристаллов достаточно ограничиться двумя величинами, а именно: половиной величины оси вращения эллипсоида и радиусом его кругового сечения.

Отмеченные величины выражают наибольший и наименьший показатели преломления кристалла – ng и np и численно равные им полуоси оптической индикатрисы Ng и Np.

В вытянутом (положительном) эллипсоиде вращения с осью вращения (главная ось симметрии кристалла) совпадает наибольшая ось индикатрисы (Ng). Наименьшая ось (Np) соответствует здесь радиусу кругового сечения.

И наоборот, в сплющенном (отрицательном) эллипсоиде вращения главная ось симметрии кристалла (ось вращения) отвечает наименьшей оси (Np), а наибольшая ось индикатрисы (Ng) соответствует радиусу кругового сечения (рис. 3).

Низшая категория. Оптические индикатрисы кристаллов низших сингоний (ромбических, моноклинных и триклинных) характеризуются эллипсоидами с тремя неравными взаимно перпендикулярными осями.

Эти три оси по величине отвечают трем разным показателям преломления - ng>nm>np и обозначаются Ng, Nm, Np (рис. 2). Каждая ось является единичным направлением и соответствует двойной оси симметрии эллипсоида, а плоскость, перпендикулярная оси – плоскости его симметрии.

Трехосный эллипсоид обладает двумя круговыми сечениями, проходящими через Nm. Перпендикулярно каждому круговому сечению проходит оптическая ось.

Значит кристаллы низших сингоний обладают двумя оптическими осями (ОА1 и ОА2), т. е. являются оптически двуосными. Обе оптические оси лежат в плоскости плоскость оптических осей (Ng Np). Когда биссектриса острого угла между оптическими осями совпадает с Ng, имеем оптически положительный кристалл, а при совпадении с Np, кристалл оптически отрицателен.

Рассмотрим ориентировку оптической индикатрисы в кристаллах низших сингоний. В трехосном эллипсоиде три неравные оси его (Ng, Nm, Np) являются тремя единичными направлениями эллипсоида.

С этими тремя единичными направлениями кристалла и должны совместиться три единичных направления (три оси) оптической индикатрисы (рис. 5).

В ромбических кристаллах также всегда присутствуют три взаимно перпендикулярные единичные направления, совпадающие или с тремя двойными осями симметрии или с нормалями к плоскостям симметрии.

Рис. 5. Ориентировка оптической

индикатрисы в ромбическом кристалле

Однако по внешнему виду ромбического кристалла нельзя определить, какая именно ось индикатрисы (Ng, Nm, Np) совпадает с тем или иным его единичным направлением.

Возьмем для примера кристалл в форме кирпичика или спичечной коробки. Здесь бросаются в глаза три серии разных по длине и взаимно перпендикулярных ребер. Тем не менее не следует предполагать, что параллельно наиболее длинным ребрам должна обязательно проходить наибольшая ось индикатрисы Ng. Также нельзя связывать средние и малые ребра кристалла с осями Nm и Np.

Точное решение вопроса об ориентировке оптической индикатрисы требует применения уже кристаллооптических методов исследования.

В кристаллах моноклинной сингонии всегда имеем одно характерное кристаллографическое направление, совпадающее с двойной осью (L2) или нормалью к плоскости симметрии (^Р) и совмещенное со второй кристаллографической осью. Это направление является единичным, и с ним всегда совпадает одна из трех осей (одно из трех направлений) оптической индикатрисы (Ng или Nm, или Np).

Две другие оси эллипсоида лежат в плоскости, либо перпендикулярной двойной оси (L2), либо параллельной плоскости симметрии. При этом они образуют некоторые углы с ребрами кристалла.

Величины таких улов являются характерными для каждого определенного вещества, кристаллизующегося в моноклинной сингонии. Вместе с тем для разных веществ они будут различными.

В кристаллах триклинной сингонии нет осей и плоскостей симметрии. Все направления единичны. Вследствие этого оптическая индикатриса может ориентироваться в каждом веществе, кристаллизующемся в триклинной сингонии, по-разному. Здесь важное значение имеют углы, образованные осями индикатрисы с ребрами кристалла.

Итак, при определении оптических свойств кристаллов низших сингоний необходимо прежде всего измерить три показателя преломления – ng, nm, np, являющиеся наиболее характерными оптическими константами, и определить, с какими кристаллографическими направлениями совпадают соответствующие им оси индикатрисы.

Для моноклинных и триклинных кристаллов, как указывалось, характерны еще углы между осями индикатрисы и ребрами кристаллов.

Кроме перечисленных оптических констант, необходимо также определять оптический знак кристалла и измерять острый угол между обеими оптическими осями. Этот угол обозначается 2V.

Если почему-либо показатели преломления непосредственно не измеряются, важное значение приобретает так называемая величина (сила) двупреломления (ng(наибольший показатель преломления) – np (наименьший показатель преломления)). Эта константа посредством кристаллооптических методов может быть определена и в тех случаях, когда величины показателей преломления ng и np остаются неизвестными.

Следует иметь в виду, что для лучей различного цвета (т. е. лучей, обладающих различными длинами волн) форма эллипсоида оптической индикатрисы в одном и том же кристалле может существенно меняться. В связи с этим изменяются и величины оптических констант. Это явление носит название дисперсии элементов оптической индикатрисы.

В кристаллах моноклинной и триклинной сингоний явление дисперсии отличается особенно сложным характером. В моноклинных кристаллах, как упоминалось, одна из осей индикатрисы всегда совпадает с L2 или с нормалью к Р, а две другие оси располагаются в перпендикулярной ей плоскости. В связи с тем, что в этой плоскости все направления единичны, обе оси индикатрисы для лучей различных длин волн могут занимать различное положение. В кристаллах триклинной сингонии все направления единичны, все три оси индикатрисы для лучей разных длин волн могут быть по-разному ориентированы в кристалле.

ГЛАВА 2. Устройство микроскопа и его поверки

2.1.УСТРОЙСТВО МИКРОСКОПА

Исследование оптических свойств минералов производятся при помощи поляризационного микроскопа. Наиболее распространенными являются отечественные микроскопы моделей МП и МИН.

Основными частями поляризационного микроскопа являются штатив, предметный столик, тубус, осветительное устройство и поляризационная система. Общий вид микроскопа представлен на рис. 7.

Штатив имеет подковообразное основание и вертикальный кронштейн, с которым при помощи шарнира и закрепляющего винта (11) соединена станина, или тубусодержатель (12). Благодаря такому устройству тубусу можно придавать любое наклонное положение при горизонтальном положении основания.