MINERAL OPTIK

MINERAL OPTIK Mickey E. Gunter Departemen Geologi dan Teknik Geologi University of Idaho, Moscow, Idaho I. Cahaya II. Mikroskop polarisasi cahaya dan sampel geologi III. Bias indeks dan pengukurannya GLOSARI anisotropik mineral: mineral dengan lebih dari satu pokok bias indeks. birefringence: Perbedaan matematis antara yang terbesar dan indeks refraksi terkecil untukanisotropik mineral. biaksial mineral: mineral dengan tiga indeks bias utama dan dua optik sumbu. indicatrix adalah sebuah triaxial ellipsoid. dispersi: Perubahan properti optik dengan panjang gelombang. indicatrix: Permukaan tigadimensi yang menggambarkan variasi indeks bias dengan hubungan getaran arah cahaya insiden. isotropik mineral: mineral dengan indeks bias yang sama terlepas dari arah getaran. Indicatrix adalah sebuah bola. optik kelas: Salah satu dari lima kelas mungkin (indicatrices berbeda) untuk yang mineral dapat dimasukkan: isotropik, uniaksial + / -, Atau biaksial + / -. optik orientasi: Hubungan antara mineral's sumbu kristalografi dan optik indicatrix. pleochroism: Sifat menunjukkan warna yang berbeda sebagai fungsi arah getaran INDEKS Untuk isotropik-n mineral, untuk mineral uniaksial - e dan w, untuk mineral biaksial - a, b, dan g. uniaksial mineral: mineral dengan dua indeks bias pokok dan satu sumbu optik. indicatrix adalah yg tersebar luas atau oblate ellipsoid. MINERAL OPTIK studi tentang interaksi cahaya dengan mineral, paling sering terbatas pada cahaya tampak dan biasanya lebih lanjut terbatas pada mineral non-opak.. Aplikasi yang paling umum dari mineralogi optik adalah untuk membantu dalam identifikasi mineral, baik di bagian batuan tipis atau individu mineral butir. aplikasi lain terjadi karena optik sifat-sifat mineral yang berhubungan dengan kimia kristal mineral,misalnya, komposisi kimia mineral itu, struktur kristal, order / gangguan. Dengan demikian,hubungan ada, dan korelasi yang mungkin antara mereka dan beberapa properti optik. I.CAHAYA A. Teori cahaya Cahaya dapat dianggap baik sebagai fenomena gelombang (Teori elektromagnetik) atau fenomenapartikel (teori kuantum), tergantung pada proses fisik yang diteliti. Dalam mineralogi optik kedua bentuk cahaya yang digunakan untuk sepenuhnya menjelaskan interaksi cahaya dengan mineral.Kisaran dan warna cahaya tampak yang didefinisikan dalam istilah panjang gelombang: ungu(390-446 nm), indigo (446-464 nm), biru (464-500 nm) oranye, hijau (500-578 nm), kuning (578-592nm), (592-620 nm), merah (620-770 nm). Dalam mineralogi optik arah propagasi disebut sebagaijalur sinar dan arah transfer energi sebagai arah getaran. The geometris hubungan antara jalan cahaya, arah getaran, dan mineral merupakan satu bagian utama dari optik studi tentang mineral, Hasildari teori gelombang yang digunakan untuk menjelaskan bagaimana cahaya yang dibiaskan oleh mineral. Sebuah uraian dari interaksi foton dengan elektron ikatan dalam mineral dapat digunakanuntuk menjelaskan fenomena seperti indeks bias, warna, dan pleochroism, dan untuk menginterpretasikan paling spektroskopi studi. B. POLARISASI CAHAYA Teori elektromagnetik cahaya digunakan untuk menjelaskan polarisasi fenomena. Ada empat jeniscahaya terpolarisasi: acak, pesawat, lingkaran dan elips. pesawat terpolarisasi adalah bentuk yangpaling penting bagi Studi mineral. Namun, bentuk lingkaran dan elips menjadi penting dalam studilebih lanjut. pesawat terpolarisasi cahaya digunakan untuk studi anisotropik kristal karena getaranarah cahaya dapat dibuat sejajar dengan arah tertentu dalam kristal. POLARISASI CAHAYA MIKROSKOP DAN SAMPEL GEOLOGI mineral ditempatkan untuk pengamatan di pesawat terpolarisasi cahaya. Sampel mungkin diputarsehingga cahaya terpolarisasi akan bergetar sepanjang arah yang berbeda dalam kristal. Polarizerlain, di sudut kanan ke polarizer rendah, dapat dimasukkan dan ditarik dari mikroskop. Ketika atas polarizer dimasukkan, sampel mineral sedang dilihat antara menyeberang polarizer. Dengan tidakada sampel atau isotropik yang hadir, tidak cahaya akan terlihat karena polars disilangkan. Namun,jika acak mineral anisotropik berorientasi dimasukkan, kristal akan muncul dan akan hilang(gelap) setiap 90 ° rotasi panggung. Pada dasarnya, yang PLM tidak lebih dari dua lembar polarizer arah getaran yang tegak lurus dengan kemampuan ditambahkan ke memperbesar gambar. Jugaditunjukkan pada Gambar 2 adalah sebuah aksesori yang dibuat dari berbagai jenis pelat anisotropikyang dapat dimasukkan ke dalam cahaya kereta api. Pengamatan dilakukan sebelum dansesudah penyisipan pelat ini memberikan informasi berharga mengenai karakteristik optik mineral yang diteliti. Sistem lensa Sub memberikan dua tipe dasar cahaya ke sampel. Untuk pencahayaanorhtoscopic, sinar cahaya yang meninggalkan Sub sistem lensa sejajar dengan sumbu optikmikroskop. Ini adalah "Normal" melihat kondisi. Dalam pencahayaan conoscopic, sinarmeninggalkan Sub-sistem tidak lagi paralel tetapi merupakan kerucut terbalik yang titik (fokus) adalah pada sampel. Conoscopic pencahayaan digunakan untukamati angka gangguan mineral. Dari angka-angka ini kristal sistem mineral biasanya dapat didirikan, dengan demikian, angka-angka ini sangat membantu dalamidentifikasi mineral. Ada tiga jenis sampel umumnya belajar di PLM di geologi. (1) Bubuk mineraldalam kisaran ukuran 0,07-0,15 mm untuk digunakan dalam metode perendaman. (2) kristaltunggal mineral sekitar 0,03-3,0 mm untuk digunakan pada tahap poros. (3) sayatan tipis bagian, dibuat dengan memotong, menggiling, dan polishing sepotong batu terpasang pada slidemikroskop untuk ketebalan 0,03 mm. Tipis bagian yang jauh yang paling umum menggunakanmineralogi optik di geologi. Mereka digunakan oleh petrologists untuk mengidentifikasimineral ini, tekstural mereka hubungan, untuk mengklasifikasikan batuan, dan untukmencari mineral untuk microprobe analisis. INDEKS BIAS DAN USAHA PENGUKURAN A. Indeks bias Indeks bias (n) adalah properti fisik dari mineral matematis didefinisikan sebagai: n = VV/VM dimana, n = indeks bias mineral vv = kecepatan cahaya dalam ruang hampa vm = kecepatan cahaya dalam mineral Ada tiga poin penting yang diperoleh dari pemeriksaan Persamaan (1) Indeks bias vakum adalah 1,0. (2) Indeks bias adalah unitless nomor. (3) Karena kecepatan cahaya tidak bisa melebihi yang di kekosongan (3x108 m / s), indeks bias bahan lebih besar dari 1. B. Cahaya bias cahaya bergerak melalui kristal dengan insiden dan memancarkan sinar berikut Hukum Snell, matematis ditulis: ni sin (q1) = sin (t) nt sin [q 2] dimana, ni = indeks bias media insiden nt = indeks bias media transmisi q1 = sudut datang q2 = sudut transmisi atau pembiasan Sebagian besar ilmu optik fisik dan ray tracing didasarkan pada formula. Dengan menganalisisPersamaan 2 berikut ini dicatat. (1) Setiap sinar di kejadian normal ke bahan indeks bias yang berbeda akan ditransmisikan tanpa penyimpangan apapun (2) Bila baik insiden dan media transmisi memiliki indeks bias yang sama, insiden dan sudut transmisi adalah sama. (3) Untuk kasus umum, ketika sudut insiden tidak 0 ° dan indeks bias untuk dua bahan yang tidak sama,sinar dibiaskan dansudut bias dapat ditemukan dari Persamaan 2 (4) Ada beberapa sudut di ray insiden yang dibiaskan pada sudut 90 °, ini dinamakan bias total dan digunakan dalam refractometery untuk menentukan indeks bias yang tidak diketahui . Sudut di mana total refraksi terjadi disebut sudut kritis. Setiap sinar insiden, sebelum sudut kritis tercapai,tercermin serta sebagian ditransmisikan. Untuk komponen tercermin, sudut refleksi sama dengan sudut datang.Untuk kedua sinar intensitas dan sifat polarisasi juga dapat dihitung (Gunter, 1989). Hukum Snellditaati oleh semua bahan isotropik, namun tidak ditaati untuk orientasi acak material anisotropik. C. Dispersi Indeks bias dari suatu bahan tergantung pada panjang gelombang ringan dan dapat ditulis secara matematis: n = f (y) dimana, n = indeks bias mineral y = panjang gelombang cahaya Perubahan indeks bias adalah dispersi. Kurva berani memiliki lereng curam dan menunjukkan sebuah dispersi yang lebih besar daripada kurva ringan. Secara umum, dispersi dari cair lebih besar daripadayang solid. Juga, secara umum, semakin tinggi indeks bias bahan semakin tinggi dispersi. Untukpengukuran optik kuantitatif perlu mencari matematika sesuai dengan data. Beberapa hubungan,baik teoritis dan empiris, telah diusulkan untuk mengkuantifikasi hubungan di Persamaan3.Persamaan Cauchy (Persamaan 4) adalah salah satu seperti persamaan. n = C 1 + c2/y3+c3/y4 dimana, n = indeks bias y= panjang gelombang cahaya Cn = nilai yang diperoleh dari regresi Pelangi, diciptakan dari tetes hujan, atau prisma kaca akrab contoh dispersi. Indeks bias air, atau kaca,menurun dengan panjang gelombang. cahaya putih terdiri dari panjang gelombang cahaya yangberbeda, dan setiap panjang gelombang memiliki indeks bias yang berbeda. Penerapan HukumSnell (Persamaan 2) menunjukkan bahwa sudut yang berbeda bias terjadi untuk berbagai warna cahaya.Dengan demikian, karena optik dispersi dan geometris dari Hukum Snell, warna pelangi yangmudah dipahami. Lampu merah, dengan indeks bias terendah, dibiaskan paling sedikit dan terjadipada luar pelangi. cahaya Violet, dengan indeks bias tertinggi, adalah dibiaskan yang paling danterjadi pada bagian dalam pelangi. D. Pengukuran indeks bias Ada dua metode umum untuk mengukur indeks bias transparan senyawa: (1) pengukuran langsung dari sudut refraksi sebagaimana ditemukan dalam Hukum Snell (2) perbandingan yang tidak diketahui indeks bias bahan untuk yang dikenal. Metode pertama adalah rutin digunakan untuk menentukan indeks bias cairan dan sampel padat yang lebih besar (Lebih besar dari 1 mm) dan telah dibahas di atas, dengan rincian di bawah ini, pada Surat aplikasi untuk sampel anisotropik. Sedangkan metode yang terakhir ini lebih biasanya digunakan untukmenentukan indeks bias sampel kecil (Kurang dari 1 mm). Metode perbandingan dikembangkanawal ini abad dan telah menjadi dikenal sebagai metode perendaman. Dalam hal ini metode sampel padat indeks bias diketahui ditempatkan dalam cairan indeks bias diketahui. Denganpengamatan mikroskopis, dijelaskan kemudian, cairan tersebut adalah "disesuaikan" sampaiindeks bias yang cocok dengan yang padat, sehingga menentukan indeks bias yang tidakdiketahui. Metode perendaman bekerja atas dasar pembiasan cahaya sinar sebagaimanadidefinisikan dalam UU Snell. Ketika indeks bias (nl) cair dan padat (n) adalah sama, tidak ada bias dari sinar cahaya, pada dasarnya membuat sampel tidakkelihatan (orang tak terlihat memiliki kemampuan untuk mengubah indeks bias nya dengan udara,sehingga menjadi tidak terlihat, tetapi bagaimana dia lihat?). Ketika ada perbedaan besar antara indeks bias sampel dan cair, cahaya dibiaskan saat memasukkan dan meninggalkan padat. Pembiasangelombang ini membuat sampel terlihat. Kata "bantuan" digunakan untuk semi-kuantitatifmenandakan perbedaan antara indeks bias padat dan bahwa dari cairan. Sampel pada ataudekat pertandingan yang memiliki relief rendah, sementara mereka jauh dari pertandingan memilikirelief tinggi. Ketika ns nl sampel memiliki reliefnegatif. mineral diamati dalam sayatan tipis . Mineral dalam sayatan tipis dengan indeks bias dalam+ / - 0,04 akan memiliki rendah positif / negatif. Mineral dengan indeks bias dalam kisaran + / -0,04-0,12 akan telah positif / negatif bantuan, sementara mereka dengan indeks bias di atas + / - 0,12akan memiliki tinggi positif / negatif. Metode garis Becke adalah teknik yang paling umumdigunakanuntuk menentukan pertandingan antara nl dan ns di metode perendaman. Kristal direndam dalam cairan antara slide kaca dan sebuah coverslip. Setelah memperoleh pandangan terfokuskristal di bawah mikroskop dalam polikromatik cahaya, mikroskop sedikit de-difokuskan oleh rakyang tahap ke bawah. Dua garis, satu terang dan gelap, muncul di sekitar gandum batas. Bergerakgaris cahaya Becke ke materi yang memiliki indeks bias lebih besar. Metode ganda-variasimerupakan perbaikan tersebut di atas teknik. Dengan itu, dan observasi hati-hati, indeks biasdapat diperoleh dengan akurasi dan presisi dari + / - 0.0001. The "ganda" berasal dari kontrolmicroscopist sudah berakhir kedua panjang gelombang cahaya dan temperatur dari cairan. indeks bias menurun dengan panjang gelombang. Dalammetode ini monochrometer yang digunakan dan pnjang gelombang yang tepat di mana garis Becke bisa menghilang ditemukan. Juga, indeks biasberkurang dengan meningkatnya suhu. Untuk bahan perubahan ini secara matematis ditulis sebagaidn / dt. Dn / dt untuk cairan adalah beberapa kali lipat lebih besar dari padatan. Dengan meningkatkan suhu suatu derajat celcius beberapa cairan, yang besar terjadi perubahan dalam indeksbias, sementara indeks bias dari kristal tidak signifikan berubah. Dengan membuat pertandinganbeberapa panjang gelombang yang berbeda suhu, ketepatan penentuan indeks bias meningkat. Ini adalah metode yang dipilih, ditambah dengan penggunaan poros tahap (dibahas dibawah), untuk mendapatkan data optik yang akurat dan tepat pada kristal tunggal.