Кристалдардың оптикалық қасиеттерін микроскоппен анықтау

Сыну көрсеткіштерін өлшеу

Мұның бірнеше тәсілдері бар. Соның ішінде ең жеңілі иммерсия тәсіліне, басқаша айтқанда, сұйыққа батыру тәсіліне тоқталайық. Мөлдір кристалды сұйық затқа батырғанда, сұйық пен кристалдың жапсарында ақ жолақ (Бекке жолағы) пайда болса, олардың сыну көрсеткішінің екі түрлі болғаны. Егер кристалл мен оны батырған сұйықтың сыну көрсеткіші бірдей болса, олардың арасындағы жапсары керінбейді. Кристалдың сыну кнрсеткішін елшеу осыған негізделген. Ал сұйықтың сыну көрггі кішін оп-оңай табуға болатындығы бұрыннан мәлім. Сыну көрсеткіші белгілі әр түрлі сұйық заттарды эталон (өлшеуіш) ретінде алып, кристалдың сыну көрсеткішін соған салыстырып табуға болады. Мысалы, сыну көрсеткіші 1,4-тен бастап 1,8-ге дейінгі 80—100 түрлі сұйықты алатын болсақ, олардың қатар тұрған екеуінің арасындағы сыну көрсеткішінің айырмасы мыңдық бөлшектермен ғана өлшенеді (<math>\frac{1,8+1,4}{100}=0,004</math>). Бұл кристалдың сыну көрсеткішін едәуір дәл анықтауға болады деген сөз. Ол үшін сұйық зат пен кристалдың қайсысының сыну көрсеткіші көп екенін білу қажет. Оны білу үшін ақ жолақтың (Бекке жолағының) қалай қарай ығысқандығын микроскоп арқылы бақылау керек. Сыну көрсеткіші өлшенетін кристалдың азғана ұнтағын шыны бетіне салып, оның үстіне сыну кврсеткіші салыстырылатын сұйықтың тамшысын тамызады да, бетін жұқа шынымен жауып, оны микроскоптың үстелшесіне қойып қарайды. Егер микроскоп тубусын винті арқылы аз кетергенде ақ сызық кристалға қарай жылжыса, онда оның сыну көрсеткіші сұйықтікінен көп болғаны. Егер керісінше, микроскоп тубусын жоғары көтергенде ақ сызық кристалдан сұйыққа қарай ауысса, онда кристалдың сыну көрсеткіші сұйықтікінен аз болғаны. Сонымен кристалдың сыну көрсеткіші екі сұйықтың сыну көрсеткішінің біреуінен (n₁) кәп, ал екіншісінен (n₂) аз болса, онда кристалдың сыну көрсеткіші мынаған тең: <math>N=\frac{n_1+n_2}{2}</math>

Кристалдың басқа оптикалық қасиеттерін анықтау

Ең алдымен кристалдың оптикалық изотроптығы мен анизотроптығын айырайық. Ол үшін микроскоптың екі николін (анализаторы мен поляризаторын) бір-біріне перпендикуляр қоямыз; оны айқас николь дейді. Сонымен, айқас николь дегеніміз — поляризатордан шыққан сәуленің жазықтық бағыты анализатордың сәуле өткізу жазықтығына перпендикуляр болады. Демек, оның бірінен өтіп поляризацияланған сәуле екіншісінен өтпейді, сондықтан микроскоп қараңғы болып көрінеді.

Микроскоп арқылы қарауға арналған тау жынысынан немесе минералдан жасалған жұқа пластинка шлиф деп аталады. Шлифтың жұқалығы 0,02—0,03 мм шамасы болу керек. Оны, сынып қалмас үшін, шынының арасына желімдеп қояды. Зерттелетін шлиф затты ұстап тұратын болғандықтан астыңғы үлкен шыны заттық шыны, үстіңгі кішкенесі жамылғы шыны деп аталады. Минералды зерттеу үшін осы шлифты микроскоп үстелшесіне қойып қарайды. Егер зат изотроп болса (шыны немесе куб сингониялы кристалл болса), онда айқас никольді микроскоп, үстелше мен шлифты қалай айналдырсақ та қараңғы қалпында болады. Егер шлифтағы зат анизотропты болса, онда микроскопта жарық пайда болады. Сонымен, жарықтың болу-болмауының өзінен-ақ заттың анизотроптық немесе изотроптық қасиетін анықтауға болады. Өйткені поляризатордан шыққан сәуле анизотроп кристалл ішінде езінің тербелу бағытьы өзгертіп, анализатордан ететін болады. Егер сәуленің поляризатор мен кристалл ішіндегі тербелу бағыты бірдей болса, онда сәуле анализатордан өтпейді де, микроскоп қараңғы күйінде қалады. Демек, кристалдардың микроскоптағы бағытына қарай жарық сәуленің көрінетін де, өшетін де қалпы болады екен.

Кристалдан еткен жарықтың өшу бағытын білу арқылы оның қай сингонияға жататындығын анықтауға болады. Сондықтан оның ешу бұрышын өлшейді. Өшу бұрышы дегеніміз — жарық өшкен кездегі кристалдың белгілі бір бағыты (мысалы, қыры) мен бір никольдің тербелу бағыты арасындағы бұрыш. Өшу бұрышы 0° немесе 90° болса, оны түзу өшу дейді, ал бұл екеуінің аралығындағы өшу бұрышын қиғаш өшу дейді. Бұл бағыттарды микроскоптың окулярі мен никольде керілген жіп және үстелшенің шетіндегі градусқа белінген шкала арқылы өлшейді. Никольдің тербелу бағытын көрсететін сызықтың екі жағында ешу бұрышы бірдей болса, ол симметриялыщ өшу деп аталады. Оптикалық бір осьті кристалдар түзу өшеді. Симметриялық өшу бұрышы 45° болса, ол тетрагондық сингонияға, ал 30 және 60° болса, ол генсагондық сингонияға жатады.

Екі осьті кристалдарды алатын болсақ, онда ромбылық сингония түзу немесе симметриялық ешеді; моноклиндік сингония аралас (түзу де, қиғаш та) өшеді; триклиндік сингония ылғи қиғаш өшеді. Кристалдардың бірсыпыра оптикалық белгілерін анықтау үшін кебінесе кварң сына мен гипс пластинка қолданылады. Бұл жабдықтар микроскоп тубусындағы У-мен көрсетілген тесік саңлауға қойылады.

Кварц сынаның үшкір бұрышы жарты градус шамасындай. Кварңтың оптикалық осі сынаның қысқа жағына параллель. Сынаның астыңғы табанында n_g ендік (көлденең), n_m бойлық сызық орналасқан. Сынаның қалың жері объективке сұғынған сайын иитерференция күшейіп, заттың түсі айқындала береді. Ұзынша кристалды микроскоп үстелшесінің үстіне қойып, кварц сынаны оның бойымен жарыстыра қойсақ, оңқай кристалдардың түстері солғындайды да, солақайдікі айқындала береді. Кварц сынаныц осьтері қалай орналасқандығын және 66-суретте жарықтың шыны призмада қандай спектрге бөлінгендігін еске алсақ, онда интерференция тұстерінің өзгеруі тусінікті болады.

Өзінің жігі бойынша жарылған гипс пластинканы да кварц сына сияқты пайдаланады. Шлифтан оптикалық осі кәлденең кесілген кристалды тауып, оны гипс пластинка арқылы қарайды. Егер гипс пластинканың бойындағы екі сай (екі квадрант) қызыл түске боялып, оған кәлденең тұрған екі жағындағы квадрант көк түске боялатын болса, ол кристалл оптикалық оңқай, ал керісінше боялса, ол кристалл солақай болады. Кристалдардың жіктестігі, қоспақтары және басқа белгілері микроскоп арқылы зерттеледі. Кристалдардың табиғи түстері бір николі бар немесе николі жоқ микроскоп арқылы қарағанда да байқалады. Микроскоптың үстелшесін айналдырғанда кристалдың түсі өзгеретін болса, ол плеохроизм қасиеті бар кристалл болғаны.

Кристалды шоқталған жарық арқылы зерттеу

Бір нүктеге жиналып топталған, сол нүктеден конус лішіндес болып тараған жарықты шоқталған жарық дейміз (56-сурет). Шоқталған жарық арқылы кристалдың оптикалық бір немесе екі осьті екенін айыруға болады. Бұл зерттеуде әте әдемі, кемпірқосақ шұғыласындай боялған шеңберлі фигуралар көрінеді.

Шоқталған жарық алу үшін микроскоптағы екі линзаны (Лазо және Бертран линзаларын) пайдаланады. Микроскоптың никольдері айқасқан және ол күшті үлкейтетін болуы керек. Егер оптикалық бір осьті кристалдың осіне перпендикуляр тілінген шлифты алып қарайтын болсақ, ол изотроп зат сияқты, айқасқан никольде қараңғы болып көрінеді. Егер кристалды линзалардың сондай қалпында шоқталған жарық арқылы қарайтын болсақ, онда түрлі түсті шұғылалы шеңберлердің ортасында айқасқан қара қоңыр крест керінеді (82-сурет). Бұл фигура микроскопты қалай айналдырсақ та өзгермейді.

Оптикалық екі осьті кристалды сол екі осіиің арасындағы сүйір бұрыштың биссектрисасына перпендикуляр қиып қарайтын болсақ, 83-суретте көрсетілгендей, қос көзді сызықтар мен екі тырнақша сияқты қара сызық көрінеді. Микроскоп үстелшесін айналдырғанда бұл фигуралар аздап өзгеріп, бірде ортасы қара креске айналып, .бірде екі тырнақша сызық парабола түрінде шетіне қарай жылжитын болады. Осы айтылған фигуралардың түсінігін аздап көрсету үшін бір осьті кристалдарда шоқтанған жарықтың қалай тарайтын схемалары 84—85-суреттерде көрсетілген. 84суретте бір осьті кристалда болатын жарық толқынының конустары, 85-суретте екі осьті кристалда болатын жарық толқынының конустары келтірілген.

Шлифты қалаған бағытқа қойып бақылау үшін жасалған ерекше жабдықты Федоров үстелшесі деп атайды. Оны арнаулы оқу құралдарынан оқып үйренуге болады.

{{#invoke:Message box|ambox}}{{#if:||{{#if:|[[Санат:Еш медиа файлы жоқ мақалалар/{{{1}}}]]|}}}}

{{#invoke:Message box|ambox}}{{#if:||{{#if:||}}}}