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.
0 komentar:
Posting Komentar