| Kromě lesku,
průhlednosti a barvy můžeme při určování nerostů využít ještě
některých dalších optických vlastností minerálů propouštějících
světlo, jako jsou index světelného lomu, optická izotropie či
anizotropie nerostů aj., které jsou velmi účinnou pomůckou při
určování např. jinak velmi těžko odlišitelných křemičitanů.
Ke zkoumání těchto vlastností jsou konstruovány speciální, tzv.
polarizační mikroskopy. Jde ovšem o přístroje velmi drahé, práce s nimi
je dost složitá a její popis se vymyká poslání této publikace. Proto
případné zájemce odkazujeme na speciální literaturu.
Pro naše účely při studiu optických vlastností nerostů vystačíme s tím
nejjednodušším školním mikroskopem, ke kterému si pořídíme dva menší
polarizační filtry.
Mikroskopický preparát připravíme tak, že malý kousek zkoumaného nerostu
rozdrtíme na pevné podložce nebo lépe v achátové misce a vzniklý prášek
vlhkým štětečkem přeneseme na podložní sklíčko do kapky vody a přikryjeme
krycím sklíčkem. Při prohlížení nerostu v mikroskopu si nejprve všimneme
jeho barvy, která - jak bylo uvedeno - je podmíněna absorpcí světla.
U tzv. izotropních minerálů, k nimž patří nerosty kubické soustavy a
látky amorfní a jež mají stejné fyzikální vlastnosti ve všech
krystalografických směrech, se šíří světlo všemi směry stejnou rychlostí
a rovněž absorpce světla je ve všech směrech stejná.
Stejné absorpční vlastnosti způsobují, že všechny pozorované úlomky
nerostu mají stejnou barvu. Jinak je tomu u tzv. anizotropních minerálů.
Zde je absorpce, a tudíž i barva, závislá na krystalografickém směru, a
proto v preparátu jednoho a téhož nerostu můžeme nalézt zrna zbarvená
různě podle toho, kterým směrem jsou k pozorovateli natočena. Tuto
vlastnost nazýváme mnohobarevností neboli pleochroismem. U některých minerálů můžeme změny barevnosti pozorovat na krystalu již pouhým okem, jako např. u cordieritu a turmalínu, u většiny je však zjistíme až pod mikroskopem. Pod kondenzor mikroskopu zařadíme polarizační filtr a druhý umístíme nad okulár, takže zorné pole mikroskopu bude co nejtmavší (dosáhneme toho otočením filtru nad okulárem). Zůstanou-li v zorném poli všechny úlomky izotropního nerostu tmavé, je nerost amorfní (skla, jantar, opál aj.) nebo náleží do krychlové soustavy (např. granát). Pokud alespoň část úlomků na tmavém poli svítí, je nerost anizotropní. Někdy si na úlomcích všimneme i vrstviček různých odstínů nebo střídání barevné a bezbarvé zóny. Je to tzv. zonálnost minerálů. Index světelného lomu určujeme na jemně rozdrceném nerostu, který dáme na podložní sklíčko a přikápneme imerzní kapalinu, o níž soudíme, že má obdobný index lomu jako zkoumaný nerost. Mikroskop silně zacloníme a zaostříme na preparát. Při rozostřování zvedáním tubusu mikroskopu se na okrajích sledovaných zrnek nerostu objeví bílý lem (tzv. Beckeho linka), který má tendenci přecházet do opticky hustšího prostředí. Má-li zkoumaný nerost vyšší index lomu než použitá imerzní kapalina, světlá linka vstupuje do nerostu, u drobných zrnek splývá a vytváří v nich světlý bod. Jsou-li v preparátu vzduchové bublinky, které mají nižší index lomu nežli kapalina, pozorujeme jev opačný, světlý lom při zvedání tubusu přechází na vnější stranu bubliny. To se děje i u nerostů, které mají nižší index lomu než použitá kapalina. Při snižování tubusu má jev obrácený průběh. Postupným užitím různých kapalin nalezneme relativní index lomu vůči indexu lomu těchto kapalin s dostačující přesností. Nemáme-li celou sadu kapalin, lze si vypomoci smíšením dvou imerzních kapalin. Některé imerzní kapaliny: olivový olej (index lomu n = 1,470), řepkový olej (n = 1,476), ricinový olej (n = 1,478), lněný olej (n = 1,486), benzen (n = 1,5), cedrový olej (n = 1,505), etylenbromid (n = 1,536), hřebíčkový olej (n = 1,537), nitrobenzen (n = 1,554), skořicový olej (n = 1,605),acetylentetrabromid (n = 1,636). |
Apart from lustre,
transparency and colour, which can usually be observed directly, some
other optical properties of minerals may be also used in their
identification, such as the index of refraction of light, the optical
isotropy or anisotropy of minerals, which are very important in the
determination, for instance, between silicate minerals of similar
appearance. A polarizing microscope is very useful for these
determinations, but is rather expensive and needs some expertise in its
use. Since the description of its application is beyond the scope of
this book, those interested in a more detailed study are referred to
more specialized literature.
For our purposes the simplest microscope equipped with" two polarizing
filters will be sufficient in the study of optical properties of
minerals.
On a solid plate or in an agate mortar a small fragment of the mineral
sample is crushed, and with a dampened brush some of the powder is
mounted on a slide in a drop of water and covered with the cover-slip.
The first thing to notice when examining a mineral under a microscope is
its colour. As was mentioned previously, it depends upon the absorption
of light by minerals. In isotropic minerals (ie those exhibiting
identical physical properties in all crystallographic directions, and
including minerals of the cubic system and amorphous substances), light
transmittance takes place in all directions with an identical speed;
also the absorption of light is the same in all directions. Isotropic
minerals therefore always have the same colour. In anisotropic minerals
the absorption of light as well as colour depends upon the
crystallographic directions. Therefore, the colour of mineral grains in
the same specimen can differ greatly when seen in transmitted light in
different directions. This property is called pleo-chroism.
In some minerals the change of colour may be seen by the naked eye, eg
cordierite and tourmaline. In the majority of minerals, however, it is
discernible only through a microscope. Under the microscope condenser
place a polarizing filter, and put another piece of foil above the
eyepiece so that the field of view is as dark as possible. If all
fragments of the isotropic mineral remain dark in the viewing field, the
mineral is amorphous (eg glass, amber, opal), or it belongs to the cubic
system (eg garnet). If at least part of the fragment glistens in the
dark field, the mineral is anisotropic. Sometimes the mineral fragment
displays layers of different colour shades or alternating coloured and
colourless zones. This is called colour zonation. The refractive index is determined on a finely crushed sample of the mineral which is placed on the microscope slide. A drop of immersion liquid is added - the refractive index of the liquid should be near to the suspected value for the mineral. The microscope is stopped down as far as possible. As the microscope tube is raised a white ring appears along the border of the mineral grains (the so-called Becke's line) and tends to move into the higher refractive index medium. If the inspected mineral has a higher refractive index than the immersion liquid, the white ring disappears and forms a light point within the mineral grains. If the specimen includes some fluid bubbles of a lower refractive index than the liquid, the white ring adheres to the bubbles as the microscope tube is raised. A similar effect occurs in minerals with a lower refractive index than that of the liquid except that, when the microscope tube is raised, the line moves in the opposite direction. Successive tests with different refractive index liquids enables an almost exact determination of the refractive index of the mineral. If the whole set of immersion liquids is not available, a mixture of two liquids can be used. Some immersion liquids are as follows: olive oil (refraction index n = 1.470), rape oil (n = 1.476), castor oil (n = 1.478), flax-seed oil (n = 1.486), benzene (n = 1.500), cedar oil (n = 1.505), ethylene bromide (n = 1.536), clove oil (n = 1.537), nitrobenzene (n = 1.554), cinnamon oil (n = 1.605) and acetylene tetrabromide (n = 1.636). |
