PENGAMATAN NIKOL BERSILANGYoga AribowoLab. Geo OptikProgram Studi Teknik Geologi UNDIP

PENDAHULUANPengamatan ortoskopik nikol bersilang (crossed polarized light) dimaksudkan bahwa dalam pengamatannya digunakan analisator bersilangan dengan polarisator (sinar diserap dalam dua arah yang saling tegak lurus)Sifat yang dapat diamati adalah sifat optik yang berhubungan dengan kedudukan dan jumlah sumbu optikSifat optik yang diamati antara lain warna interferensi, gelapan dan kedudukan gelapan serta kembaran

west (left)east (right)Light vibrating E-WLight vibrating in many planes and with many wavelengthsHow does this work??Unpolarized light

Bias ganda pada kalsit

This method of producing plane polarized light was employed prior to selective absorption in microscopes Double Refraction

Warna InterferensiWarna interferensi adalah warna semu yang ditunjukkan mineral anisotrop pada pengamatan nikol bersilang (XPL)Respon dari bias ganda/birefringenceMakin besar bias ganda, makin besar retardasiRetardasi: selisih kecepatan sinar cepat dan lambat

*Michel-Lvy Color ChartFirst order colors are to the left, with orders increasing to the right

*No BirefringenceGarnet is isometricBirefringence is zeroTherefore the interference color is black This is also known as being in extinction

*Weak BirefringenceQuartz has very low birefringenceColors are very muted1 grays and white

*Low BirefringenceKyanite shows some color Kyanite grain in center is surrounded by muscovite, biotite, and opaque mineralsLower image is in pp note that kyanite is colorless

*High BirefringenceMuscovite shows high interference colorsHighest colors (4 and beyond) are pastels

What is seen the interference colour?

Kiri nikol bersilang (XPL) kanan nikol sejajar (PPL)

polariser + anisotropic mineral (sayatan tegak lurus sumbu optik) + analyser

polariser + analyser (without mineral)polariser + isotropic mineral + analyserpolariser + anisotropic mineral (sayatan umum) + analyserInterference colour. How is it formed?

polariser + analyser (without mineral)What happens when polarised light arrives at the analyser?We have already seen that when light passes through the polariser, it then vibrates in only one plane, normally in the east-west direction.When the polarised light arrives at the analyser, what happens will depend on the position of the direction of vibration of the analyser.If we situate the analyser in such a way that it has the same direction of vibration as the polariser (1), the light will pass through it without any problem. However, as stated above, in mineralogy, the working position of the analyser is with its direction of vibration perpendicular to that of the polariser (crossed-polars = XPL). In these circumstances, the light will not pass through and the field will be seen as black (2).

polariser + isotropic mineral + analyserWhat happens if an isotropic crystal is placed between the nicols?Kristal isotrop dengankerapatan sama, satu harga n, akan meneruskan sinar dari polarisator tanpa modifikasi/arah getar tetapKetika masuk analisator akan terserapSehingga mineral akan terlihat gelap

polariser + mineral anisotrop (sayatan tegak lurus sumbu optik / sayatan bulat) + analyserSayatan tegak lurus sumbuoptik = sayatan bulat = sayatan isotropikSinar dari polarisator masuk mineral tidak mengalami modifikasi, arah getar tetap, sehingga ketika masuk analisator akan terserap, kenampakannya gelap

polariser + anisotropic mineral (general case) + analyserPada posisi sayatan mineral anisotrop acak, akan menghasilkan bias gandaGelombang cahaya yang masuk mineral terpisah menjadi dua gelombang terpolarisasi yang bergetar pada dua bidang tegak lurus.

Pada posisi sumbu sinar sembarang terhadap arah getar polarisator inilah, komponen sinar lambat dan cepat tidak diserap oleh analisator, sehingga dapat diteruskan hingga mata pengamatKarena perbedaan kecepatan rambat sinar cepat dan lambat inilah, maka terjadi yang disebut sebagai beda fase atau retardasiSemakin besar selisih indeks bias, semakin besar beda fase/retardasinya

Elipsoid faktor kecepatan kristal sumbu satu

Indikatriks optik kristal sb 1

indikatriks optik kristal sumbu dua, BSl-x = negatif, BSl-z = positif

Gelapan dan kedudukan gelapanterjadi karena tidak ada cahaya yang diteruskan oleh analisator ke mata pengamatPada zat anisotropik syarat terjadinya gelapan adalah kedudukan sumbu sinar berimpit dengan arah getar polarisator dan/atau analisatorSumbu sinar = sinar cepat (x) dan sinar lambat (z)Sehingga dalam putaran 360o akan ada empat kedudukan gelapanSebaliknya kedudukan terang maksimal (warna interferensi maksimal) terjadi pada saat sumbu sinar membuat sudut 45o terhadap arah getar PP dan AA

Gelapan sejajar/paralelKedudukan gelapan di mana sumbu panjang kristal (sumbu c) sejajar dengan arah getar PP dan/atau AASehingga dapat dikatakan sumbu optik berimpit dengan sumbu kristalografi

Gelapan miringKedudukan gelapan di mana sumbu panjang kristal (sumbu c) menyudut terhadap arah getar PP dan/atau AASehingga dapat dikatakan sumbu optik menyudut terhadap sumbu kristalografi

Gelapan bergelombangWavy extinctionTerjadi pada mineral yang mengalami tegangan/distorsi sehingga orientasi sebagian kisi kristal mengalami perubahan berangsur, dan kedudukan gelapan masing2 bagian agak berbeda

Gelapan bintik/mottled extinctionUmumnya terjadi pada mineral silikat berlapis (mika), hal ini terjadi karena perubahan orientasi kisi kristal secara lokal, sehingga tidak seluruh bagian kristal sumbu sinarnya berorientasi sama

Cara menentukan sudut gelapanPutar meja hingga gelap maks, pada kedudukan ini z atau g sejajar atau tegaklurus PP, catat kedudukan ini AoPutar kembali meja objek hingga sumbu panjang kristal sejajar PP, catat kedudukannya BoSudut gelapannya = A-B

Tanda rentang optik/orientasi optikAdalah istilah untuk menunjukkan hubungan antara sumbu kristalografi (terutama arah memanjangnya kristal) dengan sumbu sinar cepat(x) dan lambat(z)Tujuannya adalah menentukan sumbu sinar mana (x atau z) yang kedudukannya berimpit atau dekat (menyudut lancip) dengan sumbu panjang kristal

Jenis tanda rentang optikLength slow (+) = sumbu c berimpit /menyudut lancip dengan arah getar sinar lambat (sumbu z)Length fast (-) = sumbu c berimpit/menyudut lancip dengan arah getar sinar cepat (sumbu x)Penentuan tanda rentang optik dilakukan dengan pengamatan nikol bersilang dengan menggunakan kompensator (keping gips/baji kuarsa)Istilah penting:Addisi: penambahan orde warna interferensi pada saat kompensator digunakanSubtraksi: pengurangan orde warna interferensi

Jenis tanda rentang optikhornblendediopsid

Cara menentukan Tanda rentang optik Letakkan mineral pada posisi sumbu panjang (c) sejajar PP (vertikal)Putar meja objek sehingga pada terang maxCatat warna interferensinya, ordeMasukkan keping kompensator, perhatikan gejala yang terjadi, addisi atau subtraksiJika subtraksi = z kompensator tegak lurus z indikatriks mineral, length fast, TRO negatifJika addisi = z kompensator sejajar z indikatriks mineral, length slow, TRO positif

TRO dapat ditentukan hanya pada mineral yang disayat sejajar atau hampir sejajar sumbu c (tidak tegak lurus), di mana arah sumbu c biasanya searah dengan arah bentuk memanjang kristal atau arah belahan (apabila belahannya satu arah)

Kembaran pada kristalSelama pertumbuhan kristal atau pada kondisi tekanan dan temperatur tinggi, dua atau lebih kristal intergrown dapat terbentuk secara simetri. Simetri intergrown inilah yang dikenal sebagai kembaran.Kembaran hanya dapat diamati pada nikol bersilang karena kedudukan kisi pada dua lembar kembaran yang berdampingansaling berlawanan, sehingga kedudukan gelapan dan warna interferensi maksimalnya berlainan

Origin of Twinning Secara genesa, kembaran dapat terbentuk dalam tiga proses yang berbeda yaitu kembaran tumbuh, transformasi, dan deformasi1. Kembaran tumbuh/Growth Twins Kembaran ini terbentuk bersamaan pada saat kristalisasi atau pertumbuhan kristal, di mana dua unit kristal berbagi dan tumbuh dari satu kisi yang sama dengan orientasi berlawananJenis kembaran ini terbagi atas kembaran kontak dan kembaran penetrasi. Contoh jenis kembaran ini adalah kembaran carlsbad pada ortoklas dan kembaran albit pada plagioklas

2. Kembaran transformasiKembaran ini dapat terjadi karena kristal mengalami transformasi karena perubahan P dan T terutama karena perubahan THal ini hanya dapat terjadi pada kristal yang mempunyai struktur dan simetri yang berbeda pada kondisi P dan T yang berbeda.Pada saat P&T berubah, bagian tertentu dari kristal ada yang stabil ada yang mengalami perubahan orientasi kisi, sehingga terjadi perbedaan orientasi pada bagian berbeda dari kristalContoh: kembaran dauphin dan kembaran brazil pada kuarsa terbentuk karena penurunan TContoh lain adalah kembaran periklin yang terjadi pada saat sanidin (monoklin, high T) berubah menjadi mikroklin (triklin, low T)

3.Deformation Twins/Kembaran DeformasiKembaran ini terjadi setelah kristalisasi, pada saat kristal telah padat. Karena deformasi (perubahan P) atom pada kristal dapat terdorong dari posisi semula. Apabila perubahan posisi ini terjadi pada susunan yang simetri, akan menghasilkan kembaran. Contoh kembaran jenis ini adalah polisintetik pada kalsit.

Symmetry Operations that Define Twinning Because symmetry is added to a crystal by twinning, twining can be defined by the symmetry operations that are involved. These include:Reflection across a mirror plane. The added mirror plane would then be called a twin plane. bidang kembaranRotation about an axis or line in the crystal. The added rotation axis would then be called a twin axis. sumbu kembaranInversion through a point. The added center of symmetry would then be called a twin center. pusat kembaranBidang/kisi di mana dua kembaran saling berbagi disebut dengan bidang komposisiBidang komposisi ada yang teratur (pada kembaran kontak) ada yang tidak teratur (pada kembaran penetrasi)

Jenis-jenis kembaranPada sistem monoklin:Kembaran ManebachKembaran swallow tailKembaran Carlsbad penetrasiKembaran BavenoPada sistem triklinik:Kembaran AlbitKembaran PeriklinPada sistem ortorombik:- kembaran rotasi- kembaran staurolitPada sistem heksagonal:Kembaran BrasilKembaran DauphineKembaran JepangPada sistem tetragonal:Kembaran rotasi/putaranPada sistem isometrik:- kembaran spinel- kembaran besi

Jenis-jenis kembaranPada sistem monoklin:Kembaran Manebach, bidang kembarannya (001) Kembaran Carlsbad kontak bidang kembarannya (010) Kembaran Carlsbad penetrasi sumbu kembarannya (001)Kembaran Baveno bidang kembarannya (021) Kembaran swallow tail bidang kembarannya (100) gipsum

Jenis-jenis kembaranPada sistem triklinik:Kembaran AlbitKembaran Periklin pada felspar

Pada sistem ortorombik:- kembaran rotasi pada aragonit- kembaran staurolit

Jenis-jenis kembaranPada sistem heksagonal:Kembaran BrasilKembaran DauphineKembaran JepangPada sistem tetragonal:Kembaran rotasi/putaran pada rutil dengan sumbu (011)Pada sistem isometrik:- kembaran spinel- kembaran besi

*Source: http://www.unb.ca/courses/geol2142/LEC-3.html