OPTI^KE OSOBINE MINERALA

U ovom delu razmatra}e se u op{tim crtama opti~ke karakteristike osobine minerala. Kao {to je poznato iz talasne optike, vidqiva svetlost predstavqa elektromagnetsko zra~ewe odre|enih energija odnosno talasnih du`ina( od 400 - 780 mikro metara). Na slici ni`e dat je spektar vidqive svetlosti. Kod svetlosti koja se prostire pravolinijski, oscilacije elektro magnetskog poqa su orijentisane normalno na pravac pru`awa svetlosti. Ovakva svetlost se naziva obi~nom ili prirodnom ( slika desno a) .

Vidqivi spektar bele svetlosti

Za svetlost koja je data na slici desno (a) jo{ se ka`e da je nepolarizovana. Pod odre|enim uslovima, mo`e se dobiti polarizovana svetlost, odnosno jedan svetlosni zrak (slika desno pod b). Kod polarizovane svetlosti, oscilacije elektro magnetskog poqa su uvek paralelne i normalne na pravac prostirawa

zraka CD, tj . oscilacije se uvek vr{e u jednoj ravni. Za polarizovanu svetlost se stoga ka`e da je linearno polarizovana.

U pogledu opti~kih osobina, svi minerali i ostala ~vrsta kristalna materija mo`e se podeliti na opti~ki izotropne i anizotropne sredine. Opti~ka izotropnost ili anizotropnost je u direktnoj vezi sa simetrijom kristalne materije.

id183687 pdfMachine by Broadgun Software - a great PDF writer! - a great PDF creator! - http://www.pdfmachine.com http://www.broadgun.com

Opti~ki izotropni su minerali i druge kristalne materije teseralne simetrije, kao i ~vrsta tela koja su amorfnog karaktera. Opti~ki su anizotropni minerali i kristalne materije po~ev od tetragonalne pa zakqu~no sa triklini~nom simetrijom.

Indeksi prelamawa svetlosti kod opti~ki izotropnih materija imaju nezavisno od pravca istu vrednost i ne javqaju se efekti dvojnog prelamawa.

Specifi~nost opti~ki anizotropnih sredina je u tome {to se javqaju efekti

dvojnog prelamawa, kao i vi{e indeksa prelamawa.

Dvojno prelamawe svetlosti, koje se javqa kod opti~ki anizotropnih kristalnih materija kao bitna osobina wihove anizotropnosti, mo`e se objasniti na slede}i na~in. Neka na kristal na slici levo koji nije teseralne

simetrije pada svetlosni zrak S koji nije polarisan. Pored efekta prelamawa

javi}e se i slede}e pojave: zrak S se ulaze}i u kristal razdvaja na dva zraka BC i BD koji kroz kristal idu nejednakim brzinama; oba zraka su linearno polarizovana, pri ~emu su ravni oscilacija me|usobno normalne. Upravo ovo razdvajawe upadnog zraka na dve polarizovane komponente dobilo je naziv dvojnog prelamawa.

Uz dvojno prelamawe Dvojno prelamawe kod kalcita

Kao primer minerala sa izrazitim dvojnim prelamawem mo`e se navesti kalcit (na slici desno). Kvantitativno se veli~ina dvojnog prelamawa mo`e

dati kao razlika izme|u maksimalnog i minimalnog indeksa prelamawa = ( Ng - N p ) .

Ako se, na primer, u nekom kordinatnom sistemu, kod izotropnog kristala nanesu vrednosti indeksa prelamawa pomo}u vektora odre|ene du`ine, dobi}e se s obzirom na isti indeks prelamawa specifi~na povr{ina oblika sfere. Prema tome, opti~ka indikatrisa izotropnih kristalnih materija je sfera. Isti je slu~aj i kod amorfnih ~vrstih materija.

Kod anizotropne kristalne materije, oblik opti~ke indikatrise je drugoja~iji usled slo`enijih procesa prostirawa svetlosti.

Opti~ka indikatrisa tetragonalnih, heksagonalnih i romboedarskih kristala

Opti~ka indikatrisa tetragonalnih, heksagonalnih i romboedarskih kristala je oblika jednoosnog rotacionog elipsoida. U pogledu indeksa prelamawa svetlosti, minerali i druge kristalne materije ovih simetrija imaju dva indeksa prelamawa nejednakih vrednosti.

Postoji najmawi indeks prelamawa - Np() i najve}i - Ng(). Indikatrisa oblika jednoosnog elipsoida mo`e imati samo jedan kru`ni presek normalan na pravac pru`awa elipsoida. U pravcima koji su normalni na kru`ni presek,

eksperimentalno je dokazano da se svetlost ne polarizujee niti se javqa efekat dvojnog prelamawa. Ovakav pravac je dobio naziv opti~ka osa (OS).

Kristali koji imaju jednu opti~ku osu dobili su naziv opti~ki jednoosni. Kod opti~ki jednoosnih kristala mogu}e je razlikovati opti~ki jednoosne pozitivne i negativne kristale ( slika ni`e).

Opti~ka indikatrisa jednoosnih kristala: a) pozitivnog (+) b) negativnog (-)

Kristal je opti~ki jednoosan pozitivan kada se OS poklapa sa pravcem

najve}eg indeksa prelamawa, dok je negativan ako se OS poklapa sa najmawim indeksom prelamawa. U tabeli ni`e dati neki primeri opti~ki jednoosnih minerala sa indeksima prelamawa i dvojnim prelamawem.

Neki primeri opti~ki jednoosnih minerala

Opti~ki jednoosni (+)

Mineral Ng () Np() = Ng - Np

Kvarc 1,553 1,544 0,009

[elit 1,935 1,920 0,015

Cirkon 1,967-2,015 1,920-1,960 0,067 - 0,055

Opti~ki jednoosni (-)

Mineral Ng () Np()p = Ng - Np

Beril 1,568-1,602 1,563-1,594 0,005 - 0,008

Kalcit 1,568 1,484 0,179

Dolomit 1,679 1,500 0,179

Magnezit 1,700 1,509 0,191

Turmalin 1,658-1,698 1,633-1,594 0,025 - 0,023

Opti~ka indikatrisa rombi~nih, monoklini~nih i triklini~nih kristala

Opti~ka indikatrisa minerala i drugih kristalnih materija sa ovom simetrijom znatno se razlikuje od prethodne. Po obliku predstavqa troosni elipsoid, ~ije su tri ose me|usobno normalne.

Ove ose elipsoida se poklapaju sa tri indeksa prelamawa svetlosti, ~ime

se kristalna materija ove simetrije razlikuje od prethodne. Indeksi

prelamawa su: najve}i - Ng() , sredwi - Nm () i najmawi - Np (). Troosni elipsoid

ima dva kru`na preseka u kojima le`e Nm () indeksi prelamawa, a opti~ke ose su normalne na dva kru`na preseka.

Opti~ka indikatrisa dvoosnih kristala

Prema tome, postoje dve opti~ke ose, te su minerali i kristali ove simetrije opti~ki dvoosni. Na slici vi{e je prikazana opti~ka indikatrisa.

Opti~ke ose su ozna~ene kao OA1 i OA2. Obe ose le`e u Ng Np ravni koju nazivamo ravan opti~kih osa. Dvoosne kristalne materije mogu biti pozitivne i negativne.

Kristalna materija je dvoosna pozitivna u onom slu~aju, kada se

bisektrisa o{trog ugla izme|u opti~kih osa poklapa sa Ng , dok je u slu~ajevima poklapawa sa Np materija negativna.

Za dvoosne minerale i kristale zna~ajna karakteristika je i vrednost ugla

opti~kih osa 2V. Ugao 2V se mo`e direktno meriti na kristalima . Ugao 2V kao i vrednosti indeksa prelamawa za minerale predstavqaju postojane konstan-

te, te se mogu koristiti kod mikroskopskih indentifikacija mineralnih vrsta. U tabeli ni`e dati su neki primeri dvoosnih pozitivnih i negativnih mineralnih vrsta sa indeksima prelamawa.

Neki primeri dvoosnih minerala

Opti~ki dvoosni (+)

Mineral Ng Nm Np

Samoro. S 2,245 2,038 1,958

Albit 1,538 - 1,543 1,531 1,527

Topaz 1,616 - 1,638 1,608 1,606

Barit 1,646 1,636 1,634

Opti~ki dvoosni (-)

Ceruzit 2,076 2,074 1,803

Ortoklas 1,522 1,520 1,518

Azurit 1,835 1,754 1,730

Disten 1,727 1,720 1,712

Mikroskop za prou~avawe opti~kih osobina minerala

Mikroskop za prou~avawe opti~kih osobina providnih i prozra~nih minerala radi sa linearno polarisanom propu{tenom svetlo{}u. Ovakav mikroskop se razlikuje po konstrukciji od biolo{kih mikroskopa. Mikroskop se ~esto naziva polarizacionim mikroskopom. Pomo}u polarizacijonog mikroskopa mo`emo odre|ivati razli~ite opti~ke konstante minerala, a na osnovu opti~kih osobina koje poseduju minerali mo`emo izvr{iti indentifikaciju tj. odrediti pojedine minerale u preparatima.

Linearno polarisanu svetlost mo`emo dobiti upotrebom posebnih

Nikolovih (William Nicol) prizmi ili u novije vreme i upotrebom razli~itih polaroida. Nikolova prizma je izgra|ena od prozra~nog islandskog kalcita (videti sliku). Dva prozra~na kristala kalcita su posebno se~ena pod uglom i spojena pomo}u kanada balzama (smola) indeksa prelamawa 1,54. Pri ulasku svetlosnog zraka u nikolovu prizmu, zrak se deli na ordinaran (O) i ekstraordinaran (E), (videti sliku). Na spoju sa kanada balsamom, ordinaran

zrak koji odgovara Ng indeksu prelamawa se anulira usled totalnog

prelamawa, a daqe prolazi ekstraordinaran zrak koji odgovara Np indeksu prelamawa kalcita. Ovaj zrak je linearno polarisan. Mikroskopi imaju po dve Nikolove prizme od kojih je jedna polarizator a druga je analizator. Isti efekti linearno polarisane svetlosti dobijaju se upotrebom razli~itih polarizatora.

Savremeni polarizacioni mikroskop dat je na slici ni`e s najzna~ajnijim

delovima. Danas polarizacioni mikroskopi imaju i ugra|ene elektronske kamere sa odgovaraju}im softverom na personalnim ra~unarima.

Nikolova prizma Savremeni polarizacioni mikroskop

Kod mikroskopa postoje razli~ite vrednosti objektiva i okulara. Objektivi mogu biti za mala , sredwa i velika uve}awa. Objektivi za mala

uve}awa su obi~no 4x, sredwa 10x i velika 50x, dok okulari mogu biti

uve}awa 5x, 7x, 10x 15 x itd.

Op{te uve}awe mikroskopa je proizvod uve}awa objektiva i okulara. Na

primer ako je objektiv uve}awa 10x, a okular 15x onda je op{te uve}awe

mikroskopa 10x15 = 150x.

Mikroskopski preparati

Za mikroskopska prou~avawa razli~itih providnih i prozra~nih minerala u polarizacionom mikroskopu koriste se posebni mikroskopski preparati. Izrada mikroskopskog preparata izvodi se u nekoliko faza. Prvo se mineral ise~e u tanku plo~icu debqine 1-2 mm, koja se pomo}u kanada

balzama (n=1,54) zalepi na predmetno staklo. Upotrebom razli~itih abraziva tako pripremqeni mineral ili stena tawe

se do debqine 0,02-0,03 mm i pokrivaju pokrovnim staklom gde se ponovo koristi kanada balzam,(videti sliku ni`e). Mikroskopski preparati mogu biti monomineralni (napravqeni od jednog minerala u razli~itim presecima ) ili preparati stena koje nazivamo mikroskopskim ili petrografskim preparatom.

Mineral ili stena Pokrovno staklo Predmetno staklo Predmetno staklo

Mikroskopski preparat

Posmatrawe minerala u ortoskopskim uslovima sa iskqu~enim analizatorom

Pod ortoskopskim posmatrawem minerala u preparatu podrazumeva se posmatrawe opti~kih karakteristika minerala gde polarisana svetlost normalno prolazi kroz preparat. Ortoskopska prou~avawa minerala odnosno posmatrawa mogu biti sa ili bez ukqu~enog analizatora. Sa iskqu~enim analizatorom u linearno polarisanoj svetlosti (svetlost prolazi samo kroz polarizator pa ~esto govorimo o posmatrawima pri paralelnim nikolima) prou~avaju se odnosno posmatraju slede}e karakteristike minerala: oblik

odnosno na~in pojavqivawa, cepqivost, reqef, {agren i Beckeovu liniju, boju minerala, polihroizam i pseudoapsorpciju.

Oblik odnosno na~in pojavqivawa i cepqivost

U mikroskopskim preparatima minerali se obi~no javqaju i vidu odre|enih formi kao {to su idiomorfna (euhedralna), hipidiomorfna ( subhedralna) i alotriomorfna (anhedralna). Pod idiomorfnim formama podrazumevamo pojavqivawe minerala u gde se u preparatu vide preseci odre|enih kristalnih pqosni.

Idiomorfni preseci augita u Idiomorfni preseci hornblende u vulkanskoj steni vulkanskoj steni

Kod hipidiomorfnog na~ina pojavqivawa javqaju se samo neke pqosni u preseku minerala u preparatu .

Alotriomorfan na~in pojavqivawa karakteri{e se nepravilnim pojavqivawem zrna ( mogu biti uglasta ili u razli~itom stepenu i zaobqena)

Hipidiomorfan cirkon u magmatskoj dubinskoj steni

Cepqivost se tako|e jasno zapa`a pri mikroskopskim prou~avawima

minerala. U zavisnosti od razli~itih preseka vide se i razli~iti pravci cepqivosti. U mikroskopu se cepqivost manifestuje kao sistem paralelnih crtica. Na slici ni`e dati su neki primeri cepqivosti kod minerala u mikroskopskim preparatima.

Cepqivost kod muskovita Bazni presek piroksena sa cepqivo{}u Cepqivost kod piroksena Cepqivost kod amfibola

Reqef, {agren

Reqef minerala u preparatu je pojava izra`enosti granice izme|u zrna minerala i kanada balzama. Reqef je direktna posledica razlike u

indeksima prelamawa minerala i kanada balzama (n=1,54). Ako je indeks prelamawa minerala jednak indeksu prelamawa kanada balzama, onda u preparatu mineral nema reqef ili je veoma slabo izra`en. Nizak reqef imaju minerali ~iji je indeks prelamawa u opsegu od 1,54-1,60. Minerali sa indeksom preko 1,60 imaju visoki reljef. Ove vrednosti su svakako aproksimativnog karaktera. Na slici ni`e dati su primeri efekta reqefa kod minerala u preparatu pri paralelnim nikolima.

Primeri reqefa kod minerala u mikroskopu pri paralelnim nikolima

Kod nekih minerala se u preparatima kod paralelnih nikola javqaju {agrenaste povr{ine. Ta pojava se kod minerala u preparatima naziva {agrenom. [agren se javqa kod granata, sfena, nekih piroksena i amfibola itd., videti slike ni`e.

[agren kod sfena [agren kod granata