Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum (modifiziert durch Ralf Dohmen) Unterlagen zur Vorlesung...

Olaf Medenbach , Ruhr-Universität Bochum (modifiziert durch Ralf Dohmen)

Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2012

Polarisationsmikroskop

• Exaktes physikalisches Meßinstrument• Wichtigstes Handwerkszeug für Phasenanalyse• Ergebnisse konkurrenzlos schnell und billig:

– Phasenanalyse, Mineralidentifikation– Korngrößenanalyse, Korngrößenverteilung– Gefüge– Gesteinsansprache– "chemische Zusammensetzung" des Gesteins– Entstehungsgeschichte des Gesteins aus Mineralreaktionen und Gefüge– technische Brauchbarkeit eines Gesteins (z.B. Baustoff)– Schadensdiagnose



Was ist Sehen?• Sehen wird bestimmt durch das "Auflösungsvermögen", d.h. den kleinsten

Abstand zweier benachbarter Bildpunkte, die noch getrennt wahrgenommen werden können.

• Die Rezeptoren der Netzhaut sind punktförmig, diese bestimmen das Auflösungsvermögen.

• Rein geometrisch ist das Auflösungsvermögen also begrenzt durch den Winkel, den zwei Strahlen im Auge bilden, die auf benachbarte Rezeptoren treffen.

• Das Auflösungsvermögen kann man also steigern, indem man den Winkel, unter dem ein Objekt erscheint, vergrößert. Das geschieht zum einen durch Annähern ans Auge, zum anderen durch optische Hilfsmittel.





• Instrumente zur Vergrößerung des Bildwinkels: – Fernrohr – Lupe– Mikroskop

• Funktion:– Divergenz bzw. Konvergenz des Strahlenbündels wird

durch Brechung an Glas-Luft-Flächen verändert.

• Link zur "optischen Bank zur Funktion einer Linse:http://www.schulphysik.de/java/physlet/applets/optik1.html



gebräuchliche Mikroskoptypen in den Geowissenschaften:

• Durchlichtmikroskope• Auflichtmikroskope

• Interferenzmikroskope• Phasenkontrastmikroskope

• Stereomikroskope bzw. "Binokulare"

oft in einem Instrument vereint

oft als Zusatzeinrichtung für Forschungsmikroskope

Keine Mikroskope im eigentlichen Sinne, sondern Lupen (seitenrichtige,

vergrößerte Abbildung)



Zweistufige Vergrößerung am Mikroskop:

• Objektiv:– Objekt im Abstand zwischen der

doppelten und der einfachen Brennweite:

• reelles, umgekehrtes, vergrößertes Bild

• Okular:– Objekt im Abstand innerhalb der

einfachen Brennweite (Lupe):• virtuelles, seitenrichtiges, vergrößertes Bild

seitenverkehrtes, virtuelles, doppelt vergrößertes Bild



Baueinheiten eines Mikroskops

StativStativLampe

Kondensor

TischTischObjektiv

Okular

TubusTubus

bele

ucht

ende

be

leuc

hten

de

Opt

ikO

ptik

abbi

lden

de

abbi

lden

de

Opt

ikO

ptik



konjungierte Ebenen im Mikroskop

LampenwendelLampenwendel LeuchtfeldblendeLeuchtfeldblende

AperturblendeAperturblende

NetzhautNetzhaut

ObjektebeneObjektebene

Ebene des reellen Ebene des reellen ZwischenbildsZwischenbilds

hintere Brennebene hintere Brennebene des Objektivsdes Objektivs

Austrittspupille des Austrittspupille des OkularsOkulars



numerische Aperturn.A. = n sin

Die numerische Apertur steuert das Auflösungsvermögen und den Kontrast!

hohe Apertur niedriger Kontrast, hohes Auflösungsvermögen

niedrige Apertur hoher Kontrast, niedriges Auflösungsvermögen



Elektromagnetisches Spektrum

Quelle: Wikipedia



Absorptionsspektrum Fraunhofersche Linien in Sonnenspektrum

Quelle: Wikipedia

Emissionsspektrum Spektrum einer

Leuchtstoffröhre



Brechungsindex

n = , n > 1, dimensionslosc0

cStoff

• Der Brechungsindex n ist das Verhältnis der Lichtgeschwindigkeiten im Vakuum (c0) und Stoff (cStoff). Der Wert ist größer als 1 und dimensionslos.

• Der Brechungsindex ist eine physikalische Stoffkonstante und abhängig von den physikalisch-chemischen Bedingungen. Daher erlaubt seine Messung in vielen Fällen:

• Diagnose- Bestimmung der chemischen Zusammensetzung- Bestimmung der Bildungsparameter (Druck, Temperatur etc.)

• Die Messung kann prinzipiell erfolgen über:- Geschwindigkeitsdifferenz von Wellen

Streckendifferenz von Wellenzügen (Interferenzmikroskopie).- Lichtbrechung (Snelliussches Brechungsgesetz)

• Bei anisotropen Medien muss die Messung der Brechungsindizes richtungsabhängig erfolgen!



Wichtige BrechungsindizesVakuum: 1

Luft: 1,0003

Wasser: 1,33

Fluorit: 1,43

Quarz: 1,544 - 1,553

Diamant: 2,4

Rutil: 2,6 - 2,9

Glas: 1,4 - 1,8

Objektträger 1,515

Immersionen:

Immersionsöl: 1,515

Canadabalsam: ~1,52

Epoxydharz: ~1,56



Willebrord SnellAstronom und Mathematiker

(1580-1626)

c1

c2

=n2

n1

=sin sin

c1, n1

c2, n2

Snelliussches Brechungsgesetz 1618



Johannes Kepler Mathematiker und Astronom

(1551-1630)Brechungsindexbestimmung aus dem SchattenwurfDioptrik, 1611



Dispersion des Lichts

Quelle: Wikipedia


Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2012Minimalablenkung am Prisma

+ 2n =

sin

2

sin

Für die Messung anisotroper Kristalle muss ein Hauptschnitt oder mindestens ein

Hauptbrechungsindex in der Symmetrieebene des Prismas liegen.

min.

Dispersion des Lichts



n1= n2 • sin krit

n1< n2

Grenzwinkel der Totalreflektion

n1

n2krit


Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2012modernes Totalreflektometer nach Abbe



Bezeichnung Einheit

1 Brechungsindex nD2 Brix % mas3 Glukose % mas4 Fruktose % mas5 Invertzucker % mas6 HFCS % mas7 Honig Wassergehalt % mas8 °Oechsle °Oe9 °Klosterneuburg °KMW

10 ZEISS (Wasser=14.45) Z 14.4511 ZEISS (Wasser=15.00) Z 15.0012 Butter Fettgehalt % mas13 Butter Iodzahl IZ14 Milch Fettgehalt % mas15 Salzgehalt % mas16 Frostschutz Glykol °C, °F17 FSII - ASTM D 5006 % vol18 Serum Protein % vol19 Serum Trockensubstanz % vol20 Urin Spezifisches Gewicht g/ml21 Urin Trockensubstanz % vol22 Urin Osm. Druck mosm/l

modernes Totalreflektometer

„Abbemat“, Fa. Kernchen, Seelze

ab Werk erhältliche Skaleneichung



Beschriftung Objektiv und Okular



Lichtbrechung im Dünnschliff



Relief



Chagrin(franz.: genarbtes Leder)



Becke - Linie

Becke – Linie benannt nach Friedrich Becke 1855-1931


Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2012Immersionsmethode

hohe Aperturniedrige Aperturniedrige Apertur, defokussiertBecke Linie: Beim Heben des Tubus geht die helle Linie in das

höher brechende Medium

Blende nach Schröder van der KolkHeller Rand zur Blende Korn niedriger lichtbrechend

Date post:	06-Apr-2016
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