أسس بصريات المعادن

[geologe]

السلام عليكم

مجسم معاملات الانكسار

تعرفنا فيما سبق على المعادن التجانسية والمعادن الغير تجانسية

وعرفنا سلوك الضوء داخل كل منها ,,,

بدراستنا لمجسم معامل الانكسار داخل المعادن التجانسية سنجد أنا عبارة عن شكل كروي حيث أن الضوء ينتشر داخل المعدن في جميع الاتجاهات وبالسرعة نفسها ولذلك يكون شكل سطح السرعة الشعاعي عبارة عن شكل كروي ..
وفي هذه المعادن ينطبق خط انتشار الموجة مع خط الاتجاه الشعاعي ..

 أما في المعادن اللاتجانسية يكون شكل سطح السرعة الشعاعي بيضاوي الشكل لأن شعاع الضوء داخل المعدن ينقسم إلى شعاعين أحدهما بطيء والآخر سريع ..
ولا ينطبق اتجاه انتشار الشعاع على خط انتشار الموجة

[geologe]

دراسة مجسم معامل الانكسار في المعادن اللاتجانسية أحادية المحور

# الشكل : عبارة عن شكل هندسي له ثلاثة أبعاد يوضح تغير معاملات الانكسار في البلورة بالنسبة للموجات الضوئية الساقطة عليها في اتجاهات ذبذباتها المختلفة ..

# شكل المجسم :
عبارة عن قطع ناقص دوراني مقطعه المستعرض دائري الشكل أي أن بعدييه الأفقيين متساويان دائماً .
ويتناسب طول المحور الرأسي ونصف قطر الدائرة الاستوائية مع معاملي الانكسار الرئيسيين للبلورة ..

وعلى ذلك نرى أنه يمكن وجود شكلين عامين لمجسم معامل الانكسار الأحدي المحور يختلفان عن بعضهما في الشكل الواحد

وفي الصورة التالية نلاحظ على اليسار شكل مجسم معامل الانكسار في القطاع الاستوائي وعلى اليمين شكل مجسم معامل الانكسار في قطاع أساس محتوي للمحور البصري ..

 

كيفية تعيين العلامة البصرية للمعدن اللاتجانسي أحادي المحور من مجسم معامل الانكسار

 

إذا كانت ذبذبة غ أبطأ من ذبذبة ع فإن شكل مجسم معامل الانكسار سيكون الشكل الموجود في يمين الصورة ويكون المعدن موجب العلامة البصرية

أما إذا كنت ع أبطأ من غ فإن شكل المجسم سيكون الأيسر ويكون المعدن سالب العلامة البصرية

[geologe]

دراسة مجسم معامل الانكسار للمعادن اللاتجانسية الثنائية المحور ..

سمي المعدن ثنائي المحور لاحتوائه على محورين بصريين ..

والشكل التالي يوضح اتجاهات المحاور البصرية في مجسم معامل الانكسار ...



وتتراوح الزاوية الحادة بين المحورين من 1 إلى 89 درجة وتسمى الزاوية البصرية ويرمز لها بالرمز 2أ ..


ويوجد فيه اتجاهين للشعاع الضوء ،،، الأول ص أو X والآخر ك أو Z وهما كما في الشكل التالي ..



وهناك أيضا اتجاه الذبذبة م أو Y هو في نفس اتجاه المحورالبلوري B
 

- تحديد العلامة البصرية للمعدن اللاتجانسي من مجسم معامل الانكسار ..
إذا كان ص هو منصف الزاوية البصرية فإن المعدن سالب العلامة البصرية
وإذا كان ك هو منصف الزاوية البصرية فإن المعدن موجب العلامة البصرية

[geologe]

أهمية دراسة مجسم معامل الانكسار ..

الهدف الرئيسي من دراسة مجسم معاملات الانكسار هو بيان قيم معاملات الانكسار وكيف أنها تتغير بتغير اتجاه ذبذبة الموجة الضوئية وحيدة اللون في بلورة المعدن الواحد ...

ففي المعادن التجانسية ( الأيزوتروبية ) ينتقل الضوء في جميع الاتجاهات وبذلك يكون معامل انكساره موحد في جميع الاتجاهات

كذلك وعند مرور الضوء من خلال القطاعات العمودية على المحور البصري فإن الضوء ينشر في جميع الاتجاهات بنفس السرعة ويكون معامل انكساره موحد

أما في قطاعات المعادن اللاتجانسية والغير عمودية على المحور البصري فإن شعاع الضوء ينقسم إلى عدة أقسام حسب نوع المعدن فإن كان المعدن أحادي المحور البصري انقسم شعاع الضوء إلى قسمين أحدهما سريع ويسمى غ والآخر بطيء ويسمى ع فلو عرفنا أن العلاقة بين معامل انكسار الاتجاه وسرعة الموجة يرتبطان مع بعضهما بعلاقة عكسية لقلنا أن الشعاع السريع سيكون معامل انكساره صغير الشعاع البطيء معامل انكساره كبير وتتغير قيم معاملات الانكسار تبعاً لزاوية سقوط الشعاع على شريحة المعدن ومن ذلك نستنج ..

1- الموجة التي تتذبذب في القطاع الأساسي لها معامل انكسار يتغير تبعاً لاتجاه انتشار الموجة ولذا تسمى بالموجة الغير عادية أو غ

2- الموجة التي تتذبذب في اتجاه عمودي على القطاع الأساسي لها معامل انكسار ثابت ولهذا تسمى الموجة العادية ع

[geologe]

الخواص البصرية للمعادن باستخدام المحلل والمستقطب ..

كما عرفنا سابقاً أن اتجاه ذبذبة المحلل عامودية على اتجاه ذبذبة المستقطب ..

تذكير ..
* عند مرور الضوء المستقطب من خلال المعادن التجاسية فإنها لايعاني أي انكسار ..
* عند مرور الضوء من خلال المعادن الغير تجانسية فإنه ينقسم إلى شعاعين في المعادن أحادية المحور وثلاثة إشعاعات في المعادن الثنائية المحور ..بعض هذه الأشعة يسلك سلوك الضوء المستقطب داخل شريحة المعدن أي انه يدخل ويخرج دون أن يعاني أي انكسار ..
* وعند دراسة سلوك الضوء بين المحلل والمستقطب نلاحظ التالي ..
عند مرور شعاع الضوء من خلال المستقطب فإنه سيتذبذب في اتجاه واحد وهذا الاتجاه يوازي اتجاه ذبذبة المستقطب ..
وعند مرور شعاع الضوء خلال المعدن التجانسي فإنه يمر دون أن يعاني من أي انكسارات أو انقسامات ..
وبما أن اتجاه ذبذبة الشعاع ستكون عمودية على اتجاه ذبذبة المحلل فإن المحلل لايسمح لهذا الضوء بالنفاذ من خلاله مما يعطيني إظلام تام عند النظر إلى عدسة الميكروسكوب ...

أما بالنسبة للمعادن الغير تجانسية أحادية المحور فإن شعاع الضوء المستقطب سينقسم داخل المعدن ...وعند دخل الشعاعين داخل المحلل كل شعاع ينقسم إلى شعاعين فتصبح لدي أربعة اتجاهات للذبذبة اثنين منهم متعادمدين على اتجاه ذبذبة المحلل فينفصلوا دون أن يمروا من خلال المحلل ويمر الشعاعين الآخرين ..

ميزة هذين الشعاعين أنهم مختلفين في السرعة وبالتالي مختلفين في المسار .. ونتيجة لهذا الاختلاف في المسار سيحدث تداخل بين الموجتين إذا كان التداخل بناء فإن هذا الوضع يسمى وضع إضاءة وعند التداخل الهدام سيظهر وضع الانطفاء ..

وعند الإضاءة تظهر لدي مجموعة من الألوان تسمى ألوان التداخل .. ولكن وضع الإضاءة لايدوم عند إدارة مسرح الميكرسكوب حيث أنه وفي الدورة الواحد ستظهر عندي أوضاع للإظلام وتتكرر أربعة مرات كل 360 درجة ..

[geologe]

الخواص البصرية باستخدام المحلل والمستقطب ..

أولاً / الأيزوتروبية Isotopism :
وهي كما ذكرنا سابقاً أن المعادن الأيزوتروبية تعطي إظلام تام ويستمر وضع الإظلام مع إدارة المسرح بعكس المعادن الغير ازوتروبية التي تعطي أوضاع إضاءة وإظلام ..

هناك بعض القطاعات في المعادن الغير تجانسية تظهر تحت المجهر وكأنها معدن تجانسي ويمكن التفرقة بينهم بواسطة صور التداخل والتي سنتحدث عنها في الأجزاء القادمة من هذا الموضوع ..

[geologe]

ثانياً / ألوان التداخل Interferenc colours :

وهي مجموعة من الألون التي تظهر في أوضاع الإضاءة للمعادن الغير ايزوتروبية ..
وقد قسمت هذه المعادن إلى مجموعة من الرتب كما في الشكل التالي ..



ويعتمد لون التداخل على مجموعة من العوامل هي :
1- سمك قطاع المعدن .
2- التوجيه البصري لقطاع المعدن .
3- قوةالانكسار الثنائي للمعدن ..
4- نوع الضوء المستخدم ..

[geologe]

ثالثاً / قوة الانكسار الثنائي أو قرينة الانكسار الثنائي Birefringence :

وتعتمد على مقدار التأخر وسمك القطاع ( أي انها تعتمد على ألوان التداخل )
* عند تحديد لون التداخل ورتبته أستطيع ايجاد التأخر بواسطة جدول معين وسمك القطاع معلوم فأستطيع إيجاد قوة الانكسار الثنائي عددياً

إلا أنني في المعمل احدد قيمة قوة الانكسار نسبياً لصعوبة تحديده عدديا وذلك بواسطة ألوان التداخل فإذا كانت ألوان التداخل من الرتبة الأولى كانت قوة الانكسار الثنائي ضعيفة وإذا كانت ألوان التدخل من الرتبة الثانية كانت قرينة الانكسار متوسطة وإذا كانت ألوان التداخل من الرتبة الثالثة فأعلى كانت قرينة الانكسار الثنائي قوية

[geologe]

رابعاً / الإظلام أو الإنطفاء Extinction :

وهي عبارة عن أوضاع الإظلام التي تظهر في المعدن ما بين النيكولين ( المستقطب والمحلل )

أنواع الإظلام :
1- الإظلام الموازي Parallel Extinction :
ويحدث عندما يكون اتجاه النفاصم غب المعدن موازي لاتجاه أحد شعرتي الميكرسكوب كما في الصورة التالية ..


وضع إظلام


وضع إضاءة

وبإمكانكم مشاهدة هذا العرض الذي يوضح كيفية ظهور الإظلام الموازي تحت المجهر

http://edafologia.ugr.es/optmine/xplortos/media/extrecta.mov


2- إظلام متماثل :
ويحدث في بعض البلورات التي بها اتجاهين للانفصام أو المعينية الأوجه وتحدث عندما تصنف الشعرة الرأسية الزاوية ما بين اتجاهي الانفصام وعندما تنصف الشعرة الرأسية الزاوية في رأس المعين ..

3- الإظلام المائل أو الزاوي Inclined Extinction :
وفيه يظلم القطاع عندما يتخذ الوضع التالي :



وفي هذه الحالة تختلف زاوية الإظلام من معدن لآخر ..

تعريف زاوية الإظلام :
هي الزاوية المحصورة بين اتجاه ذبذبة واتجاه بلوري ويكون فيه وضع إظلام ..
شاهد العرض التالي
http://edafologia.ugr.es/optmine/xplortos/media/extprism.mov

[geologe]

خامساً / علامة الاستطالة Elongation Sign :

الغرض من علامة الطول هو تحديد هل الشعاع السريع أم البطيء هو الذي يتذبذب في اتجاه طول البلورةالتي توضح اتجاه طول معين . وقد اتفق على أنه إذا كان الشعاع البطيء هو الذي يذبذب في اتجاه الطول كانت علامة الطول موجبة والعكس صحيح أي أنه إذا كان الشعاع السريع هو الذي يتذبذب في اتجاه الطول كانت العلامة سالبة .

[geologe]

سادساً / التوأمة Twinning :

وهي عبارة عن بلورتين أو أكثر تنموان في نفس الوقت مع وجود سطح مشترك بينهم قد يكون وجه أو حافة بلورية ..

أنواع التوأمة :
1- التوأمة البسيطة Simple Twinning :
وتميز معدن الأرثوكليز أو معدن السينادين وتظهر تحت المجهر كما في الشكل التالي :



2- التوأمة المتكررة او الصفائحية :
وتميز معدن الألبيت ( أحد معادن البلاجيوكليز ) وتظهر تحت المجهر كما في الشكل التالي :



3- التوأمة الشبكية :
وتظهر في اتجاهين بالطول والعرض ومن أهم المعادن التي تتميز بهذه الخاصية معدن الميكروكلين .

4- توأمة مركبة :
وهي عبارة عن توأمة بسيطة تتخللها توأمة صفائحية وتوجد في معادن البلاجيوكليز ..

[geologe]

الخواص البصرية باستخدام الضوء المستقطب المجمع :

وهي خاصية واحدة لها الكثير من الفوائد وهي صور التداخل ..

كيفية الحصول على صور التداخل ..؟

1- نتأكد من تعامد النيكولين ( المستقطب والمحلل )
2- نتأكد من مركزية الميكروسكوب ( المعدن يدور في داخل مجال الرؤية )
3- نستخدم العدسة الشيئية الكبرى .
4- نضع العدسة المجمعة في مسار الضوء ( توجد أسفل المسرح مباشرة )
5- ندخل عدسة بيرتراند في مسار الضوء

فتظهر صور التداخل ..  

ما هي فائدة العدسة المجمعة ..؟
تجمع الضوء وتسقطه على هيئة مخروط على قطاع المعدن .

ما هي صور التداخل ؟
عبارة عن صورة توضح صليب أسود يتخذ أوضاع مختلفة حسب اتجاه القطع في المعدن ..
وقد تظهر أحياناً حلقات ملونة تحدد مكان خروج المحور البصري .

ما فائدة صور التداخل .؟
تحديد نوعية المعدن هل هو أحادي أم ثنائي المحور وكذلك تحديد العلامة البصرية للمعدن ..

كيف تظهر صورة التداخل تحت المجهر ..؟
تظهر كما في الصورة التالية :


صورة تداخل لقطاع معدن أحادي المحور

هل تحافظ الصورة على شكلها مع إدارة المسرح ..؟
أحياناً تحافظ عليه وأحياناً لا حسب نوعية المعدن فإن كان أحادي المحور وكان اتجاه القطع عامودي على المحور البصري فستظهر كما في الصورة العلوية ولا يتغير وضع الصليب مع دوران المسرح أما إذا كان المعدن ثنائي المحور وكانت الزاوية البصرية صغيرة فستظهر صور التداخل كما في الصور التالية :



وعند إدارة المسرح تتخذ الأشكال التالية ..









وبذلك نكون قد أنهينا الجزء الخاص بالخواص البصرية للمعادن
وأعتذر عن التقصير الحاصل في الشرح وذلك لصعوبة شرح بعض الأجزاء بواسط الكيبورد

نتمنى أن نكون قد استمتعتم معنا ..

دعواتي للجميع بالتوفيق

وفي أمان الله

[husam2220]

جزاك الله ألف خير ... ويجعلها في ميزان حسناتك .
صراحة من أفضل ما قرائته في بصريات المعادن .