23078

Дослідження анізотропних кристалів під поляризаційним мікроскопом

Лабораторная работа

Физика

Прилади: поляризаційний мікроскоп клин або компенсатор Берека набір шліфів і пластинок з одновісних та двовісних кристалів вирізаних під різними кутами до оптичної осі. Різниця яку вносить пластинка залежить від її товщини матеріалу зразка та орієнтації оптичної осі відносно зрізу. Форма і розміщення ізохромат залежать від напряму оптичної осі відносно зрізу товщини зразка і довжини хвилі Форма і розміщення ізогір залежать від орієнтації осі відносно зрізу і взаємного положення поляризатора та аналізатора. Для пластинки вирізаної...

Украинкский

2013-08-04

458 KB

0 чел.

Робота 7.

Дослідження анізотропних кристалів під поляризаційним мікроскопом.

Прилади: поляризаційний мікроскоп, клин або компенсатор Берека, набір шліфів і пластинок з одновісних та двовісних кристалів, вирізаних під різними кутами до оптичної осі.

Теоретичні відомості

Пластинки, вирізані з анізотропних кристалів, можна досліджувати в паралельних променях і в променях, що сходяться. При цьому поляризаційно-інтерференційні картини, які спостерігаються, поділяються на ортоскопічні та коноскопічні.

При ортоскопічному спостереженні, тобто в паралельних променях, досліджувана анізотропна плоско-паралельна пластинка вносить однаковий зсув фаз Δ по всьому полю. Якщо пластинку розмістити між схрещеними поляризатором та аналізатором, то в усьому полі зору освітленість буде рівномірна, інтенсивність світла І, яке проходить через таку систему, залежить від зсуву фаз у пластинці і орієнтації її відносно поляризатора або аналізатора

                                      ,   (20)

де θ – кут між віссю пластинки та поляризатором чи аналізатором; Δ - зсув фаз у пластинці; λ - довжина хвилі; n1, n2 - показники заломлення двох перпендикулярно поляризованих променів, що проходять крізь пластинку; d - товщина пластинки.

Із формули (20) випливає, що інтенсивність світла, яке проходить крізь таку систему, дорівнює нулю тоді, коли осі пластинки збігається з площинами пропускання аналізатора і поляризатора (θ дорівнює 0 або 90°), а також у випадку, кола зсув фаз Δ дорівнює 2кπ. Зсув фаз Δ залежить від довжини хвилі, тому пластинка звичайно буде забарвлена. Незабарвлена вона тоді, коли різниця ходу в пластинці дорівнює нулю, зсув фаз для всіх довжин хвиль також дорівнює нулю, і пластинка буде темна. Якщо різниця ходу надто велика, зсув фаз дуже, швидко змінюється для різних довжин хвиль, і світло, яке проходять, справляє враження білого. Різниця, яку вносить пластинка, залежить від її товщини, матеріалу зразка та орієнтації оптичної осі відносно зрізу.

При коноскопічному спостереженні картини складніші і також залежать від матеріалу, товщини зразка і орієнтації оптичних осей відносно зрізу, Промені світла падають на зразок під різними кутами, і кожний вносить певний зсув фаз. Інтерференційна картина локалізована на нескінченності і може спостерігатися у фокальній площині лінзи. Зсув фаз, який відбувається при проходженні через пластинку, визначається формулами

                                ,   (21)

де θ1 та θ2 - кути заломлення променів; n1 та n2 - показники заломлення променів; cosθ12 - середнє між cosθ1 та cosθ2.

Співвідношення (21) показують, що зсув фаз відбувається внаслідок різниці показників заломлення і довжини шляху., який світло різної поляризації проходить у пластинці. Друга формула співвідношень (21) більш зручна, але нею можна користуватися лише тоді, коли подвійне променезаломлення, тобто різниця n1 та n2 невелике.

А. Коноскопічні фігури для одновіcних кристалів На інтерференційній картині спостерігаються два типи ліній: ізохромати та ізогіри. Форма і розміщення ізохромат залежать від напряму оптичної осі відносно зрізу, товщини зразка і довжини хвилі, Форма і розміщення ізогір залежать від орієнтації осі відносно зрізу і взаємного положення поляризатора та аналізатора. Для пластинки, вирізаної перпендикулярно до оптичної осі, ізохромати матимуть вигляд кілець, а ізогіри - вигляд хреста (світлого при паралельних поляризаторі і аналізаторі, темного - при схрещених). При зміні нахилу оптичної осі центр кілець виходить з поля зору і при куті оптичної осі до площини зрізу 45° у полі зору спостерігаються майже прямі лінії. Якщо оптична вісь паралельна площині зрізу, ізохромати мають вигляд гіпербол. У цьому випадку інтерференційну картину можна спостерігати лише в монохроматичному світлі.

Б. Коноскопічні фігури для двовісних кристалів. Вигляд інтерференційної картини залежить від орієнтації зрізу відносно оптичних осей кристалу, матеріалу і товщини пластинки, довжини хвилі. Залежність від довжини хвилі ускладнюється тим, що в кристалах триклинної, моноклінної та ромбічної систем спостерігається дисперсія оптичних осей, тобто залежність напряму оптичних осей від довжини хвилі.

Експериментальна частина

Схема установки

Оптична схема поляризаційного мікроскопа наведена на рис.9

Вона складається з звичайного мікроскопа, до якого входять конденсор 01 , об’єктив Об, окуляр Ок, і додаткових деталей: поляризатора Р, аналізатора А, лінзи Лазо Л та лінзи Бертрана Б (дві останні можуть виводитись э оптичної схеми). В тубусі за об’єктивом є виріз, в який можна вставляти компенсаційні пристрої: кварцовий клин, компенсатор Берека, гіпсову пластинку та ін.

При ортоскопічному спостереженні лінза Лазо і лінза Бертрана виводяться з оптичної схеми і мікроскоп працює як звичайний, з тією лише різницею. що в схемі є поляризатор і аналізатор, Об’єкт у вигляді плоско-паралельної пластинки П (шліфа) розміщують на столику, який може обертатися навколо оптичної осі мікроскопа.

При коноскопічному спостереженні в оптичну схему вводять лінзу Лазо і лінзу Бертрана (рис.10). Лінза Лазо Л збирає промені від джерела на об’єкті. Інтерференційна картина у фокальній площині об’єктива (ав) зображується лінзою Бертрана Б в площині (а'в') і розглядається через окуляр Ок. Якщо при коноскопічному спостереженні використовується об’єктив невеликого збільшення, лінзу Лазо слід вивести.

Виконання роботи

1. Отоскопічні спостереження. З оптичної схеми виводять лінзи Лазо і Бертрана, схрещують  поляризатор і аналізатор, встановлюють на столик мікроскопа досліджуваний зразок і обертаючи столик навколо осі, спостерігають зміну інтенсивності. Якщо об’єкт ізотропний, поле заливається темним У випадку оптично активного об’єкта поле просвітлюється але при обертанні столика не змінюється. При анізотропному об’єкті спостерігається чотири повних гашення за один оберт столика на 3600. Повне гашення відповідає такому положення об’єкта, коли головні напрями пластинки збігаються з напрямами коливань електричного вектора в поляризаторі і аналізаторі. В інших положеннях забарвлення рівномірне. Якщо анізотропна пластинка вирізана перпендикулярно до оптичної осі, при ортоскопічному спостереженні буде повне гашення, але цей випадок легко відрізнити від випадку ізотропної пластинки. Необхідно нахилити пластинку на столику, промені проходитимуть під кутом до оптичної осі, і виникне забарвлення.

Для анізотропного об’єкта, знаючи його товщину, можна знайте величину подвійного променезаломлення (n1-n2). Це можна зробити напівкількісно, скориставшись таблицями інтерференційного забарвлення або використовуючи компенсатор. Для цього в проріз тубуса мікроскопа вводять компенсатор (наприклад, клин) і орієнтують головні напрями об’єкта паралельно головним напрямам компенсатора, Це легко зробити, повернувши столик з об’єктом від положення повного гашення без компенсатора на 450. Далі вводять компенсатор до повного гашення. Якщо цього не буде, треба повернути столик на 900 і знову вводити клин. За величиною введення клину визначають зсув фаз Δ , а за формулою (20) обчислюють (n1-n2).

2. Коноскопічні спостереження. Вводять лінзи Лазо і Бертрана і дістають чітке зображення коноскопічної картини, З її вигляду визначають кількість оптичних осей і орієнтацію їх відносно зрізу,

З Дослідження на столику Федорова. Орієнтацію оптичних осей можна визначити точніше за допомогою столика Федорова, який кріпиться на столику мікроскопа і має кілька осей обертання. При ортоскопічному спостереженні і схрещених поляризаторі і аналізаторі зразок орієнтують таким чаном, щоб світло йшло вздовж оптичної осі (подвійне променезаломлення відсутнє). По лімбах столика Федорова визначають орієнтацію осей.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

82309. Культурное строительство в 20-30-ые ХХ века 34.57 KB
  Момышулы Лауреатом Государственной премии СССР в 1949 году стал казахский писатель М. Казахский государственный оркестр имени Курмангазы создан в 1934 году руководителем его стал А. В январе 1926 года в Кызылорде открылся первый в республике национальный казахский театр который возглавил Ж.
82310. Развитие Казахской ССР в предвоенные годы 31.54 KB
  В 1922 году со всех руководящих постов были смещены бывшие члены партии Алаш.Голощекииа занявшего пост первого секретаря Казкрайкома партии в 1925 году.Ежова назначенного заведующим организационноинструкторским отделом Казкрайкома партии. Из посланцев партии в Казахстан были репрессированы Л.
82311. События в Новом Узени. Забастовки шахтеров Караганды 29.73 KB
  Забастовки шахтеров Караганды В июне 1989 г. Забастовки шахтеров Кузбасса в России и Донбасса в Украине в июле 1989 г. Назарбаев встретился с бастующими согласился с требованиями шахтеров и пообещал принять меры. 9 июня 1989 года началась забастовка шахтеров Карагандинского бассейна.
82312. Начало Великой Отечественной войны. Перестройка экономики и жизни республики на военный лад 29.16 KB
  Перестройка экономики и жизни республики на военный лад 22 июня 1941 года гитлеровская Германия вероломно без объявления войны напала на СССР. На первом этапе войны в КазССР были сформированы обучены и отправлены на фронт 14 стрелковых и кавалерийских дивизий 6 бригад. Высокими темпами в тылу шла подготовка командных кадров: 27 военных учебных заведений в основном переведенных из временно оккупированных врагом районов за годы войны подготовили 16 тыс.
82313. Распад СССР. Создание СНГ 29.12 KB
  Создание СНГ Весь 1990 год и особенно 1991 год в числе главных проблем стоящих перед СССР стояла проблема подписания нового Союзного договора.Горбачева был проведен общесоюзный референдум по вопросу о том быть или не быть СССР и каким ему быть. Большинство населения СССР проголосовало за сохранение СССР.
82314. Казахстан – надежный арсенал фронта в годы войны 34.75 KB
  В годы войны в увеличилась роль Казахстана в добыче медной руды производстве черной меди была организована добыча марганцевых и никелевых руд. Тем не менее в годы войны увеличились посевные площади и количество урожая было поставлено государству большое количество мяса и молока. С первых же дней войны экономика Казахстана была перестроена на военный лад.
82315. Конституция РК (структура содержание) 31.29 KB
  Действующая Конституция Республики Казахстан была принята 30 августа 1995 года на всенародном референдуме. Этот день является государственным праздником Днём Конституции Республики Казахстан. Определены основные направления реформирования базовых отраслей законодательства: в области конституционного законодательства: разделение полномочий ветвей власти; в области гражданского права: развитие частного права восстановление в полном объеме права собственности защита участников торговоденежных отношений от вмешательства государства; в...
82316. Герои- казахстанцы ВОВ. 1941-1945 годов 30.83 KB
  Семенченко ставший первым казахстанцем Героем Советского Союза Р.Бородино ворвался в штаб немецкой части и уничтожил пять немецких офицеров за что ему посмертно было присвоено звание Героя Советского Союза. В боях за Днепр самым юным Героем Советского Союза из казахов стал 18летний Жанибек Елеусов. Так многими орденами и медалями были отмечены боевые заслуги бесстрашной летчицы Рахимы Ералиной механика самолета трижды Героя Советского Союза И.
82317. Послание Президента народу Казахстану Казахстан 2030. Успехи и достижения Казахстана на современном этапе 29.38 KB
  Успехи и достижения Казахстана на современном этапе. Послание Президента страны народу Казахстана. Далее в своей работе Назарбаев отмечает 3 основные возможности внешнего характера для Казахстана: 1 географическое положение на перекрестке дорог в евроазиатском регионе; 2 поддержка со стороны иностранных государств и донорских организаций; 3 процесс глобализации и научнотехнического прогресса. Миссия Казахстана.