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

20218. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО БЫСТРОДЕЙСТВИЯ ПРОЦЕССОРА 58.88 KB
  Исследование способов организации вычислительного процесса в цифровых управляющих системах и определение быстродействия процессора ЭВМ. В ходе выполнения работы студент знакомится с основными способами организации вычислительного процесса для различных режимов работы
20219. Обобщённая структурная схема ЦСП 44.5 KB
  С выхода АЦП получаемый ИКМ сигнал объединяется с необходимыми сигналами сигнализации сигналами синхронизации СС дискретной информации ДИ и сигналами управления и взаимодействия СУВ. потеря синхронизации. Поэтому вопросам синхронизации в ЦСП уделяют особое внимание. Устройство временного разделения ВР – демультиплексор разделяет высокоскоростной поток на низкоскоростные компоненты из которых в блоке выделения служебных сигналов ВСС выделяются сигналы синхронизации управления и взаимодействия.
20220. Формирование структуры цикла передачи ЦСП 46 KB
  Чем выше по иерархии ступень мультиплексирования тем больше надо дополнительных позиций во фрейме поэтому скорость передачи групповых сигналов не является простой суммой канальных 64 кб с скоростей. Итак в цикле фрейме должны быть позиции для сигналов синхронизации информационных для передачи сигналов управления контроля и возможно других дополнительных сигналов. Обычно их формируют в виде сосредоточенной группы сигналов в определённой позиции слоте фрейма цикла. сигналов управления и взаимодействия СУВ должно быть таким чтобы...
20221. Мистецтво як соціальний феномен 72 KB
  Позиції філософів різних часів відносно предмету естетики. Важливість мистецтва як феномена культури та як особливої форми духовно-практичної діяльності людини.