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Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum (modifiziert durch Ralf Dohmen) Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2012 Polarisationsmikroskop.

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Präsentation zum Thema: "Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum (modifiziert durch Ralf Dohmen) Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2012 Polarisationsmikroskop."—  Präsentation transkript:

1 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

2 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum (modifiziert durch Ralf Dohmen) Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2012 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.

3 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum (modifiziert durch Ralf Dohmen) Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2012

4 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum (modifiziert durch Ralf Dohmen) Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2012 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:

5 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum (modifiziert durch Ralf Dohmen) Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2012 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 )

6 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum (modifiziert durch Ralf Dohmen) Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2012 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

7 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum (modifiziert durch Ralf Dohmen) Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2012 Baueinheiten eines Mikroskops Stativ Lampe Kondensor Tisch Objektiv Okular Tubus beleuchtende Optik abbildende Optik

8 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum (modifiziert durch Ralf Dohmen) Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2012 konjungierte Ebenen im Mikroskop Lampenwendel Leuchtfeldblende Aperturblende Netzhaut Objektebene Ebene des reellen Zwischenbilds hintere Brennebene des Objektivs Austrittspupille des Okulars

9 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum (modifiziert durch Ralf Dohmen) Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2012 numerische Apertur n.A. = n sin Die numerische Apertur steuert das Auflösungsvermögen und den Kontrast! hohe Aperturniedriger Kontrast, hohes Auflösungsvermögen niedrige Aperturhoher Kontrast, niedriges Auflösungsvermögen

10 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum (modifiziert durch Ralf Dohmen) Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2012 Elektromagnetisches Spektrum Quelle: Wikipedia

11 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum (modifiziert durch Ralf Dohmen) Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2012 Absorptionsspektrum Fraunhofersche Linien in Sonnenspektrum Quelle: Wikipedia Emissionsspektrum Spektrum einer Leuchtstoffröhre

12 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum (modifiziert durch Ralf Dohmen) Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2012 Brechungsindex n =, n > 1, dimensionslos c 0 c Stoff Der Brechungsindex n ist das Verhältnis der Lichtgeschwindigkeiten im Vakuum (c 0 ) und Stoff (c Stoff ). 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!

13 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum (modifiziert durch Ralf Dohmen) Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2012 Wichtige Brechungsindizes Vakuum: 1 Luft:1,0003 Wasser:1,33 Fluorit:1,43 Quarz: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

14 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum (modifiziert durch Ralf Dohmen) Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2012 Willebrord Snell Astronom und Mathematiker ( ) c1c2c1c2 = n2n1n2n1 = sin c 1, n 1 c 2, n 2 Snelliussches Brechungsgesetz 1618

15 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum (modifiziert durch Ralf Dohmen) Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2012 Johannes Kepler Mathematiker und Astronom ( ) Brechungsindexbestimmung aus dem Schattenwurf Dioptrik, 1611

16 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum (modifiziert durch Ralf Dohmen) Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2012 Dispersion des Lichts Quelle: Wikipedia

17 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum (modifiziert durch Ralf Dohmen) Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2012 Minimalablenkung am Prisma + 2 n = sin 2 Für die Messung anisotroper Kristalle muss ein Hauptschnitt oder mindestens ein Hauptbrechungsindex in der Symmetrieebene des Prismas liegen. min. Dispersion des Lichts

18 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum (modifiziert durch Ralf Dohmen) Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2012 n 1 = n 2 sin krit n 1 < n 2 Grenzwinkel der Totalreflektion n1n1 n2n2 krit

19 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum (modifiziert durch Ralf Dohmen) Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2012 modernes Totalreflektometer nach Abbe

20 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum (modifiziert durch Ralf Dohmen) Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2012 BezeichnungEinheit 1Brechungsindex nD 2Brix % mas 3Glukose % mas 4Fruktose % mas 5Invertzucker% mas 6HFCS % mas 7Honig Wassergehalt % mas 8°Oechsle °Oe 9°Klosterneuburg°KMW 10ZEISS (Wasser=14.45)Z ZEISS (Wasser=15.00)Z Butter Fettgehalt% mas 13Butter IodzahlIZ 14Milch Fettgehalt% mas 15Salzgehalt% mas 16Frostschutz Glykol°C, °F 17FSII - ASTM D 5006% vol 18Serum Protein% vol 19Serum Trockensubstanz% vol 20Urin Spezifisches Gewicht g/ml 21Urin Trockensubstanz% vol 22Urin Osm. Druckmosm/l modernes Totalreflektometer Abbemat, Fa. Kernchen, Seelze ab Werk erhältliche Skaleneichung

21 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum (modifiziert durch Ralf Dohmen) Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2012 Beschriftung Objektiv und Okular

22 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum (modifiziert durch Ralf Dohmen) Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2012 Lichtbrechung im Dünnschliff

23 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum (modifiziert durch Ralf Dohmen) Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2012 Relief

24 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum (modifiziert durch Ralf Dohmen) Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2012 Chagrin (franz.: genarbtes Leder)

25 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum (modifiziert durch Ralf Dohmen) Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2012 Becke - Linie Becke – Linie benannt nach Friedrich Becke

26 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum (modifiziert durch Ralf Dohmen) Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2012 Immersionsmethode hohe Aperturniedrige Aperturniedrige Apertur, defokussiert Becke Linie: Beim Heben des Tubus geht die helle Linie in das höher brechende Medium Blende nach Schröder van der Kolk Heller Rand zur Blende Korn niedriger lichtbrechend


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