Polarisationsmikroskop

Präsentation zum Thema: "Polarisationsmikroskop"—  Präsentation transkript:

1 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 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.

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4 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 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 Zweistufige Vergrößerung am Mikroskop:
Objektiv: Objekt im Abstand zwischen der doppelten und der einfachen Brennweite: reelles, umgekehrtes, vergrößertes Bild seitenverkehrtes, virtuelles, doppelt vergrößertes Bild Okular: Objekt im Abstand innerhalb der einfachen Brennweite (Lupe): virtuelles, seitenrichtiges, vergrößertes Bild

7 Baueinheiten eines Mikroskops
Okular Tubus beleuchtende Optik abbildende Optik Objektiv Tisch Stativ Kondensor Lampe

8 konjungierte Ebenen im Mikroskop
Netzhaut Austrittspupille des Okulars Ebene des reellen Zwischenbilds hintere Brennebene des Objektivs Objektebene Aperturblende Leuchtfeldblende Lampenwendel

9 numerische Apertur a n.A. = n sina
Die numerische Apertur steuert das Auflösungsvermögen und den Kontrast! hohe Apertur niedriger Kontrast, hohes Auflösungsvermögen niedrige Apertur hoher Kontrast, niedriges Auflösungsvermögen a

10 Elektromagnetisches Spektrum
Quelle: Wikipedia

11 Absorptionsspektrum Fraunhofersche Linien in Sonnenspektrum
Emissionsspektrum Spektrum einer Leuchtstoffröhre Quelle: Wikipedia

12 n = , n > 1, dimensionslos
Brechungsindex Der Brechungsindex n ist das Verhältnis der Lichtgeschwindigkeiten im Vakuum (c0) und Stoff (cStoff). Der Wert ist größer als 1 und dimensionslos. n = , n > 1, dimensionslos c0 cStoff 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 Wichtige Brechungsindizes
Vakuum: 1 Luft: 1,0003 Wasser: 1,33 Fluorit: 1,43 Quarz: 1, ,553 Diamant: 2,4 Rutil: 2, ,9 Glas: 1, ,8 Objektträger 1,515 Immersionen: Immersionsöl: 1,515 Canadabalsam: ~1,52 Epoxydharz: ~1,56

14 a b Snelliussches Brechungsgesetz 1618 c1, n1 c2, n2 c1 c2 = n2 n1
sin a sin b Willebrord Snell Astronom und Mathematiker ( )

15 Johannes Kepler Mathematiker und Astronom ( ) Brechungsindexbestimmung aus dem Schattenwurf Dioptrik, 1611

16 Dispersion des Lichts Quelle: Wikipedia

17 Minimalablenkung am Prisma
Dispersion des Lichts w d dmin. Für die Messung anisotroper Kristalle muss ein Hauptschnitt oder mindestens ein Hauptbrechungsindex in der Symmetrieebene des Prismas liegen. w + d 2 n = sin w a

18 Grenzwinkel der Totalreflektion
n1< n2 n1 n1= n2 • sin bkrit bkrit n2

19 modernes Totalreflektometer nach Abbe

20 modernes Totalreflektometer
Bezeichnung Einheit 1 Brechungsindex  nD 2 Brix  % mas 3 Glukose 4 Fruktose 5 Invertzucker % mas 6 HFCS 7 Honig Wassergehalt 8 °Oechsle  °Oe 9 °Klosterneuburg °KMW 10 ZEISS (Wasser=14.45) Z 14.45 11 ZEISS (Wasser=15.00) Z 15.00 12 Butter Fettgehalt 13 Butter Iodzahl IZ 14 Milch Fettgehalt 15 Salzgehalt 16 Frostschutz Glykol °C, °F 17 FSII - ASTM D 5006 % vol 18 Serum Protein 19 Serum Trockensubstanz 20 Urin Spezifisches Gewicht  g/ml 21 Urin Trockensubstanz 22 Urin Osm. Druck mosm/l ab Werk erhältliche Skaleneichung „Abbemat“, Fa. Kernchen, Seelze

21 Beschriftung Objektiv und Okular

22 Lichtbrechung im Dünnschliff

23 Relief

24 Chagrin (franz.: genarbtes Leder)

25 Becke - Linie Becke – Linie benannt nach Friedrich Becke

26 Immersionsmethode Blende nach Schröder van der Kolk
Heller Rand zur Blende Korn niedriger lichtbrechend niedrige Apertur, defokussiert Becke Linie: Beim Heben des Tubus geht die helle Linie in das höher brechende Medium niedrige Apertur hohe Apertur