Kriterien der mikroskopischen Erzmineralbestimmung

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1 Kriterien der mikroskopischen Erzmineralbestimmung
1. Eigenschaften bei nicht gekreuzten Polarisatoren (-N) 2. Eigenschaften bei gekreuzten Polarisatoren (+N) 3. Innenreflexe 4. Härte 5. Andere (Kornformen, Zwillinge,Verwachsungen……) H.-J. Bernhardt

2 Absorbierendes Material
Absorption Absorbierendes Material I0 I Licht Licht (weniger intensiv, gleich gefärbt) d Lambert’sches Gesetz I = I0 (-4  k d / o) Die Absorption hängt ab von: Material Richtung Wellenlänge durchstrahlte Materialdicke I = Lichtintensität nach der Absorption I0 = Lichtintensität vor der Absorption k = Absorptionskoeffizient = n *  n = Brechungsindex  = Absorptionsindex d = Dicke des Materials  = Wellenlänge H.-J. Bernhardt 2002

3 Spiegelnde und diffuse Reflexion
Spiegelnde Reflexion Licht Scharfes Bild eines Objekts 1 = 2 1 2 Glatte Oberfläche Diffuse Reflexion Licht Unscharfes Bild eines Objekts Rauhe Oberfläche H.-J. Bernhardt 2002

4 Übergang von diffuser zu spiegelnder Reflexion
Raleigh Kriterium h Rauhtiefe hm mittlere Rauhtiefe hR kritische Rauhtiefe  Wellenlänge Diffuse Reflexion an einer rauhen Oberfläche Raleigh-Kriterium  h hR = 8 * cos() hm > hR => diffuse Reflexion hm < hR => spiegelnde Reflexion Bei senkrechtem Lichteinfall: hR ~ 0.55 µm / 8 * 1 ~ 0.07 µm Folgerung: für die letzte Politurstufe sollte Diamant mit einer Korngröße unterhalb 0.1 µm benutzt werden um Veränderungen der Reflexionsfarbe zu vermeiden H.-J. Bernhardt 2002

5 Reflexionsformel für Proben sehr geringer Absorption
( senkrechter Lichteinfall) Ir _____ I0 I0 Ir R = * 100 Reflektierende Oberfläche Fresnel 1823 Ir Intensität des reflektierten Lichts* I0 Intensität des eingestrahlten Lichts R Reflexionsvermögen * N Brechungsindex des Immersionsmediums n Brechungsindex der Probe * Hängt ab von der Struktur, der Orientierung im Kristall, der chemischen Zusammensetzung der Probe und der benutzten Wellenlänge R = (n - N)2 ____________ (n + N)2 * 100 N + N * sqrt(R) n = 1 - sqrt(R) H.-J. Bernhardt 2002

6 Reflexionsformel für Proben mit Absorption Königsberger Formeln (1914)
( senkrechter Lichteinfall) Beer‘sche Formel ( ) R Reflexionsvermögen in Luft * imR Reflexionsvermögen in Ölimmersion * N Brechungsindex des Immersionsöls n Brechungsindex der Probe * k Absorptionsindex der Probe * Hängt ab von der Struktur, der Orientierung im Kristall, der chemischen Zusammensetzung der Probe und der benutzten Wellenlänge R = (n - N)2 + k2 _________________ (n + N)2 + k2 * 100 Königsberger Formeln (1914) = N2 -1 imR R 1 – imR R * n R ( n + 1 )2 – (n – 1)2 * 1 - R k = H.-J. Bernhardt 2002

7 Isoreflexionslinen in Luft
1.3/1.1  1.9/1.05  2.45/0.64  R=20% H.-J. Bernhardt 2002

8 Isoreflexionslinen in Luft für Immersionsöl
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9 Isoreflexionslinen in Luft und immersionsöl
imR = 16% imR=12%    imR=7.5% R=20% H.-J. Bernhardt 2002

10 Spektrales Reflexionsvermögen
Bereich des sichtbaren Lichts:  = nm Weiß / Grau erscheint eine Probe wenn das Reflexionsvermögen über den gesamten Wellenlängenbereich ungefähr gleich bleibt. Abweichungen davon resultieren in einer Färbung. H.-J. Bernhardt 2002

11 Spektren von schwach und stark gefärbten Mineralen
Silber Gold Pyrit Bleiglanz Kupferkies Chromit H.-J. Bernhardt 2002

12 Kupferkies neben Bleiglanz
Weißes Licht Bleiglanz Kupferkies H.-J. Bernhardt 2001

13 Kupferkies neben Bleiglanz
Bei 400, 420, 440, 460 nm 400 nm 420 nm 440 nm 460 nm H.-J. Bernhardt 2001

14 Kupferkies neben Bleiglanz
Bei 480, 500, 520, 540 nm 480 nm 500 nm 520 nm 540 nm H.-J. Bernhardt 2001

15 Kupferkies neben Bleiglanz
560, 580, 600, 620 nm 580 nm 560 nm 600 nm 620 nm H.-J. Bernhardt 2001

16 Kupferkies neben Bleiglanz
640, 660, 680, 700 nm 640 nm 660 nm 680 nm 700 nm H.-J. Bernhardt 2001

17 Spektrales Reflexionsvermögen von Kupferkies und Bleiglanz
H.-J. Bernhardt 2001

18 Reflexionsvermögen – Bireflexion, Pleochroismus
Anisotrope Minerale haben 2 (3 bei biaxialen) Reflexionskurven. Bei Tischdrehung um 360° und –N ändert sich der Helligkeits und / oder Farbeindruck je 2 mal. Fall 1. die Reflexionskurven verlaufen // zueinder und unterscheiden sich nur in ihrer Höhe. Es werden Helligkeits-unterschiede sichtbar (Bireflexion) Fall 2. Die Kurven verlaufen nicht // zueinander und in unterschiedlicher Höhe. Es werden Helligkeits- und Farbunterschiede sichtbar (Bireflexion, Pleochroismus). Fall 3. Die Kurven verlaufen nicht // zueinander und schneiden sich. Es werden Farbunterschiede sichtbar, der Helligkeits-eindruck kann gleich bleiben. H.-J. Bernhardt 2002

19 Spektren extrem anisotroper Minerale
Rickardit Covellin Graphit H.-J. Bernhardt 2002

20 Bireflexion von Graphit
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21 Einfluß von Ölimmersion auf das Reflexionsvermögen
Das Reflexionsvermögen fällt je nach Höhe des Brechungsindex des Minerals. Farben und Kontraste werden verstärkt, Farbwechsel können vorkommen (z.B. Covellin) Zusätzlich: Das Auflösungsvermögen der Optik wird wegen der höheren num. Apertur in Öl erhöht H.-J. Bernhardt 2002

22 Bireflexion und Pleochroismus bei Covellin in Luft
H.-J. Bernhardt 2002

23 Bireflexion und Pleochroismus von Covellin in Ölimmersion
H.-J. Bernhardt 2002

24 Bestimmungskriterien, beobachtbar bei –N in Luft und Ölimmersion
Reflexionsvermögen geschätzte Intensität relative Intensität in weißem Licht im Vergleich zu Nachbarmineralen (quantifizierbar) relative Intensität im Vergleich zu Nachbarmineralen bei =546 nm (quantifizierbar) Reflexionsfarbe Intensität, Farbton Farbe im Vergleich zu Nachbarmineralen Bireflexion Intensität des Helligkeitswechsels (quantifizierbar) Pleochroismus Farben, Intensität des Farbwechsels H.-J. Bernhardt 2002

25 Kriterien der mikroskopischen Erzmineralbestimmung
1. Eigenschaften bei nicht gekreuzten Polarisatoren (-N) 2. Eigenschaften bei gekreuzten Polarisatoren (+N) 3. Innenereflexe 4. Härte 5. Andere (Kornformen, Zwillinge,Verwachsungen……) H.-J. Bernhardt

26 Bestimmungskriterien bei gekreuzten Polarisatoren
Bei Tischdrehung und genau gekreuzten Polarisatoren sieht man 4 Stellungen minimaler und maximaler Helligkeit. Häufig können gleichzeitig Farben beobachtet werden. Es ist nicht möglich die Regeln der Durchlichtmikroskopie für +N in die Auflichtmikroskopie zu übertragen. Bestimmungskriterien sind: 1. Intensitätsunterschied zwischen Minimal- und Maximalstellung 2. Stärke der Dunkelheit in der Minimalstellung 3. Schiefe in der Minimalstellung (Auslöschungsstellung) 4. Beobachtete Farbintensität und Farbton H.-J. Bernhardt