Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2011 Polarisationsmikroskop Exaktes physikalisches.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2011 Polarisationsmikroskop Exaktes physikalisches."—  Präsentation transkript:

1 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2011 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 Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2011 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 Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2011

4 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2011 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 Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2011 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 Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2011 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 Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2011 Baueinheiten eines Mikroskops Stativ Lampe Kondensor Tisch Objektiv Okular Tubus beleuchtende Optik abbildende Optik

8 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2011 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 Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2011 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 Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2011 Elektromagnetisches Spektrum Quelle: Wikipedia

11 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2011 Absorptionsspektrum Fraunhofersche Linien in Sonnenspektrum Quelle: Wikipedia Emissionsspektrum Spektrum einer Leuchtstoffröhre

12 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2011 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 Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2011 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 Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2011 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 Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2011 Johannes Kepler Mathematiker und Astronom ( ) Brechungsindex- Bestimmung aus dem Schattenwurf Kepler, Dioptrik, 1611

16 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2011 Zerlegung des Lichts im Prisma + 2 n = sin 2 Minimalablenkung min. : Beim symmetrischen Strahlenverlauf im Prisma ist der Betrag der Ablenkung ( ) ein Minimum. Dies kann man zur genauen Bestimmung des Brechungsindex benutzen. Für die Messung anisotroper Kristalle muss ein Hauptschnitt oder mindestens ein Hauptbrechungsindex in der Symmetrieebene des Prismas liegen. Dispersion

17 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2011 Spektralapparat nach Kirchhoff-Bunsen mit Glasprisma, Fa. Becker, London, ca Goniometer nach Malus-Babinet, Fa. Fuess, Berlin, ca Apparaturen zur Messung der Minimalablenkung Fa. Fuess, Berlin, ca Goniometer nach Malus-Babinet, Fa. Fuess, Berlin, ca Hohlprisma mit planparallelen Fenstern zur Messung von Flüssigkeiten Kleiner Kristall auf Goniometerkopf

18 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2011 Variation des Hohlprismas am Jelley-Refraktometer scheinbares Bild der Lichtquelle

19 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2011 n 1 = n 2 sin krit n 1 < n 2 Grenzwinkel der Totalreflektion n1n1 n2n2 krit

20 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2011 Ernst Abbe, Halbkugelrefraktometer nach Abbe Konstruktion nach Abbe, Fa. Fuess, Berlin, ca Durch Aufrichten des Beobachtungsfernrohrs kann das Gerät in ein Mikroskop zur Auswahl der Kristalle umgewandelt werden.

21 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2011 modernes Totalreflektometer nach Abbe

22 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2011 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

23 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2011 hohe Apertur niedrige Apertur niedrige Apertur, defokussiert: zweigeteilte farbige Becke Linie Blende nach Schröder van der Kolk Heller Rand zur Blende Korn niedriger lichtbrechend Immersionsmethode: Einfluß der Apertur auf die Abbildung

24 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2011 Brechungsindex der Immersion höher als der des Kristalls. Brechungsindex der Immersion niedriger als der des Kristalls. Brechungsindex der Immersion gleich dem des Kristalls. Kristall unsichtbar. Immersionsmethode, monochromatische Betrachtung

25 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS t-Variationsmethode nach Emmons (1926) t1t1 t2t2 tntn

26 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2011 Berechnung aus dem Brewster-Winkel 90° Intensität Brewster-Winkel (56,3° bei n = 1,5) Gebrochener und reflektierter Strahl sind linear polarisiert, der gebrochene mit seiner Schwingungsebene parallel zur Einfallsebene, der reflektierte senkrecht dazu. Detektor Polarisator

27 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2011 (n 1 - n 2 ) 2 + (n 1 k) 2 (n 1 + n 2 ) 2 + (n 1 k) 2 R = Bei senkrechtem Lichteinfall gilt: Berechnung aus dem Reflektionsvermögen: Berechnung aus der Gladstone-Dale Beziehung: K p = n – 1 d k n p n 100 k 1 p k 2 p K c = R = Reflektionsvermögen n 1 = Brechungsindex der Immersion n 2 = Brechungsindex der Probe k= Absorptionskoeffizient K p = physikalische Refraktionsenergie K c = chemische Refraktionsenergie k 1-n = spezifische Refraktionsenergien der Oxide in der keramischen Formel (empirische Werte) KpKcKpKc = Kompatibilitätsindex


Herunterladen ppt "Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum Unterlagen zur Vorlesung Kristalloptik und Polarisationsmikroskopie, SS 2011 Polarisationsmikroskop Exaktes physikalisches."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen