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

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

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

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

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

Reflexionsformel für Proben mit Absorption Königsberger Formeln (1914) ( senkrechter Lichteinfall) Beer‘sche Formel (1825-1863) 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) = 1 N2 -1 2 1 + imR 1 + R 1 – imR 1 - R * n R ( n + 1 )2 – (n – 1)2 * 1 - R k = H.-J. Bernhardt 2002

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

Isoreflexionslinen in Luft für Immersionsöl H.-J. Bernhardt 2002

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

Spektrales Reflexionsvermögen Bereich des sichtbaren Lichts:  = 380 - 750 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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Bireflexion von Graphit H.-J. Bernhardt 2002

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

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

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

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

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

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