Иммерсионний метод. Ефект Бекке

Иммерсионний метод. Ефект Бекке

Прозорий предмет можна виявити оком тільки тому, що він відрізняється по переломленню світла або по кольору від навколишнього середовища, і чим більше відмінність у переломленні, тем краще видний цей предмет. Безбарвний камінь, поміщений у безбарвну рідину з точно таким же, як у каменю, показником переломлення, зовсім не бачимо. На цьому принципі заснований иммерсионний метод визначення показників переломлення. Він особливо підходить для дослідження таких матеріалів, як округлі бусинки, дрібні дорогоцінні камені або крихта природних або оброблених шматків бірюзи або нефриту (або їх ними-.
тадий)*; • які; не можна досліджувати на рефрактометрі. Изучае-Мьда матеріал послідовно занурюють у рідині доти, цока не буде знайдена рідина з таким же показником прілому-леиия; краплю такої рідини потім поміщають на .рефрактометр і вимірюють її показник переломлення
Найчастіше цей метод використовується в комбінації з мікроскопічним дослідженням. Дуже дрібні уламки можна помістити на звичайне предметне скло мікроскопа. Найкраще покласти трохи кусочно? на сухе скло й прикрити їхнім сухим же покривним склом, а потім нанести краплю рідини в торця цього скла. Рідина просочиться під покривне скло й оточить шматочки, не зміщаючи їх і не зрушуючи в одну грудка. Такі дрібні уламки не має змісту поміщати потім у наступну рідину, тому необхідно мати достатню кількість матеріалу для ряду послідовних випробувань. Для більших шматочків потрібне скло з поглибленнями; ще більш великий матеріал, наприклад невеликі грановані камені, поміщають в иммерсионную гніздо й нічим не прикривають
Величина різниці між заломлюючою здатністю рідини й зануреного в неї твердої речовини визначає «рельєф» цієї речовини: чіткість обрисів, поверхневих нерівностей і т.д. Якщо ця різниця значна, те видний темний контур і добре помітні всі нерівності; спостерігач як би дивиться на цредмет, а не крізь нього. Якщо ж показники переломлення відрізняються мало, то видна тільки тонка темна границя, набагато менш чітка, а характер поверхні майже нерозрізнений. Однак це «зникнення» предмета, мабуть, не можна вважати удовлетво-.
рительним критерієм точної відповідності показників переломлення; така відповідність установлюється за допомогою явища, уперше заміченого Бекке. Коли промінь світла падає на границю двох середовищ із різними показниками переломлення (мал. 53), він відхиляється убік середовища з більшим показником переломлення
Як показано на обох діаграмах мал. 53, це відбувається незалежно від напрямку нахилу цієї границі
. Коли фокус мікроскопа наведений точно на поверхню досліджуваного середовища (ab, мал. 53), границя виявляється у вигляді темної лінії, оскільки вона відхиляє падаючий на неї світло. Піднімаючи трубу мікроскопа й зміщаючи тим самим фокус нагору (cd, мал. 53), ми побачимо лінію підвищеної яскравості (смужку Бекке.- Переу.), що проходить у тому місці, де відхилені промені підсилюють сусідні прямі промені; якщо піднімати фокус ще вище, те можна бачити, що світла смужка зрушується горизонтально убік середовища з більш високим показником переломлення. Запам`ятати це гранично просто: якщо окуляр мікроскопа піднімають нагору, те світла смужка зміщається до більш високого показника переломлення. Можна перевірити себе, опускаючи окуляр мікроскопа нижче положення фокуса: у цьому випадку світла смужка зміститься убік середовища з більш низьким показником переломлення. Якщо різниця показників переломлення виявиться дуже великий, то світло, що падає
на границю роздягнула двох середовищ, може відбитися повністю (мал. 54) і-зверху буде видна широка й зовсім чорна границя. У таких умовах спостерігати ефект Бекке важко, і треба відразу ж випробувати иммерсионную рідина з різко одмінним показовий переломлення. Оскільки дисперсія світла в більшості використовуваних иммерсионних рідин вище, чим у більшості твердих речовин, точний збіг показників переломлення можливо тільки при монохроматичному світлі; якщо ж використовується звичайне світло, то у випадку близьких властивостей переломлення з`являються райдужні кола. Слід пам`ятати також, що
показники переломлення рідин дуже швидко міняються при зміні температури, і треба прагнути, щоб рідина під мікроскопом і крапля її на рефрактометрі мали ту саму — звичайну кімнатну — температуру
Иммерсионний метод як засіб мікроскопічного точного визначення показників переломлення доведений мінералогами до великої досконалості, і ми повернемося до нього пізніше, обговоривши питання про двупреломлении. Застосування цього методу не обмежене, однак, мікроскопічними об`єктами. Великий наиевь можна зміцнити з колети (нужней сторони) воском на предметному склі мікроскопа, так щоб табличка (верхня грань каменю) виявилася вгорі й була горизонтальною (мал. 55), і нанести на цю грань краплю рідини; у краю цієї краплі буде видний ефект Бекке. Для спостережень чисто макроскопічного масштабу розроблений метод фотографування иммерсионного контакту, що дозволяє бачити й реєструвати співвідношення між показниками переломлення. Камені, які повинні бути досліджені, занурюють у відповідну рідину, що перебуває в скляному гнізді; світло від джерела, розташованого вгорі (підходяща установка — вертикальний фотозбільшувач), буде проходити через гніздо й попадати на аркуш фотопаперу або малочув-.
ствительную плівку, поміщену під гніздом. При цьому грановані камені або оброблені бусинки з більш високим переломленням, чому в иммерсионной рідини, діють лінзи, що як збирають, фокусируя світло до осьової лінії, так що на позитивному відбитку, отриманому з контактного негатива (фото 3), зображення цих каменів будуть оточені чорною облямівкою. Якщо гранований камінь лежить на своїй табличці, ребра між гранями павільйону виділяються у вигляді білих ліній. Якщо різниця показників переломлення очедь велика, цей ефект підсилюється, як вказувалося вище, повним внутрішнім відбиттям, і утворюється дуже широка чорна облямівка. З іншого боку, камені з показником переломлення більш низьким, чому в рідини, будуть оточені білою смугою (що відповідає дії розсіювальної лінзи), а ребра відзначаються чорними лініями. Однак, роблячи по цих світлинах кількісні висновки, слід мати у виді, що фотоемульсія найбільш чутлива до самої короткохвильової частини падаючого світла, а для цих довжин хвиль показник переломлення рідини буде значно вище, чим для середньої частини видимого спектра. На фото 3 иммерсионная рідина — а-моно-бромнафталин, для якого показник переломлення при натровому світлі й 15°С становить 1,655, але сподумен у ній видний з вузькою білою облямівкою й виглядає як об`єкт із Показником переломлення трохи меншим, чому в рідини
Такі ж спостереження можна робити И візуально, якщо невеликі грановані камені, що лежать на своїх табличках і повністю занурені в рідину, розглядати в мікроскоп, використовуючи при цьому вузький паралельний пучок світлових променів
. Якщо фокус мікроскопа розташовується в рідині вище каменів, то розмиті зображення ребер між гранями павільйону в каменях, ноказатель переломлення яких нижче, чим у рідини (наприклад, у кварці й топазі, фото 3), будуть видатися темними, а в каменях з більш високим показником переломлення ( як у цирконі й сапфірі, фото 3) — світлими. Якщо тубус мікроскопа вилучити, так що фокус виявиться усередині каменів, ефект буде зворотним
На практиці бажане мати під рукою набір рідин з таким діапазоном показників переломлення, який дозволив би використовувати ефект Бекке найбільше просто й упевнено. Можна запропонувати наступний набір (показники переломлення зазначені для натрового світла при 15°С): вода 1,333; хлороформ 1,447; маслинове масло 1,470; бензол 1,501; монобромбензол 1,561; бро-моформ 1,590; коричне масло 1,605; моноиодбензол 1,619; а-мо-нохлорнафталин 1,635; а-монобромнафталин 1,655; иодистий ме.
тилен 1,742. Змішуючи рівні частини останніх двох рідин, одержуємо рідину з показником переломлення 1,700. Замість т©1год> щоб и використовувати різні рідини, можна одержати будь-який інтервал показників переломлення аж до 1,742, змішуючи иодистий метилен з бензолом, але через летючість останнього показники переломлення сумішей треба перед уживанням перевіряти; розчиняючи сірку в иодистом метилені, можна підняти показник переломлення до 1,785, а додавши ще й четирехиодистий єтилен, можна підняти показник переломлення до 1,81 *.