Кристалдарды микроскоппен зерттеу

Кристалдарды микроскоппен зерттеу. Кристалдарды зерттейтін микроскоптың биологиялық микроскоптан негізгі айырмасы, оның жарықты поляризациялайтын тетігі бар. Сондықтан оны поляризациялық микроскоп деп атайды. Енді осы поляризация тетігімен танысайық.

Біз жоғарыда исланд шпатында (кальцит кристалында) сәуленің екі бөлініп сынатынын көрдік. Оның бірі — өзгеше сәуле (ө), екіншісі — кәдімгі сәуле (к). Егер осы екеуінің біреуін өшіретін болсақ, онда сәуле бір ғана бағытта, бір жазықтың бойымен ғана тербелетін болады; басқаша айтқанда сәуле толық поляризацияланады. Осы мақсатқа жету үшін Николь деген ғалым 1828 жылы исланд шпатынан призма жасаған. Бұл Николь призмасы немесе қысқаша тек «николь» деп аталды.

Николь призмасы

Өзінің жіктестігі бойынша сынған кальциттің ұзынша кристалл параллелепипедін қысқа диагоналі бойынша қиып, олардың екі шеткі жақтарын, бұрыштары 68° болатындай етіп, аздап өңдейді.

Кальцит призманың қиылған екі бөлегін қайта қиюластырып, канада бальзамымен желімдейді. Осы желімделген жікке келгенде сәуленің бірі (о-сәуле) екінші рет сынады да, призманың бүйір қабырғасына шығып, жоғалып кетеді. Екінші сәуле (е-сәуле) желімденген жіктен тура өтеді, демек бір ғана сәуле поляризацияланады. Бұл екі сәуленің канада бальзамы жағылған беттен бірінің сынып, екіншісінің сынбай өту себебі — олардың сыну көрсеткіштерінің әр түрлілігінен. Кәдімгі сәуленің сыну көрсеткіші n_k = 1,658, канада бальзамынікі 1,54. Сондықтам ол толық ішкі шағылу заңы бойынша кальциттің ішіне қарай қайта сынады. Өзгеше сәуленің сыну көрсеткіші кристалдың ұзын бағытында n_ө =1,5116, демек, ол канада бальзамынікіне өте тақау. Сондықтан ол канада бальзамынан сынбай өтеді деуге болады.

Кейінгі кездерде Николь призмасы орнына жарықты поляризациялаушы фильтрлер (поляроидтар) де қолданылады. Поляроидтар былай жасалады. Мелдір заттан жасалған жұқа екі қабаттың арасына дихроизмі күшті заттың майда ұнтағын оптикалық қасиеттеріне қарай бағыттап себеді. Дихроизм деп сәулені екі бағытында екі түрлі жұтатын заттың қасиетін айтады. Кальцит те сол дихроизм затқа жатады. Дихроизмі ең күшті минералдың бірі — турмалин. Оның 1 мм жұқа қабатынан өткен екі сәуленің бірі мүлде жұтылып, екіншісі ғана сыртқа шығады. Демек, турмалиннің жұқа пластинкасы поляризатор болып табылады. Бір турмалнн пластинкасынан поляризацияланған сәулені екінші бір жұқа кристалл қабатынан өткізіп, оның оптикалық қасиетін зерттеуге болады. Ол үшін тағы бір турмалин пластинкасын алып, онымен кристалдан шыққан сәуленің бағытын айырады. Екінші турмалин пластинкасы анализатор (талдаушы) болады. Сонымен, екі турмалин пластинкасынан жасалған приборды турмалин қысқаш деп атайды.

Поляроидқа қолданылатын дихроизмді зат поливинил спирті мен иодтан немесе күкірт қышқыл иод-хининнан жасалады. Осы заттардың түйіршіктерін біріктіруші қабыршақ ретінде целлулоид қағаз қолданады.

Қорыта келгенде, кальциттен жасалған Николь призмасы болсын, турмалин қысқаш болсын, поляроид қабат болсын — бәрінің де негізгі қасиеті бір, яғни олар сәулені екі бағытында екі түрлі сіңіреді. Кристалдардың оптикалық қасиетін зерттегенде бұлардың бәрі де пар-парымен қолданылады. Оның бірі кристалға түсетін сәулені поляризацияласа (поляризатор), екіншісі кристалдан шыққан сәулені айырады (анализатор).

Микроскоптың зерттелетін кристалды қоятын орны (үстелше) Т әрпімен белгіленген. Үстелшенің жиегі градусқа бөлінген, ал өзі айналмалы. Жиектегі градус бөлігі қозғалмайтын нониус арқылы саналады. Үстелшенің астында жарықты шоқтап түсіретін ойыс айна (S) орнатылған. Онан келген сәуле астыңғы никольге (Р) (поляризаторға) түсіп, онан поляризацияланып шығады. Поляризатор (Р) микроскоп осі бойынша айнала алады. Екінші николь — анализатор (А) микроскоптың объективі (О_b) мен окулярінің (О_с) арасына, тубустың ішіне орнатылған.

Поляризатор мен үстелше арасында конденсатор (L)— кішкене линза бар, оны Лазо линзасы дейді. Конденсатор топтасқан сәуле шоғын алу үшін қолданылады. Сондай-ақ анализатор мен объективтің арасына тағы бір қозғалмалы линза (В — Бертран линзасы) қойылады. Ол қосымша объектив ролін атқарады. Тубустың астыңғы жағында (микроскоп симметриясына 45° бағытта) V саңлау тесік бар, бұған кварц сына, гипс немесе слюда пластинка сияқты қосымша жабдықтар қойылады.

Сәулені өткізбейтін күңгірт (мөлдір емес) кристалдарды зерттеу үшін оның бетіне сәулені үстінен түсіру керек. Микроскоптың оған арналған опак-иллюминатор деген ерекше жабдығы болады.