ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 25.10.2023
Просмотров: 286
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Метод косого освещения применяется при работе в отраженном свете, обычно при предварительном изучении микропробы. Изображение при таком освещении строится за счет зеркального и диффузного отражений света от компонента микропробы. Варьируя угол освещения и вращая осветитель вокруг оптической оси микроскопа, с помощью этого метода можно выявить в микропробе небольшие примеси зерен с сильным зеркальным отражением на фоне избытка компонентов того же цвета, но с преобладающим диффузным рассеянием, например зерна гематита среди красной глинистой охры, зерна кварца или пленки связующего на фоне мела. Важная особенность косого освещения — наличие темной тени у объемных зерен, лежащей со стороны, противоположной источнику света и увеличивающей контраст между зерном и фоном.
Метод светлого поля основан на освещении препарата пучком света перпендикулярно его поверхности. В этом случае изображение получается на светлом фоне. Если в пробе преобладают компоненты с сильным зеркальным отражением, например кальцит, то при работе в отраженном свете возникают нежелательные эффекты «засветки» поля зрения, что мешает наблюдать другие компоненты и значительно ограничивает возможность применения этого метода. В проходящем свете, особенно с применением поляризованного света, этот метод широко используется для микроскопического исследования любых, и особенно слабоокрашенных и бесцветных, компонентов красочного слоя и грунта в постоянных иммерсионных препаратах.
Метод темного поля применяется, в основном, при работе в отраженном свете. Если объект равномерно осветить светом, падающим под малым углом к его поверхности, то лучи света, зеркально отраженные от деталей образца, не попадут в объектив микроскопа и микроскопическое изображение на темном фоне будет строиться только за счет диффузного отражения. Это позволяет избежать нежелательной «засветки» компонентами с сильным зеркальным отражением. Освещение под малыми углами осуществляется либо с помощью специальных зеркальных объективов, либо с помощью пластинки с зачерненной центральной частью, которая помещается в конденсор. Метод темного поля позволяет наблюдать любые окрашенные компоненты в микропробе на фоне избытка белых компонентов с сильным зеркальным отражением, что невозможно в случае светлого поля. Цветовые характеристики пигментов, полученные при работе в отраженном свете при малых увеличениях по методу темного поля за счет диффузного отражения, будут зависеть не только от поглощения, но и от формы и размеров частиц или степени их неоднородности. Поэтому для более правильной оценки цветовых характеристик в этом случае необходимо работать при больших увеличениях, когда хорошо видны отдельные частицы пигментов.
Метод фазового контраста служит для преобразования различий в показателях преломления отдельных компонентов — фазового контраста — в различия цвета или яркости. Он наиболее эффективен для исследования в проходящем свете прозрачных бесцветных компонентов, различающихся показателями преломления, с близкими величинами двулучепреломления или оптически изотропных. Поэтому метод позволяет различать некоторые минеральные и органические компоненты, в том числе слоистые силикаты, а также выявлять неоднородности состава в пределах одного зерна или агрегата зерен, что бывает важно при анализе пигментов.
Принцип метода состоит в том, что луч света, освещающий препарат, с помощью фазово-контрастной приставки разделяется на два: один проходит через препарат, другой — через специальную пластинку в объективе, позволяющую сдвигать фазу. Между двумя лучами возникает разность хода, которая зависит от различий в показателях преломления компонентов и от величины сдвига фаз в приставке. В поле зрения эти два луча совмещаются и интерферируют за счет разности хода. Поэтому если в микропробе два зерна различаются показателями преломления, то при освещении препарата одно будет темней, а другое — светлей. Эти зерна будут также обладать различной интерференционной окраской, яркость и цвет которой будет зависеть от их показателей преломления и толщины.
Кристаллооптический метод. Для этого метода характерно то, что микроскопическое изображение строится за счет оптических эффектов, возникающих при взаимодействии поляризованного света с компонентами микрообъекта. Для этого применяются поляризационные микроскопы, у которых между конденсором и столиком помещен поляризатор, а между объективом и окуляром — анализатор (специальные пластинки, которые избирательно пропускают лучи только с одной плоскостью поляризации и поглощают все остальные). Поэтому свет, проходя через них, поляризуется. Вращая поляризатор или анализатор вокруг оптической оси микроскопа, можно менять направление плоскостей поляризации света.
В поляризационном микроскопе препарат можно освещать либо параллельным, либо сходящимся (коноскопическим) пучком поляризованного света, для чего между источником света и конденсором вводится специальная коноскопическая линза. Между объективом и окуляром встроена линза Бертрана для наблюдения так называемых коноскопических фигур. Столик микроскопа, на котором фиксируется препарат, снабжен по периметру угловой шкалой. Вращая столик вокруг оптической оси, можно измерять углы между любым выделенным направлением в монокристаллическом компоненте микропробы и направлением плоскостей поляризации в поляризаторе и анализаторе. Микропробу при работе этим методом помещают обычно в иммерсионную жидкость, чаще всего — в постоянный иммерсионный препарат, что улучшает качество изображения. Наиболее доступны, удобны и эффективны при исследовании микропроб живописи поляризационные микроскопы проходящего света.
В поляризационном микроскопе можно выявить компоненты микропробы и оценить их пространственное распределение по различиям в кристаллооптических константах, набор которых характерен для каждого твердого вещества. Это наличие или отсутствие двулучепреломления, его величина, оптический знак, количество и направление оптических осей (осность), угол угасания, плеохроизм. Чтобы в поляризационном микроскопе измерить эти константы и по ним идентифицировать компоненты микропробы, применяются следующие основные кристаллооптические эффекты: интерференционная окраска, ее угасание при вращении поляризатора и анализатора, коноскопические фигуры, изменение цвета и интенсивности окрашенных кристаллов при вращении поляризатора.
Твердые вещества по степени однородности делятся на изотропные и анизотропные. Изотропными называются вещества, у которых физические и химические свойства одинаковы во всех направлениях. Из материалов живописи в эту группу входят все аморфные вещества, такие, как пигменты-стекла (смальта и александрийская фритта), все органические пигменты и связующие, некоторые глинистые минеральные пигменты, а также кристаллические пигменты с кубической сингонией —лазурит (ультрамарин), оксиды Са, Mg, Сu. Все эти вещества имеют единственный показатель преломления n0 и не поляризуют преломленный свет.
Большинство кристаллических веществ, в том числе минеральные пигменты, анизотропны; их свойства не одинаковы по различным направлениям кристаллов. Степень анизотропии определяется симметрией элементарной ячейки кристаллов — так называемой сингонией. В то время как кристаллы с высокой сингонией (кубической) являются изотропными, средняя (гексагональная, тетрагональная, тригональная) и низшая (ромбическая, моноклинная, триклинная) характерны для анизотропных кристаллов.
Анизотропным веществам присуще явление двулучепреломления (двупреломления) — двойного лучепрреломления: по одному направлению распространяются два плоскополяризованных луча, у которых плоскости поляризации взаимно перпендикулярны, а показатели преломления различны. Анизотропные кристаллы в общем случае характеризуются тремя показателями преломления: ng- наибольший, nm-средний, nр- наименьший.
В кристаллах средней сингонии, оптически одноосных, преломленный луч света распадается на два луча: обыкновенный, неполяризованный, с показателем n0, не зависящим от направления падающего луча, и «необыкновенный» (поляризованный) с показателем преломления nе зависящим от направления падающего света. Одноосные кристаллы характеризуются оптическим знаком: если ne> n0, то есть если nе = ng, а n0 = nр, то кристалл оптически положителен, а если n0 > ne, то есть n0 = ng, а nе = n р, то — оптически отрицателен.
В кристаллах низшей сингонии, называемых дву-осными, кроме обыкновенного луча с показателем nm, можно обнаружить в зависимости от направления два «необыкновенных» (поляризованных) луча с показателями преломления ng и np. Двуосные кристаллы характеризуются углом 2V, определяемым по оптической индикатрисе. Если 2V>90°, то кристалл оптически положителен, а если 2V<90° — оптически отрицателен.
Величина двулучепреломления An для любых анизотропных кристаллов равна разнице между наибольшим и наименьшим показателями преломления, то есть An=ng- np.
Бесцветные анизотропные компоненты микропробы можно выявить с помощью кристаллооптического эффекта интерференционной окраски. Если образец осветить монохроматическим светом при скрещенных под углом 90° поляризаторе и анализаторе, то анизотропные компоненты будут выглядеть светлыми на темном фоне. Если в тех же условиях их осветить белым светом, то эти компоненты будут выглядеть окрашенными в разные цвета. Такая окраска называется интерференционной, так как она возникает за счет интерференции в анизотропных кристаллах двух лучей с разными показателями преломления. Изотропные компоненты как в монохроматическом, так и в белом свете будут выглядеть черными и сливаться с черным фоном. Это позволяет наблюдать только анизотропные компоненты.
Цвет и интенсивность интерференционной окраски определяются произведением величины двупреломления An =ng-np и толщины кристалла в направлении распространения света А1, то есть An A1. По мере увеличения этого произведения цвет и интенсивность интерференционной окраски будут периодически меняться. Совокупность окрасок одного периода называется порядком окраски.
Эффект периодического изменения интерференционной окраски особенно наглядно можно наблюдать с помощью эталонного кварцевого или гипсового клина, в котором толщина плавно возрастает. Вначале при очень малой толщине окраска серая, затем по мере увеличения толщины она последовательно сменяется белой, желтой, бурой, оранжевой и красной. Эти окраски образуют первый порядок интерференционной окраски, вслед за которым при дальнейшем увеличении толщины клина последовательно идут окраски второго порядка: фиолетовые, голубые, зеленые, желтые и снова красные. При дальнейшем увеличении толщины окраски в таком же порядке периодически повторяются, но их интенсивность падает. В зернах пигментов обычно наблюдаются окраски 1, 2, 3 и 4-го порядков.