фиксирующий аппарат зуба
gc fit checker
золото росії

Иммерсионный метод. Эффект Бекке

Иммерсионный метод. Эффект Бекке

Прозрачный предмет можно обнаружить глазом только потому, что он отличается по преломлению света или по цвету от окружающей среды, и чем больше различие в преломлении, тем лучше виден этот предмет. Бесцветный камень, помещенный в бесцветную жидкость с точно таким же, как у камня, показателем преломления, совершенно невидим. На этом принципе основан иммерсионный метод определения показателей преломления. Он особенно подходит для исследования таких материалов, как округлые бусинки, мелкие драгоценные камни или крошка природных или обработанных кусков бирюзы или нефрита (или их ими-.
тадий)*; • которые; нельзя исследовать на рефрактометре. Изучае-мьда материал последовательно погружают в жидкости до тех пор, цока не будет найдена жидкость с таким же показателем прелом-леиия; каплю такой жидкости затем помещают на .рефрактометр и измеряют ее показатель преломления.
Чаще всего этот метод используется в комбинации с микроскопическим исследованием. Очень мелкие обломки можно поместить на обычное предметное стекло микроскопа. Лучше всего положить несколько кусочно? на сухое стекло и прикрыть их сухим же покровным стеклом, а затем нанести каплю жидкости у торца этого стекла. Жидкость просочится под покровное стекло и окружит кусочки, не смещая их и не сдвигая в один комок. Такие мелкие обломки не имеет смысла помещать потом в следующую жидкость, поэтому необходимо иметь достаточное количество материала для ряда последовательных испытаний. Для более крупных кусочков требуется стекло с углублениями; еще более крупный материал, например небольшие граненые камни, помещают в иммерсионную ячейку и ничем не прикрывают.
Величина разности между преломляющей способностью жидкости и погруженного в нее твердого вещества определяет «рельеф» этого вещества: четкость очертаний, поверхностных неровностей и т. д. Если эта разность значительна, то виден темный контур и хорошо заметны все неровности; наблюдатель как бы смотрит на цредмет, а не сквозь него. Если же показатели преломления отличаются мало, то видна только тонкая темная граница, гораздо менее четкая, а характер поверхности почти неразличим. Однако это «исчезновение» предмета, очевидно, нельзя считать удовлетво-.
рительным критерием точного соответствия показателей преломления; такое соответствие устанавливается с помощью явления, впервые замеченного Бекке. Когда луч света падает на границу двух сред с разными показателями преломления (рис. 53), он отклоняется в сторону среды с большим показателем преломления.
Как показано на обеих диаграммах рис. 53, это происходит независимо от направления наклона этой границы
. Когда фокус микроскопа наведен точно на поверхность исследуемой среды (ab, рис. 53), граница обнаруживается в виде темной линии, поскольку она отклоняет падающий на нее свет. Поднимая трубу микроскопа и смещая тем самым фокус вверх (cd, рис. 53), мы увидим линию повышенной яркости (полоску Бекке.— Перев.), проходящую в том месте, где отклоненные лучи усиливают соседние прямые лучи; если поднимать фокус еще выше, то можно видеть, что светлая полоска сдвигается горизонтально в сторону среды с более высоким показателем преломления. Запомнить это предельно просто: если окуляр микроскопа поднимают вверх, то светлая полоска смещается к более высокому показателю преломления. Можно проверить себя, опуская окуляр микроскопа ниже положения фокуса: в этом случае светлая полоска сместится в сторону среды с более низким показателем преломления. Если разность показателей преломления окажется очень большой, то свет, падающий.
на границу раздела двух сред, может отразиться полностью (рис. 54) и-сверху будет видна широкая и совершенно черная граница. В таких условиях наблюдать эффект Бекке трудно, и надо сразу же испытать иммерсионную жидкость с резко отличающимся показателен преломления. Поскольку дисперсия света в большинстве используемых иммерсионных жидкостей выше, чем в большинстве твердых веществ, точное совпадение показателей преломления возможно только при монохроматическом свете; если же используется обычный свет, то в случае близких свойств преломления появляются радужные круги. Следует помнить также, что
показатели преломления жидкостей очень быстро меняются при изменении температуры, и надо стремиться, чтобы жидкость под микроскопом и капля ее на рефрактометре имели одну и ту же — обычную комнатную — температуру.
Иммерсионный метод как средство микроскопического точного определения показателей преломления доведен минералогами до большого совершенства, и мы вернемся к нему позже, обсудив вопрос о двупреломлении. Применение этого метода не ограничено, однако, микроскопическими объектами. Большой наиевь можно укрепить с колеты (нужней стороны) воском на предметном стекле микроскопа, так чтобы табличка (верхняя грань камня) оказалась вверху и была горизонтальной (рис. 55), и нанести на эту грань каплю жидкости; у края этой капли будет виден эффект Бекке. Для наблюдений чисто макроскопического масштаба разработан метод фотографирования иммерсионного контакта позволяющий видеть и регистрировать соотношения между показателями преломления. Камни, которые должны быть исследованы, погружают в соответствующую жидкость, находящуюся в стеклянной ячейке; свет от источника, расположенного вверху (подходящая установка — вертикальный фотоувеличитель), будет проходить через ячейку и попадать на лист фотобумаги или малочув-.
ствительную пленку, помещенную под ячейкой. При этом граненые камни или обработанные бусинки с более высоким преломлением, чем у иммерсионной жидкости, действуют как собирающие линзы, фокусируя свет к осевой линии, так что на позитивном отпечатке, полученном с контактного негатива (фото 3), изображения этих камней будут окружены черной каймой. Если граненый камень лежит на своей табличке, ребра между гранями павильона выделяются в виде белых линий. Если разность показателей преломления очедь велика, этот эффект усиливается, как указывалось выше, полным внутренним отражением, и образуется очень широкая черная кайма. С другой стороны, камни с показателем преломления более низким, чем у жидкости, будут окружены белой полосой (что соответствует действию рассеивающей линзы), а ребра отмечаются черными линиями. Однако, делая по этим фотографиям количественные выводы, следует иметь в виду, что фотоэмульсия наиболее чувствительна к самой коротковолновой части падающего света, а для этих длин волн показатель преломления жидкости будет значительно выше, чем для средней части видимого спектра. На фото 3 иммерсионная жидкость — а-моно-бромнафталин, для которого показатель преломления при натровом свете и 15°С составляет 1,655, но сподумен в ней виден с узкой белой каймой и выглядит как объект с Показателем преломления несколько меньшим, чем у жидкости.
Такие же наблюдения можно производить И визуально, если небольшие граненые камни, лежащие на своих табличках и полностью погруженные в жидкость, рассматривать в микроскоп, используя при этом узкий параллельный пучок световых лучей
. Если фокус микроскопа располагается в жидкости выше камней, то размытые изображения ребер между гранями павильона в камнях, ноказатель преломления которых ниже, чем у жидкости (например, в кварце и топазе, фото 3), будут казаться темными, а в камнях с более высоким показателем преломления (как в цирконе и сапфире, фото 3) — светлыми. Если тубус микроскопа опустить, так что фокус окажется внутри камней, эффект будет обратным.
На практике желательно иметь под рукой набор жидкостей с таким диапазоном показателей преломления, который позволил бы использовать эффект Бекке наиболее просто и уверенно. Можно предложить следующий набор (показатели преломления указаны для натрового света при 15°С): вода 1,333; хлороформ 1,447; оливковое масло 1,470; бензол 1,501; монобромбензол 1,561; бро-моформ 1,590; коричное масло 1,605; моноиодбензол 1,619; а-мо-нохлорнафталин 1,635; а-монобромнафталин 1,655; иодистый ме.
тилен 1,742. Смешивая равные части последних двух жидкостей, получаем жидкость с показателем преломления 1,700. Вместо т©1ч> чтоб ы использовать разные жидкости, можно получить любой интервал показателей преломления вплоть до 1,742, смешивая иодистый метилен с бензолом, но из-за летучести последнего показатели преломления смесей надо перед употреблением проверять; растворяя серу в иодистом метилене, можно поднять показатель преломления до 1,785, а добавив еще и четырехиодистый этилен, можно поднять показатель преломления до 1,81 *.