Устройства микроскопов: МИН-8, МИН-10, ПОЛАМ и их различия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт горного дела, геологии и геотехнологии

Лабораторная работа №1

по учебной дисциплине кристаллооптика

Тема: Устройства микроскопов: МИН-8, МИН-10, ПОЛАМ и их различия

Красноярск 2012 г.

РАБОТА С ПОЛЯРИЗАЦИОННЫМ МИКРОСКОПОМ

Устройство микроскопа. Поляризационный микроскоп отличается от обычных биологических наличием приспособлений, необходимых для получения поляризованного параллельного и сходящегося света. Отечественная промышленность выпускает поляризационные микроскопы марки «ПОЛАМ», но большинство учебных и производственных петрографических лабораторий укомплектованы микроскопами серии «МИН».

При помощи поляризационного микроскопа прозрачные минералы исследуют в параллельном и сходящемся свете. Получение параллельного и сходящегося пучков поляризованного света достигается системой оптических линз и устройств. Поляризационный микроскоп дает возможность изучать минералы в неориентируемых сечениях кристаллов (на плоском столике) и в ориентируемых сечениях, которые получают на оптическом приборе (столике Е. С. Федорова), установленном на предметном столике микроскопа. Принципиальная оптическая схема микроскопа приведена на рис. 1.

Рисунок 1 - Принципиальная оптическая схема поляризационного микроскопа

Основными агрегатными узлами всех микроскопов являются штатив, тубус, предметный столик, конденсорное и осветительные устройства, комплект сменных объективов, окуляров и других оптических приспособлений.

Штатив - служит опорой всего инструмента. При помощи специальных приспособлений к нему крепятся остальные узлы микроскопа.

Тубус - полая цилиндрическая труба, в которой частично размещается оптическая система микроскопа: сменный объектив, выдвижной верхний поляризатор (анализатор, или верхний николь), выдвижная линза Бертрана, сменный окуляр. В нижней части тубуса микроскопа имеется прорезь для компенсатора. Прорезь ориентирована под углом 45° к плоскости симметрии микроскопа.

Предметный столик - представляет собой вращающийся диск - кольцо. По окружности он разделен на 360 делений ценой каждого 1?. Два нониуса, закрепленные на неподвижной части столика, позволяют отсчитывать углы поворота столика. С помощью специального винта столик может быть застопорен. Диск столика имеет два отверстия для установки пружинных клемм, два отверстия для установки столика Федорова и шесть отверстий для установки препаратоводителя.

Конденсорное устройство - представляет собой двухлинзовый конденсор, расположенный под предметным столиком. Конденсорное устройство усиливает освещенность объекта. Конденсорная система должна иметь более высокую апертуру, чем объектив, иначе ее нельзя полностью реализовать. Для получения необходимых соотношений апертуры конденсора и объектива к микроскопам придается комплект съемных верхних линз конденсора. Изменять апертуру пучка лучей, освещающих объект, можно также при помощи ирисовой апертурной диафрагмы. К конденсору крепится откидная линза Лазо, которая вводится в оптическую систему микроскопа между верхней съемной апертурной линзой и предметным столиком. Линза Лазо характеризуется высокой апертурой и употребляется при больших и средних увеличениях для усиления освещения объекта, ослабления рельефа и для получения сходящегося пучка света. В нижней части конденсорного устройства закрепляется винтом поляризатор в оправе. При отжатом стопорном винте поляризатор можно вращать вокруг оси микроскопа. Угол его поворота отсчитывается по шкале с ценой деления 5°. Назначение поляризатора - преобразовывать обыкновенный свет в поляризованный. Поляризатор должен быть закреплен таким образом, чтобы пропускаемые им световые волны колебались параллельно или перпендикулярно плоскости симметрии микроскопа.

С помощью специального винта конденсорное устройство вместе с поляризатором перемещается вверх-вниз вдоль оси микроскопа. В рабочем состоянии микроскопа оно должно обеспечивать максимальную освещенность поля зрения, при сохранении резкости и рельефности изображения.

Поляризатор называется призмой Николя по имени его изобретателя шотландского физика У. Николя. Призма Николя представляет собой кристалл исландского шпата, распиленный под определенным углом к граням, а затем склеенный канадским бальзамом. Луч света, войдя в кристалл, разлагается на два луча. Первый луч S₀ имеет показатель преломления п₀ = 1,658, а второй - S_e-n_e'= 1,536. Колебания обыкновенного луча происходят, например, в плоскости, перпендикулярной чертежу (рис. 2), а необыкновенного - в плоскости чертежа.

Рисунок 2 - Ход лучей в призме Николя

Луч So, достигнув канадского бальзама, испытывает полное внутреннее отражение и гасится оправой поляризатора. Луч S_e проходит через призму, не изменив направления в плоскости распила, и выходит из призмы, сохранив приобретенное в кристалле направление колебания.

Осветительная система. Свет в микроскоп можно подавать зеркалом или осветителем. Двустороннее зеркало служит для направления разно-концентрированного освещения в систему микроскопа. Вогнутую сторону зеркала используют для получения концентрированного освещения при больших увеличениях, плоскую - при работе с малыми увеличениями и определении показателей преломления иммерсионным методом.

При ответственных работах следует пользоваться искусственным освещением от специальных осветителей. Следует помнить, что качество изображения в микроскопе в значительной мере зависит от освещения, поэтому настройка освещения является важной подготовительной операцией.

Препараты. Объектом исследования на поляризационном микроскопе служат специально приготовленные препараты: петрографический шлиф и иммерсионный препарат.

Петрографический шлиф - очень тонкая прозрачная пластинка горной породы или технического камня, заклеенная между двумя полосками стекла (рис. 3). Для изготовления шлифа берут небольшой обломок породы (обычно не более 2Х2; Х2 см).

Таблица - Сходства и различия микроскопов

Рисунок 3 - Последовательные стадии изготовления петрографического шлифа: 1 - обломок породы; 2 - заготовка в обломке плоской площадки; 3 - обломок, наклеенный плоской площадкой на предметное стекло; 4 - сошлифованная тонкая пластинка породы; 5 - пластинка, сошлифованная до толщины 0,03 мм; 6 - пластинка, закрытая покровным стеклом; 7 - разрез готового шлифа; а - пластинка породы; б - покровное стекло; в - канадский бальзам; г - предметное стекло

На шлифовальном станке одну из сторон обломка зашлифовывают, затем с помощью канадского бальзама приклеивают к стеклянной пластинке размером 2,5X5 см (это стекло называется предметным). Канадский бальзам - смолообразное вещество, которое добывается из канадской пихты. Он имеет показатель преломления, близкий к показателю преломления силикатного стекла, - 1,537. В Советском Союзе бальзам добывают из сибирской пихты. Сходное вещество, называемое бальзамином, получают синтетическим путем.

На шлифовальном станке обломок породы, приклеенный; к стеклу, постепенно сошлифовывают до пластинки толщиной 0,03 мм. Эту пластинку или шлиф покрывают вторым слоем канадского бальзама и заклеивают второй пластинкой очень тонкого покровного стекла. Готовый шлиф просушивают. В таком виде шлифы применяют для петрографических и минералогических исследований. В изготовлении шлифов необходимы профессиональные навыки, мастерство и опыт. Обычно изготовлением петрографических шлифов занимаются препараторы-шлифовальщики в специально оборудованных шлифовальных мастерских, которые имеются в лабораториях производственных геологических объединений.

Подготовка микроскопа к работе и основные поверки. Микроскоп - дорогостоящий уникальный прибор с довольно хрупким оптическим устройством, поэтому обращаться с ним нужно очень осторожно. Не рекомендуется: резко вводить и выводить анализатор, линзы Бертрана и Лазо. При смене объективов и окуляров необходимо убирать их в ящик для принадлежностей, не касаться внешних линз окуляров и объективов, не протирать их руками во избежание замутнения поля зрения. Микроскоп должен содержаться в чистоте. В него смотрят обычно левым глазом. Тетрадь для записей и зарисовок располагают справа от микроскопа.

При перемене объектива с малым увеличением на объектив с большим увеличением освещенность поля зрения снижается из-за уменьшения диаметра входной линзы. В этих случаях плоское зеркало меняют на вогнутое или вводят линзу Лазо. Фокусное расстояние объектива тем меньше, чем больше увеличение. Чтобы не испортить шлиф и объектив при использовании объективов 20х, 40х и 60х, наводку на резкость (фокус) осуществляют осторожно. Фокусное расстояние объектива с 8х увеличением около 1 см, 20х - около 2 мм, а 40х и 60х - доли миллиметра.

Студентам и начинающим исследователям подготовку к: работе с микроскопом рекомендуется выполнять последовательно.

Перед началом работы необходимо детально ознакомиться с микроскопом, найти сходство и различия в устройстве микроскопов различных марок. Желательно знать устройство наиболее распространенных отечественных микроскопов марок МП-3, МИН-4, МИН-5, МИН-8, МИН-10, МПД-2, ПОЛАМ-С-111, ПОЛАМ Р-113, ПОЛАМ Л-211.

Установить микроскоп на расстоянии 15-20 см от ближнего края стола прямо перед собой. Столик микроскопа, при работе с иммерсионным препаратом должен находиться в горизонтальном положении.

Полностью открыть диафрагму, выключить линзы Лазо, Бертрана и верхний николь.

Вставить в тубус микроскопа окуляр с перекрещивающимися нитями и нужный объектив. Как правило, работу начинают с объективов 8х или 9х. Проверить, вошел ли стопорный косой винт объектива в щипцовый зажим тубуса. Окуляр считается установленным правильно, если одна из нитей окулярного креста ориентирована вдоль плоскости симметрии микроскопа.

С помощью зеркала или осветителя устанавливают наиболее яркое и равномерное освещение поля зрения. В таком положении микроскоп готов к работе. Однако, если на одном приборе работает несколько человек или работа производится впервые, необходимо произвести основные поверки. К ним относятся: центрировка объективов, поверка скрещенности николей, определение ориентировки плоскости световых колебаний, пропускаемых поляризатором. Для выполнения поверок лучше пользоваться петрографическими шлифами.

Центрировка объективов. Для поверки центрировки объективов надо отфокусировать микроскоп на шлифе и, выбрав очень малое зерно (точку) либо пересечение трещин, совместить его с крестом нитей. Затем повернуть столик микроскопа на один оборот (360°), одновременно следя за точкой. Если точка уходит из креста нитей и описывает окружность, объектив нужно центрировать.

Первый случай. Если при повороте столика на 180° точка уходит из креста нитей, но остается в пределах поля зрения, то центрировку производят следующим образом.

Приводят точку в крест нитей.

Поворачивают столик микроскопа на 180°. При этом точка уходит на самое дальнее расстояние от креста нитей - на длину диаметра описываемой окружности при повороте на 360°.

Вставляют центрировочные ключи и винты на объективе и, вращая одновременно оба винта, выводят выбранную точку на середину расстояния от точки до креста нитей, а затем, перемещая шлиф руками по предметному столику, - в крест нитей.

Проверяют результат центрировки. Обычно полной центрировки можно добиться после трех - четырехкратного повторения операции.

Второй случай. Если при повороте столика микроскопа на 180° объект уходит из креста нитей за пределы поля зрения, то вначале необходимо убедиться в правильности установки объектива. При сильно расцентрированном объективе выполняют следующие операции.

Выбирают точку и ставят ее в перекрестье нитей.

Поворачивают предметный столик на 180°, при этом зерно уходит за пределы поля зрения.

Перемещают шлиф руками по диаметру окружности вращения объекта до его появления в поле зрения.

Центрировочными винтами выводят объект в крест нитей.

Операцию повторяют до полной центрировки.

Определение ориентировки плоскости световых колебаний, пропускаемых поляризатором. В правильно отрегулированных микроскопах николи установлены так, что плоскости пропускаемых ими световых колебаний расположены под прямым углом друг к другу и ориентированы параллельно нитям окуляра. В одних микроскопах нижний николь пропускает световые колебания, совершающиеся в плоскости, параллельной вертикальной нити окуляра, а верхний - колебания, совершающиеся параллельно горизонтальной нити, в других - наоборот. Поэтому в каждом микроскопе эти положения необходимо определить. При поверке используют шлиф породы с биотитом. Биотит обладает свойством интенсивно поглощать световые колебания, совершающиеся параллельно плоскости его спайности.

Порядок работы.

Выключить анализатор.

Поставить биотит в крест нитей. Выбрать зерно биотита с хорошо видимыми трещинками спайности.

Вращая столик микроскопа, найти такое положение, при котором чешуйка биотита будет иметь наиболее темную окраску. В этом положении трещинки спайности расположены параллельно плоскости световых колебаний, пропускаемых поляризатором. Вместе с тем они должны быть ориентированными параллельно одной из нитей окуляра - вертикальной или горизонтальной.

Записать, в какой плоскости лежит плоскость световых колебаний поляризатора.

Если при выполнении первых трех операций биотит приобретет наиболее густую окраску в положении, когда трещинки его спайности ориентированы под углом к окулярному кресту, то необходимо под контролем преподавателя установить поляризатор в исходное положение. Для этого поворотом столика микроскопа устанавливают трещинки спайности биотита параллельно горизонтальной или вертикальной нити. Затем отпускают стопорный винт поляризатора и поворачивают поляризатор до положения, при котором биотит приобретает наиболее густую окраску. Стопорный винт закрепляют. Следует обратить внимание на отсчет шкалы поляризатора, он должен соответствовать одному из значений - 0°, 90°, 180° или 270°.

Установка николей в скрещенное положение. Николи считаются скрещенными, если плоскости колебаний световых волн в них взаимно перпендикулярны и совпадают с нитями окулярного креста. Эту поверку выполняют без шлифа в следующем порядке.

Проверить настройку освещения поля зрения, полностью открыв диафрагму, выключить линзы Лазо и Бертрана и верхний николь.

Если на столике микроскопа находится шлиф, то его необходимо убрать. Поле зрения должно быть максимально и равномерно освещено.

Включить верхний николь. Если поле зрения становится максимально черным, то николи скрещены. Если же николи пропускают свет любой интенсивности, то николи необходимо скрестить.

Вначале проверить установку николей по их шкалам. Отсчеты их положений должны быть взаимно перпендикулярными. Например, 90° - отсчет по шкале поляризатора, а 0° - на шкале анализатора и т. п.

Если отсчет на шкале анализатора не кратен 90, то его нужно установить на значение, соответствующее требованию примера в пункте 4. Причем нижний николь должен быть установлен в необходимое положение в результате выполнения предыдущей поверки.

Если верхний николь закреплен в оправе жестко, то скрещенности николей следует добиваться поворотом поляризатора. После установки николей в скрещенное положение нижний николь закрепить стопорным винтом. После выполнения поверок можно судить об исправности и готовности микроскопа к работе.

Вывод: Узнала, из чего состоит микроскоп. Научилась работать с ним.

Размещено на Allbest.ru