Polarisationsmikroskopie

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Autoren

Hans-Jürgen Schwarz, Anika Husen, NN

Einführung

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Die Polarisationsmikroskopie [Wuelfert:1999]Titel: Der Blick ins Bild
Autor / Verfasser: Wülfert, Stefan
wird insbesondere bei der Betrachtung anisotroper (doppelbrechender) Objekte eingesetzt. Gegenüber den normalen Mikroskopen besitzt das Polarisationsmikroskop einen Polarisator (polarisiertes Licht) in der Beleuchtungseinheit: durch ihn wird das Objekt mit linear polarisiertem Licht beleuchtet. Im Beobachtungsstrahlungsgang befindet sich zusätzlich ein weiterer Polarisator (Analysator), der die Änderung des linear polarisierten Lichtes durch das Objekt zu analysieren gestattet. Ohne Objekt muss bei gekreuzten Polarisator und Analysator (90° Unterschied in der Schwingungsebene des jeweils durchgelassenen Lichts) Dunkelheit herrschen. In der Polarisationsmikroskopie werden die direkte (orthoskopische) oder die indirekte (konoskopische) Betrachtungsweise angewandt. Die orthoskopische Betrachtungsweise entspricht der in der normalen Mikroskopie üblichen Betrachtungsweise. Anisotrope Körper erscheinen bei eingeschaltetem Analysator je nach ihrer Orientierung, der Dicke und Größe der Doppelbrechung in der dem Gangunterschied zwischen ordentlichen und außerordentlichen Strahl entsprechenden Interferenzfarbe.

A:Im orthoskopischen Strahlengang(Lukenstrahlengang) älterer Polarisationsmikros-kopeerzeugt das Objektiv ein vergrößertes, höhen-und seitenverkehrtes Zwischenbild des Dünnschliffs. Dieses wird mit dem Okular nochmals vergrößert betrachtet (A-2). In modernen Polarisationsmikroskopen befindet sich das Objekt in der unteren Brennebene des Objektivs, so dass es nach Unendlich abgebildet wird. Das mit dem Okular zu betrachtende reelle Zwischenbild wird durch eine zusätzliche Linse im Tubus (Tubuslinse) erzeugt (A-1). Durch dieses Abbildungsverfahren entsteht zwischen Objektiv und Tubuslinse ein paralleler Strahlengang, der ideale Voraussetzungen für ein störungsfreies Einfügen von Analysatoren, Kompensatoren oder Reflektoren schafft und außerdem eine bessere Korrektur der Ab-bildungsfehlerermöglicht. B:Im konoskopischen Strahlengang(Pupillenstrahlengang) dagegen erfolgt die Abbildung paralleler Lichtstrahlen des Strahlenkegels in der oberen Brennebene des Objektivs. Das dort entstehende Interferenzbild (im Falle optisch anisotroper Kristalle) wird mit Hilfe der Amici-Bertrand-Linse vergrößert betrachtet. Ist keine Amici-Bertrand-Linse vorhanden, so kann das Interferenzbild auch durch eine anstelle des Okulars eingesetzten Lochblende (Diopter) im Tubus betrachtet werden. aus [Raith.etal:2009]Titel: Leitfaden zur Dünnschliffmikroskopie
Autor / Verfasser: Raith, Michael M.; Raase, Peter

Konoskopische Betrachtungsweise: Durch Einschalten einer zusätzlichen Linse (Amici-Bertrand-Linse) oder Entfernen eines Okulars wird die hintere Brennebene des Objektivs in die mit dem Okular betrachtete Zwischenbildebene abgebildet. Während bei der orthoskopischen Betrachtungsweise jeder Bildpunkt einem Objektpunkt entspricht, ist bei der konoskopischen Betrachtungsweise jedem Bildpunkt ein paralleles Strahlenbündel zugeordnet. Das Bild gibt dann über die Richtungsabhängigkeit der Doppelbrechung Auskunft (soweit sie durch die Apertur erfasst werden kann). Mit dieser Methode ist es somit möglich zu bestimmen, ob ein Kristall optisch einachsig oder zweiachsig sowie optisch positiv oder negativ ist. Die Lichtbrechung von Salzmineralien kann relativ leicht bei Kenntnis der Lichtbrechung des Einbettungsmediums, bzw. Immersionsöles abgeschätzt werden.

Schema eines Polarisationsmikroskopes

Eine genaue Beschreibung der mikroskopischen Mineralanalyse findet sich z.B. bei [Raith.etal:2009]Titel: Leitfaden zur Dünnschliffmikroskopie
Autor / Verfasser: Raith, Michael M.; Raase, Peter
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Vorteil:

Die Polarisationsmikroskopie ist ein günstige Methode und bei entsprechender Erfahrung auch eine schnelle Methode zur Bestimmung von Salzen. Es wird die Mineralogie und Chemie der Salze bestimmt. Sie ist transportabel und an jedem Ort einsetzbar, sodass auch "empfindliche" Salze direkt bestimmt werden können.

Nachteil:

Manche Salze sind nur schwer oder kaum zu identifizieren. Es ist keine quantitative Bestimmung möglich.

Literatur

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WebLinks

• http://e3.physik.uni-dortmund.de/~suter/Vorlesung/Physik_B3_SS03/6.5_Polarisation.pdf, 19.11.2009
• http://www.gemmologie.at/mediaCache/Doppelbrechung_270385.pdf, 19.11.2009
• http://www.physik.uni-jena.de/inst/iao/applets/doppelbrechung/doppelbrechung.html, 19.11.2009
• http://www.microscopy-uk.org.uk/mag/artnov08/rd-crystals.html, 19.11.2009

Licht wird als polarisiert bezeichnet, wenn bestimmte Schwingungsrichtungen in den sich fortbewegenden Lichtwellen bevorzugt werden. Es kann z.B in Polarisationsfiltern erzeugt werden. Es gibt linear, zirkular und elliptisch polarisiertes Licht. Natürliches Licht ist unpolarisiert.

Wird ein Lichtstrahl in einem doppelbrechenden Kristall in zwei unterschiedlich schnelle Strahlen aufgespalten, so erreichen diese nach unterschiedlichen Zeiten das Ende des Kristalls. Es resultiert eine Laufzeitdifferenz, die als Gangunterschied bezeichnet wird.

Unter Interferenz versteht man die Überlagerung von Lichtwellen. Dadurch entstehen unterschiedliche Farben, die Interferenzfarben.

Zur Kennzeichnung eines Objektives dienen die Angaben über seine bildseitige Brennweite und seine numerische Apertur. Die numerische Apertur ist ein Maß für das in das Objektiv eintretende Licht, d.h. für die Bildhelligkeit. Unter der numerischen Apertur versteht man das Produkt aus Brechzahl n und dem Sinus des Brechungswinkels α.