Patró d'interferència conoscópica

Esquemes de dos patrons d'interferència conoscópica

Un patró d'interferència conoscópica o figura d'interferència és un patró de colors birefringentes creuats per bandes obscures (o isógiras). Es genera per mig d'un microscopi de llum polarisada, utilisat per a l'identificació de minerals i l'investigació de les seues propietats òptiques i cristalográficas.

Les figures són produïdes per interferència òptica quan els rajos de llum divergents viagen a través d'una substància ópticamente no isótropo, és dir, que l'índex de refracció de la substància varia en diferents direccions dins d'ella. La figura formada es pot considerar com un «mapa» de cóm la birrefringencia d'un mineral pot variar en la variació de l'àngul sobre la perpendicular al pla de l'image, a on el color central és la birrefringencia observada mirant cap a avall, i els colors més lluntans del centre són equivalents a la visualisació del mineral en ànguls cada volta més grans respecte a la perpendicular. Les bandes obscures corresponen a les posicions d'extinció òptica (isotropía aparent). En atres paraules, la figura d'interferència presenta simultàneament tots els possibles colors d'birrefringencia del mineral.

La visualisació de la figura d'interferència és una manera segura per a determinar si un mineral és ópticamente uniaxial o biaxial. Si la figura està alineada correctament, l'us d'una làmina de tinta sensible en el microscopi permet a l'usuari determinar la senyal òptica i l'àngul òptic del mineral.

Formació de la figura

Microscopi petrográfico usat per a l'estudi de seccions primes de roca en petrografia.

Diagrama funcional de les parts d'un microscopi petrográfico

En la mineralogia òptica, un microscopi petrográfico i la llum polarisada s'utilisen a sovint per a vore el patró d'interferència. La làmina prima que conté el mineral a ser investigat es coloca sobre la platina del microscopi, per damunt d'un filtre polarisatr, pero en un segon filtre («analisador») entre la lent del objectiu i l'ocular. El condensador del microscopi se situa prop, baix de la mostra per a produir una àmplia divergència dels rajos polarisats a través d'un chicotet punt, i l'intensitat de la llum s'aumenta tant com siga possible (per eixemple, pujant la pera i aumentant l'obertura del diafragma). Normalment s'utilisa una lent d'objectiu d'alta potència. Açò maximizar l'àngul sòlit de la lent, i per lo tant la variació angular de la llum interceptada, i també aumenta la provabilitat que es puga vore la figura d'un cristal en qualsevol moment donat.

Per a vore la figura, els rajos de llum que ixen del microscopi tenen que viajar més o menys en paralel. Açò es conseguix normalment ya siga estirant l'ocular completament (si és possible), o per mig de la colocació d'una lent de Bertrand (Émile Bertrand, 1878) entre la lent de l'objectiu i l'ocular.

Qualsevol secció de cristal pot, en principi, produir un patró d'interferència. No obstant, en la pràctica, solament existixen unes poques orientacions cristalográficas diferents que són adequades per a l'identificació, per a permetre que es produïxca una figura, i per a que siguen capaces de generar informació fiable sobre les propietats del cristal. Normalment, l'orientació més útil i fàcilment obtenible és la que mira cap a avall de l'eix òptic d'una secció de cristal, el que dona una figura que es referix com una figura d'eix òptic (vore més avall). Tals orientacions cristalines són fàcils de trobar en una secció prima per mig de l'investigació de minerals a través de les rebanadas que no són isótropo, pero que apareixen de color negre o gris molt obscur baix la llum polarisada normal en tots els seus ànguls (és dir, és «extinta»). Si s'allunta de l'eix òptic, es pot vore una figura per un instant; un alt color birefringente s'interromp en quatre ocasions quan la mostra ha girat 360 graus en «flashes» de color negre que agranen el camp de visió.

Figures característiques de minerals uniaxiales i biaxials

Una figura d'interferència produïda mirant cap a avall o prop de l'eix òptic d'un mineral uniaxial és la característica «creu de Malta», formada per les seues isógiras. Si l'eix d'observació i el del cristal coincidixen perfectament, el patró es mantindrà invariable per complet a mida que es fa girar la base. No obstant, si l'àngul de visió està una miqueta llunt de l'eix òptic, el centre de la creu gira / òrbita al voltant del punt central mentres es fa girar la mostra. La forma de la creu permaneixerà constant si es mou.

Esbossos de figures d'interferència uniaxial, vists a lo llarc de l'eix òptic de cada mineral. Els colors d'birrefringencia aproximats que poden ser vists si es tractara d'un mineral en segon orde de màxima birrefringencia. El patró obscur en forma de «Creu de Malta» és característic dels minerals uniaxiales. També es mostren els esquemes de la forma d'una secció travessera a través de la indicatriz òptica del mineral (la gravació del seu índex de refracció en 3D) que es veu en cada posició. La direcció allargada es pot distinguir per mig de l'adició d'una làmina de tinta sensible al microscopi, deixant que l'usuari discrimine entre els minerals «uniaxiales negatius» (dreta) i «uniaxiales positius» (esquerra)

La figura des de l'eix òptic d'un mineral biaxial és més complexa. Són visibles una o dos curves isógiras (a voltes cridades «graneretes»), una de les quals tindrà el seu punt de màxima curvatura perfectament centrat (la figura inferior mostra un eixemple en una sola isógira visible). Si dos isógiras són visibles, llavors apareixen colocades esquena en esquena.

La rotació de la mostra farà que els isógiros es moguen i canvien de forma brusca; passant ràpidament cap a una posició a on les curves isógiras estan molt separades en el seu punt més propenc. Despuix, gradualment, apareixen més fortament curvades en els seus quadrants sobre els seus punts mijos a mida que s'aproximen entre sí (una segona isógira apareix des de fòra del camp de visió si abans no era visible), i es fusionen per a formar un patró en «creu de malta» molt semblat al d'un mineral uniaxial. Si es continua girant la mostra, les isógiras se separen de nou (pero en els quadrants oposts a on estaven prèviament) per a reunir-se de nou a continuació. Si se seguix girant, es tornen a separar en els seus quadrants originals, i aixina successivament. Els isógiros es toquen entre sí quatre voltes en una revolució de 360 graus, en cada una de les voltes corresponent a una de les posicions d'extinció observades en la llum polarisada normal.

Possibles figures d'interferència per a un mineral biaxial en una àmplia 2V, vist a lo llarc d'un dels dos eixos òptics. La forma curvada de la isógira (banda obscura) és característica dels minerals biaxials, a pesar de que el grau de curvatura canvia a mida que es fa girar el microscopi, i el patró s'assembla en algunes orientacions al patró de «Creu de Malta» d'un mineral uniaxial. L'image de l'esquerra mostra solament la forma; el pegat gris en el centre indica el baix primer orde (gris) dels colors d'birrefringencia observats ací (l'orde dels colors que s'observen en la realitat aumentaria llunt del centre, pero estos colors no es mostren). Les dos figures de la dreta mostren l'efecte de l'adició d'una làmina sensible que s'ha instalat, a on es pot vore que el gris del centre ha segut substituït per un cian de segon orde i un groc de primer orde de color d'birrefringencia. La polaridad del groc i del cian revela si el mineral observat és ópticamente «biaxial positiu» (dalt) o «biaxial negatiu» (avall), sent esta una propietat clau en l'identificació dels minerals (o per a investigar la seua composició)

La separació màxima entre isógiros es produïx quan es fa girar la mostra exactament 45 graus respecte a una de les orientacions a on els isógiros vénen junts. El punt en el qual el isógiro està més fortament curvat representa la posició de cada u dels dos eixos òptics presents en un mineral biaxial, i per lo tant la separació màxima entre les dos curves permet determinar l'àngul entre els dos eixos òptics del mineral. Este àngul es diu àngul òptic, a sovint anotat com 2V. En alguns casos, conéixer l'àngul òptic pot ser una ferramenta de diagnòstic útil per a diferenciar dos minerals que d'una atra manera tenen una apariència molt similar. En atres casos, el 2V varia en la composició química d'un mineral donat, i el seu valor medit es pot utilisar per a calcular les proporcions entre els elements en l'estructura cristalina; per eixemple, Fe / Mg en l'olivina. No obstant, en estos casos també és important l'estar segurs de la senyal òptica dels minerals (essencialment, açò indica que l'àngul òptic està orientat respecte a tota la indicatriz òptica que descriu els índexs de refracció del mineral en 3D). La senyal òptica i l'àngul òptic es poden determinar en conjunt per mig de la combinació del patró d'interferència en l'us d'una làmina de tinta sensible.

A abdós costats de la «cadira de montar» formada pels isògiros, els anells d'birrefringencia de color apareixen de forma concèntrica al voltant de dos ulls, denominats melanotopos. Les bandes més propenques són círculs, pero les més lluntanes passen a tindre forma de pera, en la part estreta apuntant a la cadira de montar. Les bandes més grans que rodegen la cadira de montar i els dos melanotopos formen una figura en forma de 8.

A sovint, s'utilisa simultàneament una taula de Michel-Levy en el patró d'interferència per a determinar l'informació útil que servix d'ajuda en l'identificació dels minerals.