Betrachtungsweisen im Mikroskop

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In einem Polarisationsmikroskop kann schnell zwischen drei unterschiedlichen Betrachtungsweisen hin und her gewechselt werden durch das Einfügen optionaler Bestandteile in die Strahlenführung. Bei der Mineralbestimmung wird der betrachtete Dünnschliff stets einmal mit und einmal ohne Einsatz des Analysators (orthoskopische Betrachtung), sowie mit zusätzlich eingeklappter Amici-Bertrand-Linse (konoskopische Betrachtung) betrachtet.

Orthoskopische Betrachtung

Der orthoskopische Strahlengang ist der standardgemäße Strahlenverlauf im Mikroskop. Hierbei wird stets das, durch ein Objektiv erzeugte, reelle Zwischenbild betrachtet. Bei dieser Anordnung kann mit jeder beliebigen Vergrößerung gearbeitet werden, um charakteristische, optische Eigenschaften der einzelnen Mineralkörner zu bestimmen. Eine schematische Anleitung zum Gang einer Mineralbestimmung gibt es hier im Tutorium Polarisationsmikroskopie.
Bei der Betrachtung eines Dünnschliffes wird grundsätzlich zwischen der Betrachtung ohne Analysator (Hellfeld) und der Betrachtung mit Analysator bzw. „gekreuzten Polarisatoren“ (Dunkelfeld) unterschieden.


Betrachtung ohne Analysator

Dünnschliffbild von einem Granit bei der Betrachtung mit einfach polarisiertem Licht, erstellt von F. Kaplar, 2019

In dieser Betrachtungsweise können vor allem morphologische Kennzeichen, wie z.B. Kornform, Risse, Einschlüsse oder Spaltbarkeiten analysiert werden. Zudem können auch einige Eigenschaften der Lichtbrechung, wie Relief, Chagrin oder die Brechzahl bestimmt werden, sowie Eigenfarbe und ggf. Pleochroismus der Minerale.

Beachte:
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Minerale die auch ohne Analysator stets schwarz erscheinen (z.B. Erze) sind "opak". Sie können nur mit einem Auflichtmikroskop näher untersucht werden!


Betrachtung mit Analysator

Dünnschliffbild von einem Granit bei der Betrachtung mit einfach polarisiertem Licht und unter Einsatz des Analysators ("gekreuzte Polarisatoren"), erstellt von F. Kaplar, 2019

Für diese Betrachtungsweise muss der Analysator eingeklappt werden. Nun lassen sich weitere charakteristische Eigenschaften der Minerale, wie z.B. die maximale Interferenzfarbe, Auslöschungsschiefe, Zonarbau, Charakter der Schwingungsrichtung oder auch Zwillingsbildungen oder Entmischungen bestimmen. Wie eine Substanz nach Einklappen des Analysators erscheint, ist in erster Linie abhängig von seiner internen Struktur, bei Mineralen also von der Kristallstruktur. Hierbei wird zwischen optisch isotropen und anisotropen Stoffen unterschieden.

Isotrope Substanzen, wie Gläser, Flüssigkeiten und kubische Minerale erscheinen bei gekreuzten Polarisatoren stets schwarz, denn bei diesen Stoffen erfolgt die räumliche Ausbreitung des Lichtes in alle Richtungen absolut identisch. Das linear polarisierte Licht trifft nach Durchqueren der Substanz unverändert auf den Analysator und kann diesen deshalb nicht passieren. Die Substanz erscheint schwarz. In anisotropen Materialien wird das eintreffende, linear polarisierte Licht in zwei senkrecht aufeinander stehenden Lichtwellen aufgespalten, welche den Kristall in unterschiedlicher Geschwindigkeit durchlaufen und deshalb nach Austritt aus dem Kristall phasenverschoben sind. Aufgrund dieser Aufspaltung kann das Licht zum Teil den Analysator passieren. Das betrachtete Korn erscheint deshalb bei einer vollständigen Umdrehung des Objekttisches viermal schwarz (Dunkelstellung) und viermal maximal aufgehellt (Hellstellung bzw. Diagonalstellung). Durch die Überlagerung der beiden Wellen nach Austritt aus dem Kristall, erscheint das Mineral je nach Schnittlage in der Diagonalstellung in einer bestimmten Interferenzfarbe. Die vier Hell bzw. Dunkelstellungen sind jeweils um einen Winkel von 90° zueinander versetzt.

Wichtig:
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Bei einem Schnitt senkrecht zur optischen Achse erscheinen auch anisotrope Minerale bei gekreuzten Polarisatoren stets schwarz! Hier hilft ein Konoskopbild!


Konoskopische Betrachtung

Beim konoskopischen Strahlengang wird nicht das reelle Zwischenbild betrachtet sondern die Brennebene des Objektivs. Um ein interpretierbares Konoskopbild zu erhalten, sollte vorher ein Mineralkorn mit möglichst niedriger Interferenzfarbe in maximal höchster Vergrößerung scharfgestellt werden, wobei möglichst das gesamte Sichtfeld durch das Korn eingenommen werden sollte. Die Umstellung von orthoskopischen auf konoskopischen Strahlengang erfolgt durch Einklappen der Amici-Bertrand Linse mittels eines Kippschalters. Der Analysator muss ebenfalls eingeklappt bleiben.
Je nach Schnittlage und optischem Charakter des betrachteten Minerals erhält man anschließend ein charakteristisches Interferenzbild. Anhand dieses Interferenzbildes können die geometrischen Eigenschaften der Indikatrix (einachsig/zweiachsig), der optische Charakter (optisch positiv/negativ), sowie die Schnittlage eines Mineralkorns bestimmt werden. Bei isotropen Mineralen ist das Konoskopbild stets schwarz, die Schnittlage lässt sich hier also nicht bestimmen.

Die Grundlagen der Konoskopie und detaillierte Erläuterungen zur Beschreibung optisch einachsiger und optisch zweiachsiger Minerale sowie eine schematische Anleitung zur konoskopischen Betrachtung gibt es ebenfalls hier im Tutorium Polarisationsmikroskopie.


Literatur

Raith, M.M., Raase, P., Reinhardt, J. (2011): Leitfaden zur Dünnschliffmikroskopie

Stosch, H.-G. (2009): Skript zur Kristalloptik II – Mineralmikroskopie

Autor:innen

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Dieser Artikel wurde erstellt von:
Carina Poetsch, Lina Seybold