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Bei der Auflichtmikroskopie (engl: reflected light microscopy) wird das betrachtete Objekt von oben beleuchtet. In den Geowissenschaften wird die Auflichtmikroskopie häufig mit [[Erzeugung von linear polarisiertem Licht|polarisiertem Licht]] betrieben, um opake Phasen/Erzminerale petrographisch zu untersuchen. Relevante Parameter für die Bestimmung der Minerale sind: '''Reflexionsvermögen, Härte, | Bei der Auflichtmikroskopie (engl: reflected light microscopy) wird das betrachtete Objekt von oben beleuchtet. In den Geowissenschaften wird die Auflichtmikroskopie häufig mit [[Erzeugung von linear polarisiertem Licht|polarisiertem Licht]] betrieben, um opake Phasen/Erzminerale petrographisch zu untersuchen. Relevante Parameter für die Bestimmung der Minerale sind: '''Reflexionsvermögen, Härte, Reflexionsfarbe, Pleochroismus, Doppelbrechung und Innenreflexe'''. Unter Einsatz bestimmter Hilfsmittel können auch magnetische Eigenschaften untersucht werden. | ||
Dieser Artikel bezieht sich nur auf die Auflichtmikroskopie mit polarisiertem Licht, wie sie in der Petrologie und Lagerstättenkunde zur Betrachtung von opaken Phasen/Erzmineralen angewendet wird. | Dieser Artikel bezieht sich nur auf die Auflichtmikroskopie mit polarisiertem Licht, wie sie in der Petrologie und Lagerstättenkunde zur Betrachtung von opaken Phasen/Erzmineralen angewendet wird. | ||
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In der Auflichtmikroskopie werden Effekte beobachtet, die auftreten, wenn polarisiertes Licht an der Oberfläche eines Materials reflektiert wird. Es gibt viele Analogien zur Durchlichtmikroskopie, allerdings basieren die Beobachtungen überwiegend auf Unterschieden im Reflexionsvermögen eines Minerals und nicht auf der [[Lichtbrechung]]. Opake Phasen und Erzminerale bleiben bei Betrachtung im [[Betrachtungsweisen im Mikroskop|Durchlicht]] dunkel. Weil sie jedoch Licht gut reflektieren, können sie mittels Auflichtmikroskopie genauer beschrieben werden. | In der Auflichtmikroskopie werden Effekte beobachtet, die auftreten, wenn polarisiertes Licht an der Oberfläche eines Materials reflektiert wird. Es gibt viele Analogien zur Durchlichtmikroskopie, allerdings basieren die Beobachtungen überwiegend auf Unterschieden im Reflexionsvermögen eines Minerals und nicht auf der [[Lichtbrechung]]. Opake Phasen und Erzminerale bleiben bei Betrachtung im [[Betrachtungsweisen im Mikroskop|Durchlicht]] dunkel. Weil sie jedoch Licht gut reflektieren, können sie mittels Auflichtmikroskopie genauer beschrieben werden. | ||
Wie bei der [[Polarisationsmikroskopie|Durchlichtmikroskopie]] gibt es zwei [[Betrachtungsweisen im Mikroskop|Betrachtungsweisen]]: | Wie bei der [[Polarisationsmikroskopie|Durchlichtmikroskopie]] gibt es zwei [[Betrachtungsweisen im Mikroskop|Betrachtungsweisen]]: mit linear polarisiertem Licht und gekreuzten polarisiertem Licht. | ||
===Welches Material kann untersucht werden?=== | ===Welches Material kann untersucht werden?=== | ||
Die Auflichtmikroskopie eignet sich besonders zur Untersuchung der opaken Phasen/Erzmineralen eines Gesteins oder Erzes. Dazu werden Anschliffe mit einer gut polierten Oberfläche benötigt. Die Größe und das Format der Proben sind nicht vorgegeben. Die Probe muss lediglich unter das Mikroskop passen (Dicke max. ca. 2 cm). Relevant für die Betrachtung der Schliffe ist eine | Die Auflichtmikroskopie eignet sich besonders zur Untersuchung der opaken Phasen/Erzmineralen eines Gesteins oder Erzes. Dazu werden Anschliffe mit einer gut polierten Oberfläche benötigt. Die Größe und das Format der Proben sind nicht vorgegeben. Die Probe muss lediglich unter das Mikroskop passen (Dicke max. ca. 2 cm). Relevant für die Betrachtung der Schliffe ist eine polierte Oberfläche. Sollte der Anschliff auf der Unterseite schräg sein, kann den Anschliff z.B. mit einem Stempel auf ein Stück Knetmasse gedrückt werden, sodass die Oberfläche senkrecht zum Lichtstrahl ausgerichtet wird. | ||
Auch nicht abgedeckte polierte Dünnschliffe, wie sie für die Durchlichtmikroskopie und [[Rasterelektronenmikroskopie (REM)|Elektronenstrahlmikroskope]] genutzt werden, kann man mittels Auflichtmikroskopie untersuchen. Somit können Proben sowohl im Durchlicht und auch im Auflicht bearbeitet werden. | Auch nicht abgedeckte polierte Dünnschliffe, wie sie für die Durchlichtmikroskopie und [[Rasterelektronenmikroskopie (REM)|Elektronenstrahlmikroskope]] genutzt werden, kann man mittels Auflichtmikroskopie untersuchen. Somit können Proben sowohl im Durchlicht und auch im Auflicht bearbeitet werden. | ||
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'''Reflexionsvermögen''' | '''Reflexionsvermögen''' | ||
Das Reflexionsvermögen (engl: reflectance) beschreibt den Anteil von Licht, der vom Mineral reflektiert wird und zurück ins Auge des Betrachters fällt. Es wird im | Das Reflexionsvermögen (engl: reflectance) beschreibt den Anteil von Licht, der vom Mineral reflektiert wird und zurück ins Auge des Betrachters fällt. Es wird im linear polarisiertem Licht beobachtet. Der Wert des Reflexionsvermögens berechnet sich anhand der Fresnel-Formel und liegt zwischen 0% (keine Reflexion) und 100% (vollständige Reflexion). Vereinfacht kann man das Reflexionsvermögen auch als Verhältnis des reflektierten Lichts zum einfallenden Licht darstellen. | ||
<math>R = \frac{n-N2+k^2}{n+N2+k^2} = \frac{I_{reflektiert}}{I_{einfallend}}</math> | <math>R = \frac{n-N2+k^2}{n+N2+k^2} = \frac{I_{reflektiert}}{I_{einfallend}}</math> | ||
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<small>R – Reflexionsvermögen, n – Brechungsindex des beobachteten Minerals, N – Brechungsindex des umgebenden Mediums, k1 und k2- Absorptionskoeffizienten (0 für transparente Materialien), I = Intensität</small> | <small>R – Reflexionsvermögen, n – Brechungsindex des beobachteten Minerals, N – Brechungsindex des umgebenden Mediums, k1 und k2- Absorptionskoeffizienten (0 für transparente Materialien), I = Intensität</small> | ||
Das Reflexionsvermögen äußert sich in der Helligkeit oder Graustufe eines Minerals. Weist das beobachtete Mineral zusätzlich eine | Das Reflexionsvermögen äußert sich in der Helligkeit oder Graustufe eines Minerals. Weist das beobachtete Mineral zusätzlich eine Reflexionsfarbe auf, kann das den Eindruck des Reflexionsvermögens verändern. | ||
Das menschliche Auge ist mit etwas Übung in der Lage, das Reflexionsvermögen auf eine Genauigkeit von ca. ± 5% abzuschätzen. Das Reflexionsvermögen kann aber auch quantitativ gemessen werden und wird mit unterschiedlicher Wellenlängen in der Literatur (z.B. Criddle, A.J. & Stanley, C.J. 1986) angeben. | Das menschliche Auge ist mit etwas Übung in der Lage, das Reflexionsvermögen auf eine Genauigkeit von ca. ± 5% abzuschätzen. Das Reflexionsvermögen kann aber auch quantitativ gemessen werden und wird mit unterschiedlicher Wellenlängen in der Literatur (z.B. Criddle, A.J. & Stanley, C.J. 1986) angeben. | ||
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''' | '''Reflexionsfarbe''' | ||
Die | Die Reflexionsfarbe wird bei linear polarisiertem Licht beobachtet und spiegelt, wie bei der Durchlichtmikroskopie die Tendenz eines Materials wider, bestimmte Wellenlängen des sichtbaren Lichts zu absorbieren. | ||
Für einige Minerale ist die | Für einige Minerale ist die Reflexionsfarbe ein stark hervortretendes Merkmal, das die Einschätzung des Reflexionsvermögens erschweren kann. Andere Minerale sind nur sehr leicht gefärbt, sodass der Farbton schwer beschrieben werden kann. Wenn Minerale mit unterschiedlicher Reflexionsfarbe nebeneinander liegen, kann das den Farbeindruck der einzelnen Minerale beeinflussen. So ist die Reflexionsfarbe zwar häufig ein sehr aufschlussreiches Charakteristikum eines Minerals, kann aber andererseits auch bei der Beschreibung anderer Merkmale stören. | ||
<u>Beispiele:</u> | <u>Beispiele:</u> | ||
Bläulich | Bläulich: Covellin | ||
Gelblich | Gelblich: Gold, Pyrit, Chalcopyrit | ||
Rötlich | Rötlich – bräunlich: Kupfer, Bornit | ||
'''Pleochroismus''' | '''Pleochroismus''' | ||
Wechselt ein Mineral beim Drehen des Mikroskoptisches die Farbe, ist es | |||
Wechselt ein Mineral beim Drehen des Mikroskoptisches die Farbe, ist es pleochroitisch. Diese Eigenschaft kann nur bei anisotropen Mineralen mit richtungsabhängiger Absorption auftreten. Ähnlich wie der Lichtbrechung bei der Durchlichtmikroskopie ist das bei der Auflichtmikroskopie beobachtete Reflexionsvermögen von der Orientierung des Kristalls abhängig. Beim Drehen verändert man die Orientierung und damit das wirksame Reflexionsvermögen des Minerals. | |||
Der Pleochroismus tritt, im Gegensatz zur Polarisationsmikroskopie mit Durchlicht, oft nur sehr schwach hervor. Seine Erkennung erfordert viel Übung. | Der Pleochroismus tritt, im Gegensatz zur Polarisationsmikroskopie mit Durchlicht, oft nur sehr schwach hervor. Seine Erkennung erfordert viel Übung. | ||
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Graphit: bräunlich grau – dunkelgrau | Graphit: bräunlich grau – dunkelgrau | ||
Molybdänit: weißgrau – weiß | |||
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''' | '''Innenreflexe''' | ||
[[Datei:Innenreflexionen des Sphalerit bei Betrachtung unter Ölmmersion. Photo von Malte Junge..png|alternativtext=Innenreflexionen des Sphalerit bei Betrachtung unter Ölmmersion. Photo von Malte Junge.|mini|Innenreflexionen des Sphalerit bei Betrachtung unter | [[Datei:Innenreflexionen des Sphalerit bei Betrachtung unter Ölmmersion. Photo von Malte Junge..png|alternativtext=Innenreflexionen des Sphalerit bei Betrachtung unter Ölmmersion. Photo von Malte Junge.|mini|Innenreflexionen des Sphalerit bei Betrachtung unter Ölimmersion. Photo von Malte Junge.]] | ||
<br /> | <br /> | ||
[[Datei:Innenref air.png|alternativtext=Innenreflexionen des Sphalerit bei Betrachtung bei Luft. Photo von Malte Junge.|rechts|mini|Innenreflexionen des Sphalerit bei Betrachtung bei Luft. Photo von Malte Junge.]] | [[Datei:Innenref air.png|alternativtext=Innenreflexionen des Sphalerit bei Betrachtung bei Luft. Photo von Malte Junge.|rechts|mini|Innenreflexionen des Sphalerit bei Betrachtung bei Luft. Photo von Malte Junge.]] | ||
In nicht vollständig opaken Mineralen, z.B. Kassiterit, wird der Lichtstrahl in den obersten Lagen eines Kristalls mehrmals diffus gebrochen. Dabei entstehen sogenannte | In nicht vollständig opaken Mineralen, z.B. Kassiterit, wird der Lichtstrahl in den obersten Lagen eines Kristalls mehrmals diffus gebrochen. Dabei entstehen sogenannte Innenreflexe. Sie haben meist leuchtende Farben und können (auch bei isotropen Mineralen) am besten unter gekreuzten Polarisatoren beobachtet werden. Besonders stark treten Innenreflexe entlang von Rissen oder Kratzern auf. Unter Ölimmersion treten Innenreflexe besonders gut hervor. | ||
<u>Beispiele:</u> | <u>Beispiele:</u> | ||
Sphalerit | Sphalerit: gelb/braun | ||
Zinnober: blutrot | Zinnober: blutrot | ||
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Die Härte eines Minerals lässt sich oft gut an der Qualität der Politur ablesen. Besonders harte Oberflächen spiegeln dabei mehr und haben weniger Kratzer. Kratzer, die über Korngrenzen hinausgehen, sind für die Einschätzung der Härte besonders geeignet. In weichem Material sind Kratzer stärker ausgeprägt und tiefer als in härteren Mineralen. | Die Härte eines Minerals lässt sich oft gut an der Qualität der Politur ablesen. Besonders harte Oberflächen spiegeln dabei mehr und haben weniger Kratzer. Kratzer, die über Korngrenzen hinausgehen, sind für die Einschätzung der Härte besonders geeignet. In weichem Material sind Kratzer stärker ausgeprägt und tiefer als in härteren Mineralen. | ||
Zudem kann man einen Vergleich des Härtegrades zweier nebeneinander liegender Minerale anhand der Kalb-Linie beobachten. Bei der Politur entsteht ein kleiner Höhenunterschied zwischen härterem und weicherem Mineral. Letzteres ist leicht vertieft | Zudem kann man einen Vergleich des Härtegrades zweier nebeneinander liegender Minerale anhand der Kalb-Linie beobachten. Bei der Politur entsteht ein kleiner Höhenunterschied zwischen härterem und weicherem Mineral. Letzteres ist leicht vertieft. Bei Absenken des Mikroskoptisches bewegt sich die Kalblinie in das weichere Korn hinein. | ||