Feuerwerk der Farben

Feuerwerk der Farben Faszination der Polarisationsmikroskopie Olaf Medenbach Institut für Geowissenschaften Ruhr-Universität Bochum 44780 Bochum, Germany olaf.medenbach@rub.de

Ludwig Meidner: Apokalyptische Stadt, 1913 Hippursäure, mikroskopische Fotografie im polarisierten Licht

Medizinisch-biologische Mikroskopie Bildqualität Vergrößerung Auflösungsvermögen Diatome (Surirella), Porenabstand 240 nm Peter Höbel

Medizinisch-biologische Mikroskopie Bildqualität Vergrößerung Auflösungsvermögen Radiolarie, Päule Heck

Medizinisch-biologische Mikroskopie Bildqualität Vergrößerung Auflösungsvermögen Heike Buchmann

Medizinisch-biologische Mikroskopie Bildqualität Vergrößerung Auflösungsvermögen Kontrastierung Färbemethoden Jörg Weiß

Medizinisch-biologische Mikroskopie Bildqualität Vergrößerung Auflösungsvermögen Kontrastierung Färbemethoden Interferenzmethoden Phasenkontrast Frank Fox

Medizinisch-biologische Mikroskopie Bildqualität Vergrößerung Auflösungsvermögen Kontrastierung Färbemethoden Interferenzmethoden Differentieller Interferenzkontrast (DIC) Wolfgang Bettighofer

Medizinisch-biologische Mikroskopie Bildqualität Vergrößerung Auflösungsvermögen Kontrastierung Färbemethoden Interferenzmethoden Interferenzkontrast nach Jamin-Lebedeff Holger Adelmann

Medizinisch-biologische Mikroskopie Bildqualität Vergrößerung Auflösungsvermögen Kontrastierung Färbemethoden Interferenzmethoden Polarisationsmikroskopie Gerald Helbig

Medizinisch-biologische Mikroskopie Bildqualität Vergrößerung Auflösungsvermögen Kontrastierung Färbemethoden Interferenzmethoden Polarisationsmikroskopie Ernst Hippe

Polarisationsmikroskopie (Petrographisches Mikroskop) Vergrößerung: meist << 500 x Auflösungsvermögen: gering Kontrastierung: durch polarisiertes Licht (i.d.r. bei gekreuzten Polarisatoren) aber: orientierte Messung physikalischer Eigenschaften 0,5 mm

Polarisationsmikroskop (Petrographisches Mikroskop) Exaktes physikalisches Messinstrument für alle kristallinen Festkörper Ergebnisse konkurrenzlos schnell und billig: Phasenanalyse (Mineralidentifikation) Korngrößenanalyse Korngrößenverteilung Gefüge "chemische Zusammensetzung"

Polarisationsmikroskop (Petrographisches Mikroskop) Ergebnisse für die Gesteinskunde (Petrographie): Gesteinsansprache chemische Zusammensetzung des Gesteins Entstehungsgeschichte des Gesteins aus Mineralreaktionen und Gefüge technische Brauchbarkeit eines Gesteins Schadensdiagnose

Konstruktive Interferenz Licht + Licht = mehr Licht Destruktive Interferenz Licht + Licht = Dunkelheit

1. Ordnung 0-550 nm

Interferenzfigur (einachsig), konoskopische Betrachtung

Mineralbestimmung mit dem Polarisationsmikroskop Auflichtmikroskop: Farbe, Form, Reflektionsvermögen, Anisotropieeffekte opak unbekanntes Objekt transparent Durchlichtmikroskop: Brechungsindex n Form, Farbe, Pleochroismus, Spaltbarkeit isotrop anisotrop Gangunterschied = d n kubisch einachsig zweiachsig trigonal hexagonal tetragonal rhombisch monoklin triklin

Tröger, W. E.: Optische Bestimmung der gesteinsbildenden Minerale "Schlüsseldiagramm" n n n

Tröger, W. E.: Optische Bestimmung der gesteinsbildenden Minerale Tabellen

Abschätzung des Brechungsindex Relief, Chagrin, Becke-Linie, Untersuchung in linear polarisierten Licht

Dicke Interferenzfarbtafel nach Michel-Levy Γ a = d b Δn c Gangunterschied = Interferenzfarbe

Kristallform (Morphologie) idiomorphe Kristalle - xenomorphe Kristalle

Plagioklas Zwillingsbildung Untersuchung bei gekreuzten Polarisatoren

(010) Zwillingsbildung Untersuchung bei gekreuzten Polarisatoren Plagioklas: Bildung eines Zwillings nach dem Albit-Gesetz (010) Zwillingsverwachsungsebene: (010) Zwillingsachse: (010) (010) polysynthetische Albit-Zwillinge

Titanit Zwillingsbildung Untersuchung bei gekreuzten Polarisatoren 0,2 mm

Cordierit Zwillingsbildung Untersuchung bei gekreuzten Polarisatoren 0,5 mm

Spaltbarkeit Untersuchung im linear polarisierten Licht Calcit 0,2 mm

Ägirin Spaltbarkeit Untersuchung im linear polarisierten Licht 0,1 mm

Lage der Indikatrix im Kristallgebäude (Dispersion) Untersuchung bei gekreuzten Polarisatoren Titanaugit 1 mm

Biotit Farbe, Pleochroismus Untersuchung im linear polarisierten Licht schwache Absorption Längsschnitt starke Absorption Kopfschnitt starke Absorption Schwingungsrichtung des Polarisators 0,5 mm

Farbe, Pleochroismus Untersuchung im linear polarisierten Licht Turmalin ne schwache Absorption Längsschnitt Kopfschnitt no starke Absorption Schwingungsrichtung des Polarisators 0,5 mm

Hi Olaf, may I have a break, my brain is full!

Kreislauf der Gesteine Sedimentite Metamorphite Magmatite

Klassifikation der Magmatite chemische Klassifikation "sauer basisch" nach dem Gehalt an SiO 2 mineralogische Klassifikation nach dem Mineralbestand Farbzahl "M" modaler Mineralbestand (quantitative Bestimmung der Volumenanteile) normativer Mineralbestand (Berechnung des "modalen Mineralbestands aus der chemischen Zusammensetzung) M ist die Summe der Volumina dunkler Minerale (Biotit, Pyroxen, Amphibol etc.) leukokrate Gesteine (hell), meist SiO 2 -reich (~ 70%) melanokrate Gesteine (dunkel), meist SiO 2 - arm (~ 50%)

Magmatite Tiefengesteine (Plutonite) langsame Abkühlung, große Kristalle, dicht, vollkristallin Ergussgesteine (Vulkanite) schnelle Abkühlung, oft porös, evtl. glasige Matrix, kleine Kristalle

Plutonite M>90 Vulkanite

Magmatite Streckeisen-Diagramm (Gesteinsname für magmatische Gesteine) A Alkalifeldspat (Kalifeldspat + Albit) Syenit Trachyt Granit Rhyolith Q Monzonit Latit Quarz Granodiorit Dacit Basalt Gabbro, Diorit Andesit Tiefengesteine, Plutonite Ergußgesteine, Vulkanite P Plagioklas (ohne Albit) Basanit Theralith F Foide, "Feldspatvertreter"

Streckeisen-Diagramm Q Quarz Ergußgesteine, Vulkanite A Alkalifeldspat (Kalifeldspat + Albit) Trachyt Rhyolith Latit Dacit Basalt Andesit P Plagioklas (ohne Albit) Basanit F Foide, "Feldspatvertreter"

Streckeisen-Diagramm Q Quarz Tiefengesteine, Plutonite Granit Granodiorit A Alkalifeldspat (Kalifeldspat + Albit) Syenit Monzonit Gabbro, Diorit P Plagioklas (ohne Albit) Theralith F Foide, "Feldspatvertreter"

Streckeisen-Diagramm Q Quarz Ergußgesteine, Vulkanite A Alkalifeldspat (Kalifeldspat + Albit) Trachyt Rhyolith Latit Dacit Basalt Andesit P Plagioklas (ohne Albit) Basanit F Foide, "Feldspatvertreter"

Metamorphite Andalusit Al [5] Al [6] [O SiO 4 ] Sillimanit Al [4] Al [6] [O SiO4] Disthen Al [6] Al [6] [O SiO 4 ]

Metamorphite Albit Jadeit + Quarz

Sedimentite klastische Sedimentite mechanisch zerkleinert, im festen Zustand abgelagert chemische Sedimentite: aus Lösungen ausgefällt, meist in marinen Lagunen organogene Sedimentite: Schalen, Stützskelette, Biomasse (Kohle)

Klassifikation der Psammite Quarz (Quarz)-Sandstein Arkose Feldspat Grauwacke Gesteinsbruchstücke

0.5 mm

Geschichte der Mikroskopie Antoni van Leeuwenhoek, 1632-1723

Geschichte der Mikroskopie

Grundlegende Entdeckungen für die Entwicklung der Polarisationsmikroskopie

Grundlegende Entdeckungen für die Entwicklung der Polarisationsmikroskopie Erasmus Bartholinus (1635-1698) entdeckte 1669 die Doppelbrechung am isländischen Kalkspat und begründete damit die Kristalloptik

Grundlegende Entdeckungen für die Entwicklung der Polarisationsmikroskopie William Nicol (1768-1851) entwickelte 1828 ein Prisma aus Calcit zur Herstellung linear polarisierten Lichts

Polarisation durch Totalreflektion in Kristallen (Nicol, 1828): Nicol-Prisma n o >>n e n Kittschicht n e

Grundlegende Entdeckungen für die Entwicklung der Polarisationsmikroskopie Giovanni Battista Amici (1786-1863) konstruierte um 1830 erste Mikroskope mit Polarisatoren

Grundlegende Entdeckungen für die Entwicklung der Polarisationsmikroskopie Henry Clifton Sorby (1826-1908) begann ca. 1850 mit der systematischen Untersuchung an Gesteinen mit polarisationsoptischen Methoden

Mikroskope der viktorianischen Zeit Fleaglass

Harry Rosenbusch (1836-1914) Erstes kommerziell erhältliches reines Polarisationsmikroskop Begründer der mikroskopischen Physiographie entwickelte zusammen mit Rudolf Fuess das erste petrographische Mikroskop Rudolf Fuess Bildarchiv Deutsches Museum München

Das Rosenbusch-Mikroskop Rosenbuschs Forderungen (1876): Die mechanische Drehachse des Tischs und die optische Achse müssen aufeinander justierbar sein ( Zentrieren ). Winkelmessungen in der Tischebene müssen mit ausreichender Genauigkeit durchführbar werden können. Die Schwingungsrichtungen der Polarisatoren müssen bekannt und genau reproduzierbar sein. Die Auslöschungsstellungen anisotroper Kristalle müssen mit großer Präzision eingestellt werden können.

Das Rosenbusch- Mikroskop Klassischer Feintrieb mit Dreikantsäule rechts. Feintrieb nach Roberval mit Parallelogramm-Führung links. (Mikroskop von Albin Weisbach (1833-1901), Bergakademie Freiberg) Fa. Fuess Berlin Steglitz, 1876

Danke Allen für die Aufmerksamkeit und Geduld 90 Jahre Entwicklung: Stativ Nr. I, Leitz, 1909 DMRP, Leitz, 1999