الخواص البصرية للمعادن في حال وجود المستقطبين المتعامدين

ما هي الخواص البصرية للمعادن في حال وجود المستقطبين المتعامدين؟

في حالة المعادن التي تكون أحادية المحور وفي حال كان المجهر في وضع المستقطبين متعامدين أي حينما يكون المحلل في نفس مسار الضوء، نجد أن المعدن يبرز ألوان زاهية تدعى بألوان التداخل، ومع التفاف المسرح فإن قوة هذه الألوان تتغير بشكل تدريجي من أعلى درجة لها في وضع 54 فتكون الألوان زاهية إلى إظلام كامل في وضع آخر.
من الخواص البصرية للمعادن بشكل عام أثناء وجود المستقطبين المتعامدين هي خاصية التشابه البصري، إن المواد التي تكون متشابهة بصرياً (التجانسية) هي تلك المواد التي يحدث فيها انتقال للموجات الضوئية، بذات السرعة في كل الاتجاهات، أي أن الضوء يتحرك خلالها بحرية كاملة دون أن يواجه أية انكسار، لهذا فإن شرائح هذه المعادن في حال تم وضعها على المجهر بين المستقطبين المتعامدين نلاحظ أنها تظهر سوداء مهما أدرنا المسرح ومن الأمثلة عليها معادن الجارنيت والفلوريت والهاليت.
وتشمل كل المعادن التي تتبلور في فصيلة المكعب، وأيضاً المقاطع العمودية على المحور البصري، أما بالنسبة للمعادن غير المتشابهة بصرياً (اللاتجانسية) فهي التي يتم خلالها انتقال الموجات الضوئية بسرعة مختلفة، حيث يحصل انكسار مزدوج، والخاصة الثانية هي ألوان التداخل، يتم تسميتها باسم ألوان الاستقطاب وهي عبارة عن ألوان زاهية تبرزها شرائح المعادن غيرالمتشابهة بصرياً بين المستقطبين المتعامدين.
أما السبب في بروز ألوان التداخل فهو حدوث تداخل للموجات الخارجة من السطح العلوي للشريحة، ولتفسير آلية ظهور ألوان التداخل بين المستقطبين المتعامدين يتم توضيح انتقال الضوء ومساره في المجهر، ابتداء من المستقطب وصولاً للعدسة العينية، يحدث سقوط حزمة من الضوء العادي تجاه المستقطب فيحصل لها انكسار مزدوج أحدهما تنعكس بشكل جانبي والأخرى تخرج لتذهب في مستوى واحد.
وفي حال أن الضوء سقط على السطح السفلي من المعدن يحدث له انكسار مزدوج، وينكسر إلى مركبتين تتذبذبان في مستويين متعامدين على بعضهما البعض، وتكونان بسرعتين متباينتين (مثل تجربة الكالسيت)، وفي المحلل يحدث انكسار في كل من هاتين الموجتين انكساراً مزدوجا، ينعكس منهما اثنان انعكاساً تاماً جانبياً ويظهر الاثنان في اتجاهين يكونان موازيان لاتجاه ذبذبة المحلل.
تتداخل الموجتان الخارجتان إلى المحلل؛ بسبب أنهما تتحركان في ذات الاتجاه وفي ذات المستوى، ويعتمد التداخل على فرق المسار بينهما، أي إذا كان فرق المسار طول موجي واحد λ أو مضاعفاته فإنه يكون بنائي (ملونا مضيئا)، أما في حال كان 2 فإنه ينتج تداخل هدمي مظلم.
إن ألوان التداخل تزداد في قوتها بشكل تدريجي إلى وضع 54، ثم يقل بشكل تدريجي مع زيادة الدوران إلى وضع الانطفاء الذي يليه هذا، وفي حال كانت سرعة المعدن في أي وضع آخر بين أوضاع الانطفاء الأربعة.
وعندما نأخذ مثلاً أحد أوضاع 54 ونركز الانتباه على أحد الموجات التي تكون الضوء الأبيض، فنلاحظ ماذا يحدث لها عند مرورها من المستقطب إلى أن تخرج من المحلل، فعند العمل على فحص الشرائح الرقيقة ذات السمك 0.0 ملي متر للمعادن التي تشكل للصخور تحت المستقطبين المتعامدين واستخدام الضوء الأبيض، نلاحظ أن حبيبات أغلب المعادن ملونة فتمنح كل مجموعة من الحبيبات اللون ذاته أو عدد من الألوان المحددة تختلف عن لون المعدن الآخر فتسمى هذه الألوان باسم ألوان التداخل.
إن لون تداخل المعدن (أي لون المعدن تحت المستقطبين المتعامدين) يكون ناتج بسبب فرق المسار بين الموجتين الخارجتين من المعدن والمتداخلتين مع بعضهما البعض بعد خروجهما من المحلل، وتتغير قوة اللون من صفر (أي انطفاء كامل) إلى 1% (أي إنارة عظمى) وتتغير أربع مرات أثناء دورة المسرح دورة كاملة 360 درجة؛ أي أنه يحدث أربع أماكن إظلام وأربع أماكن إنارة عظمى.
يوجد عدة عوامل تؤثر على ألوان التداخل منها: توجيه المعدن أو البلورة وسمك الشريحة وقرينة الانكسار المزدوج للمعدن، بالإضافة إلى الامتصاص التفاضلي للألوان المختلفة من قبل المعدن، حيث يعرف توجيه المعدن على أنه نوع مقطع المعدن الموجود في الشريحة الصخرية الرقيقة، ويوجه المقطع اعتماداً على المحور البصري أو المحور البلوري (c).
فمن المعروف أن المعادن المنتشرة التي تشكل الصخور توجد بشكل عشوائي؛ أي من غير أي توجيه وعند قطع الصخر في الورشة، فإن توجيه بلورات المعادن يكون بشكل عشوائي أيضا؛ أي أن قطع البلورة محتمل أن يكون موازياً للمحور (C) أو يكون مائلاً عنه أو عمودياً عليه.