ELEMENTY OPTYKI I MIKROSKOPIA OPTYCZNA 

Światło porusza się po liniach prostych a wibracje fali elektromagne-

tycznej są prostopadłe do tych linii (do kierunku rozchodzenia się).  

f = częstotliwość  

(ilość fal mijających pewien punkt) 

λ = długość fali 

f 

.

 λ = prędkość fal 

Pozycja światła widzialnego w spektrum 

fal elektromagnetycznych 

Długość fali światła widzialnego określa jego barwę, od ok. 700 Å 

(czerwone) do ok. 4000 Å (fioletowe). Światło białe jest mieszaniną fal 

wszystkich długości. Światło o określonej długości fali nazywane jest 

ŚWATŁEM MONOCHROMATYCZNYM (czyli jednobarwnym). 

 

Gdy światło z rzadkiego ośrodka pada na 

ośrodek gęstszy część się odbija (kąt 

padania 

p

 równy jest kątowi odbicia 

o

 i 

leżą w jednej płaszczyźnie) a część ulega 

załamaniu (kąt załamania 

z

 zależy od kąta padania i od stosunku 

prędkości rozchodzenia się światła w obu ośrodkach). 

Umownie prędkość światła w próżni traktuje się jako odniesienie v

o

 = 1.  

W powietrzu prędkość światła jest niemal identyczna v

p

= 0,9997 = 1. 

Współczynnik załamania światła n jest cechą fizyczną charakterystyczną dla każdej 

substancji wynosi:  n = v

p

/v = 1/v (odwrotność prędkości rozchodzenia się światła w 

tej substancji). Może być wyznaczony z pomiaru kąta padania i załamania n = 

sin

p/sinz.  

Częstotliwość światła jest stała, a więc jego prędkość zależy od długości fali  

v = λ

.

f    f = const    =>    λ ~ v,    gdy λ rośnie to v rośnie (n = 1/v  maleje) 

Czerwone światło ma dłuższą falę od fioletowego a więc i większą prędkość w danym 

ośrodku: współczynnik załamania światła czerwonego n

c

 jest 

więc mniejszy niż fioletowego n

f

 dla tej samej substancji. Fakt, 

że kryształy mają różne współczynniki załamania dla różnych 

długości fali nazywa się DYSPERSJĄ. Dlatego do wyznaczania n 

używa się światła monochromatycznego (najczęściej światła 

żółtego emitowanego przez podgrzane atomy sodu Na).  

 

POLARYZACJA ŚWIATŁA 

Światło porusza się po liniach prostych a wibracje fali 

elektromagnetycznej są prostopadłe do tych linii (do 

kierunku rozchodzenia się). W przypadku światła 

rozchodzącego się w próżni czy w powietrzu wibracje te 

zachodzą we wszystkich kierunkach. 

 

Światło spolaryzowane (liniowo) to światło, w którym 

wibracje fali elektromagnetycznej zachodzą tylko w 

jednej określonej płaszczyźnie. Jest ono nierozróżnialne 

dla nieuzbrojonego ludzkiego oka. Polaryzację można 

stwierdzić tylko za pomocą drugiego polaryzatora (analizatora). 

Otrzymywanie światła spolaryzowanego: szczypce turmalinowe, pryzmat 

Nicola, polaryzatory syntetyczne (patrz Min. Ogólna str. 203-210). 

Światło ulega też polaryzacji podczas odbicia od powierzchni płaskich i 

przy załamaniu podczas przechodzeniu przez kryształy optycznie 

anizotropowe. 

Można to zaobserwować badając obraz punktu widzianego przez kryształ 

kalcytu: 

-  w wyniku podwójnego załamania światła przez 

kryształ widać dwa puknty.  

-  przy obrocie kryształu jeden z punktów obraca się 

wokół drugiego, który pozostaje nieruchomy 

-  dopiero patrząc przez polaryzator możemy 

stwierdzić, że światło przechodzące przez kryształ 

(obraz docierający do naszego oka) jest 

spolaryzowane  

 

 

 

 

Podział ciał ze względu na własności optyczne 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Patrz Min. Ogólna 210-236. 

Ciała izotropowe optycznie są optycznie jednorodne i światło 

porusza się w nich z tą samą prędkością niezależnie od 

kierunku. Przykładem są gazy, większość cieczy, szkło i inne 

substancje amorficzne (niekrystaliczne) oraz kryształy z układu 

regularnego. Mają one jeden współczynnik załamania światła n.  

W ciałach optycznie anizotropowych (wszystkich substancjach 

krystalicznych krystalizujących w innym od regularnego 

układzie krystalograficznym) prędkość światła zależy od 

kierunku i mają one dwa (kryształy jednoosiowe) lub trzy 

(kryształy dwuoosiowe) skrajne współczynniki n w różnych 

kierunkach.  

nieprzeźroczyste 

przeźroczyste 

izotropowe optycznie 

 nie wykazują podwójnego załamania 
światła (wykazują pojedyncze załamanie) 
 światło rozchodzi się w nich we wszyst-
kich kierunkach z tą samą prędkością 
 ciała amorficzne (o nieuporządkowanej 
budowie wewnętrznej) i kryształy z 
układu regularnego 

anizotropowe optycznie 

 wykazują podwójne załamanie 
światła 
 prędkość rozchodzenia się 
światła zależy od kierunku w 
krysztale 
 ciała krystaliczne z pozostałych 
układów   

 

jednoosiowe 

 mają jeden specyficzny 
kierunek w którym nie 
wykazują podwójnego 
załamania światła 
 kryształy z układów: 
trygonalnego, 
tetragonalnego i 
heksagonalnego 

dwuosiowe 

 mają dwa specyficzne 
kierunki w których nie 
wykazują podwójnego 
załamania światła 
  kryształy z układów: 
jednoskośnego, 
trójskośnego i 
rombowego 

BADANIA MIKROSKOPOWE 

  Mikroskop polaryzacyjny jest wciąż jednym z podstawowych 

instrumentów badawczych w mineralogii i petrografii. Pozwala 

m.in. na identyfikację minerałów i ich asocjacji oraz na 

uzyskanie całej gamy informacji na temat ich genezy, przemian, 

chemizmu, struktury, kolejności powstawania itp. Jest przy tym 

metodą relatywnie tanią, o prostej standardowej preparatyce i 

swoistym pięknie obrazu mikroskopowego. 

  Mikroskop polaryzacyjny tym różni się od mikroskopów 

używanych w innych dziedzinach nauki, że wyposażony jest w 

dwa polaryzatory i obrotowy stolik. Preparat umieszczony na 

stoliku oświetlony jest spolaryzowanym światłem (polaryzator 

jest zaraz za źródłem światła), które poprzez obiektyw i okular 

trafia do oka.  Między obiektywem a okularem znajduje się drugi 

polaryzator, tzw. analizator, który jest ruchomy – może być 

wprowadzany lub usuwany z układu optycznego. Układ optyczny 

pod stolikiem to kondensor, a między obiektywem a okularem 

znajdują się jeszcze ruchoma soczewka Bertranda oraz otwory 

do wprowadzania płytek pomocniczych. Powiększenie 

mikroskopu wylicza się mnożąc powiększenie okularu i 

obiektywu (przybliżone) lub przez pomiar specjalnej płytki z 

podziałką.  

 

   

BADANIA MIKROSKOPOWE 

Tok badań mikroskopowych w świetle przechodzącym obejmuje: 

I.   obserwacje w świetle równoległym przy jednym nikolu (polaryzatorze, 1N); 

II.  obserwacje w świetle równoległym przy skrzyżowanych nikolach (XN); 

III. 

obserwacje w świetle zbieżnym 

Mineralogia Ogólna str. 255 – 287 oraz 276 - 300 

Materiały do Ćwiczeń z Mineralogii str. 133-140 

Przed rozpoczęciem pracy należy sprawdzić poprawne ustawienie 

mikroskopu:  

a) skrzyżowanie nikoli: włączenie analizatora przy braku jakiegokolwiek 

preparatu na stoliku powinno spowodować całkowite wygaszenie pola 

widzenia; 

b) wycentrowanie obiektywu: dowolny obiekt na osi krzyża nie powinien 

zmieniać położenia przy obrocie stolika; 

c) orientacja płaszczyzn polaryzacji z nitkami krzyża: przy jednym nikolu 

polaryzator powinien ściemniać pleochroiczny biotyt gdy jego 

płaszczyzny łupliwości pokrywają się z nitkami krzyża.  

  Badania rozpoczyna się przy najmniejszym powiększeniu i przy jednym 

nikolu. Pozwala to na określenie względnych wielkości ziarn, 

przejrzystości, barwy (ew. pleochroizmu), ocenę współczynnika 

załamania światła (np. przez określenie reliefu czy metodą linii Becke’go), 

łupliwości, wrostków itp.  

  Przy skrzyżowanych nikolach odróżnia się minerały optycznie 

izotropowe od anizotropowych, ocenia się dwójłomność według barw 

interferencyjnych, określa się rodzaj i kąt wygaszania światła (np. proste, 

ukośne, faliste itp.), zbliźniaczenia, budowę zonalną czy klepsydrową itp. 

   

  Relief to cecha minerału obserwowana przy jednym nikolu polegająca 

na tym, że widoczność konturów ziarna zależy od różnicy współczyn-

ników załamania światła minerału i otoczenia. Jest to cecha względna. 

Gdy minerał ma wyraźnie wyższy współczynnik n od otoczenia (np. 

granat, cyrkon, tytanit) to ma wyraźne, grube kontury i nierówności na 

powierzchni  i sprawia wrażenie wystającego ponad powierzchnię 

preparatu (relief dodatni, jaszczurowata powierzchnia). Gdy minerał ma 

wyraźnie niższy n od otoczenia (np. opal, fluoryt, nefelin) to ma relief 

ujemny: wydaje się być wklęsłą dziurą w preparacie. Kwarc i skalenie 

mają relief płaski: ich kontury są niemal niewidoczne przy 1N. 

 

  Pomiar współczynnika załamania światła metodą linii Becke’go. Kiedy 

rozstraja się ostrość widzenia granic ziarna przez zwiększanie odległości 

obiektywu od preparatu (np. przez opuszczanie stolika) jasna linia zwana 

„linią Becke’go” przesuwa się od granicy ziarna do ośrodka o wyższym 

współczynniku załamania światła n.  

 

  Pleochroizm (wielobarwność) widoczny jest tylko w świetle spolaryzo-

wanym liniowo (przy jednym nikolu). Niektóre barwne minerały anizotro-

powe wykazują pleochroizm, co objawia się zmianą barwy lub jej 

intensywności PRZY OBROCIE STOLIKA MIKROSKOPU PRZY JEDNYM 

NIKOLU (1N). Jest to efekt różnej absorpcji pewnych długości fali światła 

spolaryzowanego w zależności od kierunku polaryzacji względem 

kierunków krystalograficznych.  

 

DWÓJŁOMNOŚĆ TO ZDOLNOŚĆ KRYSZTAŁÓW OPTYCZNIE 

ANIZOTROPOWYCH DO PODWÓJNEGO ZAŁAMANIA ŚWIATŁA. 

 Ilościową miarą dwójłomności jest różnica skrajnych współczynników 

załamania światła ∆ = n

max

 – n

min

. Mikroskopia optyczna pozwala na 

bezpośrednia ocenę dwójłomności bez pomiarów współczynników 

załamania światła. Dlatego dwójłomność jest tak użyteczną cechą 

identyfikacyjną minerałów badanych mikroskopowo.  

  Światło mikroskopowe (liniowo spolaryzowane) po przejściu przez ciało 

anizotropowe optycznie ulega pojedynczemu załamaniu i jest nadal 

spolaryzowane w  płaszczyźnie narzuconej przez polaryzator: gdy 

skrzyżujemy nikole nastąpi całkowite wygaszenie światła.  

  Światło mikroskopowe (liniowo spolaryzowane) po przejściu przez ciało 

anizotropowe optycznie ulega podwójnemu załamaniu, w wyniku czego 

powstają dwa promienie spolaryzowane linowo w płaszczyznach 

wzajemnie do siebie prostopadłych. Ponadto jeden z promieni jest 

opóźniony w fazie do drugiego w wyniku różnicy dróg optycznych. Gdy 

skrzyżujemy nikole następuje interferencja obu promieni i zjawiska 

barwne zwane barwami interferencyjnymi. Dwójłomność minerałów 

anizotropowych oceniana jest właśnie z wysokości barw 

interferencyjnych w obrazie mikroskopowym. Wysokość barw 

interferencyjnych zależy od: 1) grubości preparatu; 2) kąta wycięcia w 

stosunku do osi optycznych; 3) dwójłomności minerału. Ponieważ 

grubość preparatu jest zawsze taka sama (standardowo ok. 0.025 mm) a 

kąt wycięcia ma niewielki wpływ, wysokość barw interferencyjnych 

pozwala oszacować dwójłomność przez porównanie z diagramem barw.  

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Schemat ogólny opisu mikroskopowego (do indywidualnego rozbudowania) 

 i przykłady niektórych określeń: 

 

NAZWA MINERAŁU 

Badana cecha 

Opis  

Rysunek      

1N 

- barwa 

- relief 

- pokrój 

 

 

 

- łupliwość 

 

 

- inne cechy 

 

- bezbarwny, barwny (jaka barwa), pleochroiczny 

- dodatni, ujemny, płaski 

- minerał automorficzny, hipautomorficzny, 

ksenomorficzny, o pokroju izometrycznym, 

wydłużonym, w przekroju heksagonalny, 

kwadratowy itp. 

- brak, niewyraźna, wyraźna, jednokierunkowa, 

dwukierunkowa pod kątem ..... stopni, 

- np. obwódki pleochroiczne, zmętnienia, spękania, 

ślady przemian czy wietrzenia, zmiana reliefu z 

obrotem stolika itp. 

 

 

XN 

- izotropowy 

czy 

anizotropowy 

 

- rodzaj 

wygaszania 

 

- kąt 

wygaszania 

 

- inne cechy 

 

 

 

 

 

- izotropowy 

(na tym się kończy opis minerału izotropowego) 

- anizotropowy, ocena rzędu barw interferen-

cyjnych i dwójłomności według diagramu barw 

 

- wygaszanie proste, ukośne, symetryczne, 

faliste... 

 

- wygaszanie pod kątem .... stopni 

 

 

- np. zbliźniaczenia (podwójne, polisyntetyczne...), 

budowa pasowa (zonalna), budowa klepsydrowa, 

serycytyzacja, pertyty, siatka mikroklinowa