Atlas of Optical Crystallography Measuremnet of refractive indices

Atlas of Optical Crystallography Measuremnet of refractive indices Olaf Medenbach Institut für Geologie, Mineralogie und Geophysik Ruhr-Universität Bochum 44780 Bochum, Germany olaf. medenbach@rub. de © by Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum

Elektromagnetisches Spektrum Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum

Fraunhofersche Linien in Sonnenspektrum Absorptionsspektrum Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum

Spektrum einer Leuchtstoffröhre Emissionsspektrum Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum

Brechungsindex • Definition des Brechungsindex als Verhältnis von Lichtgeschwindigkeiten. • Bedeutung des Brechungsindex als physikalische Stoffkonstante (Diagnose, c 0 chemische Zusammensetzung der Probe, Bildungsparameter). n = c der, Bestimmung n > 1, dimensionslos • Prinzipielle Möglichkeiten des Brechungsindex: Stoff – Geschwindigkeitsdifferenz Streckendifferenz von Wellenzügen: Interferenzmikroskopie – Snelliussches Brechungsgesetz. • Notwendigkeit der Richtungsabhängigkeit der Messung bei anisotropen Kristallen. • Präzision der Messung. Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum

Snelliussches Brechungsgesetz 1618 c 1, n 1 a a c 2, n 2 b n 2 sin a c 1 = = n 1 sin b c 2 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum Willebrord Snell Astronom und Mathematiker (1580 -1626)

Johannes Kepler Mathematiker und Astronom Brechungsindexbestimmung aus dem Schattenwurf (1551 -1630) Dioptrik, 1611 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum

Dispersion des Lichts Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum

Minimalablenkung Dispersion desam Lichts Prisma dmin. n = sin w w +d d 2 w 2 a a Für die Messung anisotroper Kristalle muss ein Hauptschnitt oder mindestens ein Hauptbrechungsindex in der Symmetrieebene des Prismas liegen. Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum

Minimalablenkung am Prisma Spektralapparat Goniometer nach Kirchhoff-Bunsen, Malus-Babinet, Fa. Fuess, Becker, Berlin, London, ca. 1875 ca. 1900 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum

Jelley Refraktometer Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum

Grenzwinkel der Totalreflektion n 1< n 2 n 1= n 2 • sin bkrit Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum n 1 bkrit n 2

Totalreflektometer nach Wollaston (1802) William Hyde Wollaston Arzt, Physiker und Chemiker (1766 -1828) Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum

Totalreflektometer Konstruktion nach Liebisch, Fa. Fuess, Berlin, ca. 1900 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum

Totalreflektometer Konstruktion nach Kohlrausch, Fa. Apel, Göttingen, Konstruktion nach Kohlrausch, Fuess, Berlin, ca. 1900 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum

Totalreflektometer (Halbkugelrefraktometer) Konstruktion Bertrand, Paris ca. 1880 Konstruktion nach Herbert Smith, Fa. Wehrlein, Swift, London, 1900 Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum

Totalreflektometer Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum Konstruktion nach Abbe, Ernst Fa. Zeiss, Jena, ca. - 1900 Abbe, 1840 1905

Totalreflektometer nach Abbe Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum

Totalreflektometer 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Bezeichnung Brechungsindex Brix Glukose Fruktose Invertzucker HFCS Honig Wassergehalt °Oechsle °Klosterneuburg ZEISS (Wasser=14. 45) ZEISS (Wasser=15. 00) Butter Fettgehalt Butter Iodzahl Milch Fettgehalt Salzgehalt Frostschutz Glykol FSII - ASTM D 5006 Serum Protein Serum Trockensubstanz Urin Spezifisches Gewicht Urin Trockensubstanz Urin Osm. Druck Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum Einheit n. D % mas % mas °Oe °KMW Z 14. 45 Z 15. 00 % mas IZ % mas °C, °F % vol g/ml % vol mosm/l „Abbemat“, Fa. Kernchen, Seelze

Immersionsmethode Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum niedrige Apertur, niedrige hohe defokussiert Apertur Blende nach Schröder van der Kolk Becke Linie: Heben des. Korn Tubus geht dielichtbrechend helle Linie in das Heller Rand zur. Beim Blende niedriger höher brechende Medium

l-t-Variationsmethode nach Emmons (1926) t 1 t 2 tn Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum

Berechnung aus dem Brewster-Winkel a 90° Gebrochener und reflektierter Strahl sind linear polarisiert, der gebrochene mit seiner Schwingungsebene parallel zur Einfallsebene, der reflektierte senkrecht dazu. Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum Intensität tor r k e t o De risat la Po a Brewster-Winkel (56, 3° bei n = 1, 5)

Berechnung aus dem Reflektionsvermögen Bei senkrechtem Lichteinfall gilt: R= Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum (n 1 - n 2)2 + (n 1 • k)2 (n 1+ n 2)2 + (n 1 • k)2

Berechnung aus der Gladstone-Dale Beziehung Kp = Kc = Olaf Medenbach, Ruhr-Universität Bochum n– 1 d k 1 • p 1 100 + k 2 • p 2 100 + • • + kn • pn 100