Полное внутреннее отражение минералов и предельный угол

Как показано на рис. 6.2, свет, проходя из среды с меньшим в среду с большим показателем преломления, преломляется, приближаясь к вертикали, секущей границу сред. В противоположной ситуации (рис. 6.4), т. е. при движении света из среды с более высоким в среду с более низким показателем преломления, он преломляется, удаляясь от вертикали. На рис. 6.4 линии А, В, С и др. представляют лучи света, проходящие из стекла в воздух в точке О. Чем больше угол падения луча, тем больше угол преломления. Для определенного угла падения, например для луча D, достигается такое положение, что угол преломления равен 90° и «преломленный» луч скользит по поверхности. Угол падения, при котором это происходит, называется предельным углом. Лучи E и F, падающие на границу раздела сред под большими углами, полностью отражаются в среду с большим показателем преломления.

Измерение угла полного внутреннего отражения является быстрым и легким методом определения показателей преломления как жидкостей, так и твердых тел. Для этого используются рефрактометры различных типов. Описание одного из них, рефрактометра Пульфриха, достаточно полно иллюстрирует это утверждение. Прибор представляет собой полированную полусферу из стекла с высоким показателем преломления (рис. 6.5). Грань кристалла или полированная поверхность минерала помещается в экваториальную плоскость полусферы, но отделяется от нее пленкой жидкости. Жидкость предназначена для того, чтобы удалить воздух, а ее показатель преломления должен быть большим, чем у стекла, из которого сделана полусфера. Слабо сходящийся свет направляется вверх сквозь полусферу и, в зависимости от угла падения, либо частично преломляется в среде с неизвестным показателем преломления, либо полностью отражается в полусферу. В микроскоп можно видеть резкую границу между частью поля, интенсивно освещенной полностью отраженным лучом и остальной частью поля (темной). Совместив крест нитей объектива с границей раздела полей, мы прочтем по шкале значение угла полного внутреннего отражения С. Зная этот угол и показатель преломления полусферы N, мы можем вычислить показатель преломления минерала: