USAC CUNOR CARRERA DE GEOLOGÍA Curso de Mineralogía Óptica Por: Juanangel G. Díaz M.

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Santiago Mendoza Velázquez
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2 INTRODUCCIÓN Qué es la luz? Aurora Boreal en las Montañas Rocosas, Alberta, Canadá Es materia o energía?

3 1. NATURALEZA DE LA LUZ Forma de energía que se transmite de un lugar a otro y que puede ser detectada por el ojo humano. Existen dos teorías que la explican: Partículas Teoría de Partículas: Basada en el estudio de los fotones (Quantum), fue propuesta por Max Plank. Teoría de Ondas: Basada en el movimiento de la luz mediante ondas o radiación eléctricas y magnéticas, propuesta por Thomas Young M. Cuántica Ondas Teorías que explican la luz La Mecánica Cuántica ha conciliado ambas teorías (Louis de la Bogrie) A partir de aquí, la luz es tratada como una radiación electromagnética ya que la teoría de ondas describe muy bien los fenómenos de polarización, reflexión, refracción e interferencia.

$Esta teoría ha servido para explicar cómo la luz es refractada por un mineral. Cuál es el mineral que mayormente produce este fenómeno?$

4 1. NATURALEZA DE LA LUZ TEORÍA DE LA LUZ La teoría de ondas de luz, describe la luz como una onda longitudinal, con dirección de propagación y dirección de transferencia de energía perpendiculares. Esta teoría es la base de la mineralogía óptica. Movimiento ondulatorio de la luz. En Óptica, a los vectores, de dirección de transmisión energía y propagación, se les conoce como dirección de vibración. Esta teoría ha servido para explicar cómo la luz es refractada por un mineral. Cuál es el mineral que mayormente produce este fenómeno? Cristal de Calcita, var. Espato de Islandia

1. NATURALEZA DE LA LUZ Toda onda dispone de 4 propiedades o características que la identifica AMPLITUD (A): es la altura de la Onda, se refiere a E o B en la grafica.

5 1. NATURALEZA DE LA LUZ Toda onda dispone de 4 propiedades o características que la identifica AMPLITUD (A): es la altura de la Onda, se refiere a E o B en la grafica. LONGITUD DE ONDA (λ): es la distancia que existe entre cresta y cresta sucesiva. FRECUENCIA: Es el número de crestas de ondas por segundo que pasa por un punto de referencia. Se expresa en ciclos/seg (Hertz) VELOCIDAD: Las ondas EM en el vacío viajan a la velocidad de la luz. Componentes de una onda en función de la dirección de propagación (k) (k)

6 1. NATURALEZA DE LA LUZ REFRACCIÓN Es el efecto óptico producido por un cambio en la velocidad de la luz en función del medio que atraviesa. Es explicado mediante la ley de Snell, la cual calcula el ángulo del rayo transmitido en función del ángulo del rayo incidente. Formulada por el matemático holandés Willebrord Snel van Royen ( ) y establece: n 1 senθ 1 = n 2 senθ 2 En donde n es el índice de refracción de un medio. Cada medio presenta un determinado valor, p.e.: el agua a 20 C es de 1.33, el de Qz.: 1.46, el diamante: 2.42 Arriba: Refracción y reflexión de un haz de luz. Abajo: Cambio de ángulos de refracción según el medio

$no puede refractarse y se refleja sobre el límite del medio o totalmente en hacia el mismo medio. Izq.$ $: Haz de luz refractado.$

7 1. NATURALEZA DE LA LUZ REFLEXIÓN Cuando el ángulo de incidencia es mayor o igual al ángulo crítico, la luz no puede refractarse y se refleja sobre el límite del medio o totalmente en hacia el mismo medio. Izq.: Haz de luz refractado. Der: Haz de luz reflejado internamente El ángulo crítico es el ángulo mínimo de incidencia en el cual se produce la reflexión interna total. Ésta es la responsable de los destellos en el diamante pulido.

8 2. ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO Es la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas. Cada radiación tiene una «huella» característica que sirve para identificarla y distinguirla de las demás. Clasificación del espectro electromagnético en función de la longitud de Onda (Wavelenght), Frecuencia y Tamaño de la longitud de onda.

9 2. ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO Es Detalle del espectro electromagnético contrastando sus distintas propiedades y catalogación.

10 3. PERCEPCIÓN DEL COLOR El fenómeno de la bioluminiscencia provocada por algas marinas. Se trata de una conversión directa de la energía química en lumínica, provocada por una sustancia bioquímica llamada luceferina en bacterias marinas. Qué hace que las hojas de un árbol sean color verde?

3. PERCEPCIÓN DEL COLOR A pesar que el ojo humano puede discriminar diferentes longitudes de onda de la luz, sólo comprende un pequeño rango del espectro EM.

11 3. PERCEPCIÓN DEL COLOR A pesar que el ojo humano puede discriminar diferentes longitudes de onda de la luz, sólo comprende un pequeño rango del espectro EM. La luz visible comprende desde 700 nm a 400 nm (1nm = 10-7 cm), como rojo, naranjo, amarillo, verde, azul, violeta, respectivamente. Detalle de la luz visible dentro del espectro electromagnético indicando su longitud de onda (nm)

12 3. PERCEPCIÓN DEL COLOR El color es la sensación variable que nuestro ojo percibe dentro de cierto rango del espectro EM en función de la velocidad de vibración con que los objetos hacen reflejar un haz de luz, en función de esta velocidad el color variará. La luz natural está compuesta por longitudes de ondas variables, el resultado es la sensación conocida como color blanco. Al descomponerse este color, se observará el resto de colores similares al efecto arco iris, cada uno vibrando en distinta velocidad. El efecto Prisma en el anverso de un CD (cuyo primer nombre fue «Libros Arcoiris» proyecto con el que se inició la escritura mediante rayo láser en Disco. Su alta refracción de la luz se debe a película de aluminio sobre policarbonato, en el cual, una luz infrarroja se reflejará y al ser «leída» por un reproductor, recopilará su información.

13 4. LUZ POLARIZADA Cuando un proceso altera, modifica o «destruye» una onda durante su trayecto en el medio en que se propaga se produce una Interferencia. Este fenómeno es el que se observa en manchas de aceite o en el anverso de los CDs; ambos tienen una superficie que, cuando se ilumina con luz blanca, la difracta, produciéndose una cancelación por interferencias, en función del ángulo de incidencia de la luz, de cada uno de los colores que contiene, permitiendo verlos separados, como en un arco iris. Gráfica del experimento de Young, en donde luz monocromática atraviesa una pantalla con una rendija muy estrecha. La luz difractada que sale se vuelve a incidir en otra pantalla, esta vez con doz rendijas. La luz procedente de las dos rendijas se combina en una tercera produciendo bandas alternativas claras y oscuras.

14 4. LUZ POLARIZADA Muchas gafas de sol y filtros para cámaras incluyen cristales polarizadores para eliminar reflejos molestos, también se puede obtener luz polarizada a través de la luz reflejada dependiendo del ángulo de incidencia. El fenómeno de la polarización se observa en unos cristales determinados que individualmente son transparentes. Sin embargo, si se colocan dos en serie, paralelos entre sí y con uno girado un determinado ángulo con respecto al otro, la luz no puede atravesarlos. Diagrama de un haz de luz al ser polarizado. Dinámica de la onda de luz al ser polarizada.

15 4. LUZ POLARIZADA La luz natural es aquella en que la radiación vibra en todos los planos perpendiculares a la trayectoria. La luz cuyas vibraciones están restringidas a determinadas direcciones en el espacio se denomina luz polarizada. En el caso de la luz polarizada lineal, el fotón se desplaza vibrando describiendo una onda contenida en un plano. Polarización por doble refracción Haz de luz natural. Rayo de luz polarizada linealmente. Polarización por absorción Mediante lentes especiales, se puede obtener luz polarizada por doble refracción (Prisma de Nicol: Espato de Islandia + bálsamo de Canadá; n=1.55) y por absorción que consisten en hacer incidir la luz en un «enrejado paralelo muy fino» a manera de filtro (cristales de Turmalina, cristales orgánicos o láminas Polaroid), son los más utilizados en microscopía.

16 Cómo se aplica al estudio de minerales? Mineralogía óptica es el estudio de la interacción de la luz con los minerales, comúnmente limitada a la luz visible y mayormente limitada a minerales no opacos. Los minerales opacos son estudiados a través de luz reflejada y su estudio es generalmente llamado microscopía de menas. Microfotografía con luz transmitida usando polarizadores cruzados. Muestracristales de Opx (café, azul y negro arriba), Olivinos (verde y morado, más pequeños) Pequeños granos opacos de Cromita y los grises pálidos son pequeñas Albitas. El campo de visión es de 5mm Microfotografía con luz reflejada y polarizadores paralelos identificando parches irregulares de Oro (amarillo) en pirita (gris claro).

17 Qué usos tiene la Mineralogía Optica? La mayor aplicación de la Mineralogía Óptica es para ayudar en la identificación de minerales, ya sea en secciones delgadas o granos minerales individuales, (aunque no incluyen las arcillas, por qué?) Otra aplicación ocurre debido a que las propiedades ópticas de los minerales, están relacionados con la química cristalina del mineral, p.e.: la composición química del mineral, estructura cristalina, orden y desorden. Así que, en consecuencia, existen relaciones y es posible correlacionaras en función de sus propiedades ópticas. Esto a menudo permite que, a través de una medida óptica sencilla con el microscopio petrográfico (microscopio con luz polarizante), se pueda obtener importante información sobre el aspecto de la química del cristal del mineral bajo estudio. La Mineralogía Óptica es la base de la fase de laboratorio en estudios petrográficos de cualquier investigación geológica.

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