Petrografía - Capítulo 1: Introducción a la Mineralogía Óptica

MINERALOGÍA ÓPTICA

Es la rama de la ciencia geológica que estudia las propiedades ópticas de los minerales, las cuales son analizadas por medio de las láminas delgadas, con la ayuda del microscopio polarizante.

Microscopio Petrográfico con secciones delgadas

NATURALEZA Y PROPAGACIÓN DE LA LUZ: Actualmente se considera como cierto el hecho de que la luz parece tener una doble naturaleza.

• Los fenómenos de propagación de la luz encuentran su mejor explicación dentro de la TEORÍA ONDULATORIA ELECTROMAGNÉTICA, donde la luz, son longitudes de onda extremadamente cortas, podrá ser reflejada, refractada, concentrada por una lente, etc.
• En fenómenos de acción mutua entre la luz y la materia, en procesos de absorción y emisión, responden a un fenómeno corpuscular (ej: emisión fotoeléctrica que es la expulsión de electrones de un conductor por la luz que incide sobre su superficie paneles solares); el mecanismo del fenómeno fotoeléctrico consiste en la transmisión de energía de un fotón a un electrón.
• El fotón es un pequeño paquete de energía luminosa; es decir que la energía de un haz luminoso se concentra en pequeños paquetes o fotones.

Es importante aclarar que la moderna concepción corpuscular de la luz materializada en el fotón, indica que éste no es una partícula material que transporta energía, sino que es energía propiamente dicha y que, animado de grandísimas velocidades, se comporta como un cuerpo material. El ser humano puede percibir un millón de colores; sin embargo, sólo percibe el 0,001% de la luz del universo (ciertos animales ven colores que el ojo humano no percibe, en especial los ultravioletas)

Naturaleza electromagnética de la luz

REFRACCIÓN: En lo respecta a la mineralogía óptica, se hace énfasis en el uso del microscopio polarizante de luz transmitida, el cual sigue las leyes de la refracción de la luz a través de las secciones delgadas. Dejaremos la definición de reflexión en el tema de microscopía de minerales opacos, donde las secciones pulidas son estudiadas con las leyes de la reflexión de la luz. Las propiedades de las lentes se deben gracias a los fenómenos de refracción que experimentan los rayos luminosos que las atraviesan. Cuando una radiación electromagnética en la forma de rayo luminoso, denominado incidente, viaja de un medio o una superficie y atraviesa otro medio, las ondas luminosas sufren el fenómeno conocido como refracción, el cual se manifiesta mediante una desviación en la dirección de la luz (43). Si el rayo incidente llega de manera perpendicular a la superficie de una lámina de vidrio, de superficies paralelas, no es desviado de su trayecto rectilíneo, pasando del aire al vidrio y de este último al aire nuevamente. Por el contrario, si el rayo incide de manera oblicua sobre la superficie de la lámina de vidrio, es desviado de su dirección rectilínea, en principio al entrar al vidrio, pues pasa de un medio menos denso (aire) a otro medio de mayor densidad (vidrio) y es desviado nuevamente al salir del vidrio hacia el aire.

Refracción a través de una lámina de vidrio de superficies paralelas.

Cuando la luz pasa de un medio a otro, la velocidad de la onda disminuye. La nueva dirección que toma el rayo refractado depende de la densidad del medio que atraviesa. Los efectos de la refracción son responsables de algunos fenómenos que nos son familiares, por ejemplo, la aparente deformidad de un objeto parcialmente sumergido en un vaso de agua. La refracción de la luz visible en las lentes es de vital importancia, pues les permite concentrar un haz de rayos luminosos en un punto específico

ÍNDICE DE REFRACCIÓN: Si dividimos la velocidad de la luz en el vacío entre la que tiene en un medio transparente, obtenemos un valor que llamamos índice de refracción de ese medio y es el cociente entre velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en el medio que se estudia:

Índice de refracción

El índice de refracción de un medio es una medida para saber cuánto se reduce la velocidad de la luz dentro del medio transparente en estudio. Si el índice de refracción del agua es n= 1,33, quiere decir que la luz es 1,33 veces más rápida en el vacío que en el agua y es un valor que tiene que ver con las propiedades de las lentes.

LUZ POLARIZADA: Las propiedades ópticas de los minerales se explican mejor en términos de la teoría electromagnética de la luz. De acuerdo a esta teoría, la luz puede ser discutida en términos de longitudes de onda y las vibraciones perpendiculares de la dirección de la propagación. Mientras la luz abarca una serie de longitudes de onda de 390 nm (violeta) a 770 nm (rojo) y pueden separarse en sus colores componentes por el conocido prisma triangular. Las vibraciones de la luz ordinaria son consideradas que toman lugar en todas direcciones perpendiculares a la dirección de la propagación. La luz polarizada vibra en una sola dirección perpendicular a la propagación de la dirección. La luz polarizada es producida por el polarizador y el analizador, ambos de los cuales en los microscopios modernos consisten en una lámina de plástico (polaroid) la cual absorbe toda la luz excepto la que vibra en una dirección. Los cristales naturales de turmalina también absorben la luz que vibra en todo menos en una dirección y pueden ser utilizados como polarizantes simples. En los microscopios antiguos emplean una combinación de prismas de calcita para producir la luz polarizada, conocido como prisma de Nicol.

Luz Polarizada

MICROSCOPIO POLARIZANTE DE LUZ TRANSMITIDA (MICROSCOPIO PETROGRÁFICO).
El microscopio polarizante se emplea para examinar los minerales transparentes. Éste se diferencia del usado por los biólogos, patólogos y otros científicos, en que está equipado con una platina giratoria y diversos aparatos que permiten el estudio de objetos en luz polarizada. Es empleado para:

• Examinar tanto granos minerales, fragmentos y pequeños cristales, como secciones delgadas de minerales, rocas y otros cristales.
• Determinar las propiedades ópticas de los cristales individuales o agregados.
• Interpretar las texturas y relaciones varias de las sustancias naturales o artificiales, tal como aparecen en las secciones delgadas.

El sistema de lentes del microscopio polarizante es muy parecido al sistema de lentes de los microscopios compuestos corrientes, pero contiene varias modificaciones que incrementan su utilidad en el trabajo con los minerales. Las características más distintivas son los dispositivos polarizante y analizador, situados respectivamente debajo y encima de la platina; así como la platina rotativa, los lentes Amici-Nertrand y varios accesorios tales como la lámina de mica, la lámina de yeso, la cuña de cuarzo y el compensador.
Para el estudio de los minerales en el microscopio polarizante se utiliza, indistintamente, luz polarizada plana y luz con los planos de polarización cruzados. Para el examen entre planos cruzados, por ejemplo, se intercalan en el eje óptico placas polarizantes.

Diferentes modelos de Microscopios Petrográficos

BIBLIOGRAFÍA

• Kerr, Paul F., Mineralogia óptica, Tercera edición, 1965.
• Cornelis, Klein, Manual de mineralogía, cuarta edición, basado en la obra de J.D. Dana, 2001.
• Shelley, David. Manual of optical mineralogy. 1975.
• Heinrich, E. Microscopic identification minerals. 1965.