Jökull - 01.06.2000, Page 57

Upphaf smásjárrannsókna á þunnsneiðum af bergi, og nokkur
/
tengsl þess við Island
Leó Kristjánsson,
Raunvísindastofnun Háskólans, Haga, Hofsvallagötu 53, IS-107 Reykjavík
INNGANGUR
Svonefndar „skautunarsmásjár" (polarizing micro-
scopes) hafa verið ómissandi tæki til bergfræðirann-
sókna í meira en öld. Hér verður því lýst stuttlega,
hvernig þróun þeirra hófst og hvernig ísland kemur
þar nokkuð við sögu beint og óbeint.
Lykillinn að þessari tækni er sú staðreynd, að ljós
er tiltekin sveifluhreyfing í tómarúminu og í efnum.
Kringum 1820 og löngu áður en menn vissu hvað
var þar eiginlega að sveiflast, áttuðu þeir sig á því
að sveifluhreyfingin var þversum á útbreiðslustefnuna,
en ekki langsum eftir henni eins og í hljóðbylgju í
lofti. Ef ljósbylgja var á leið í z-átt rétthyrnds hnit-
kerfis, gat sveiflan því verið samsett úr hreyfingum í
áttimar x og y, hvor með sinni sveifluvídd. Tímamun-
ur gat einnig verið á milli x- og. y-sveiflanna. Astandi
ljóssins að þessu leyti er lýst með hugtaki sem nefnt
var „skautun" . Nafngiftin er nokkuð villandi, en ekki
verður farið út í þá sálma hér. Á leið ljóss gegnum
kristallað efni eins og berg getur bæði stærðarhlutfall
og tímamunur x- og y-sveiflanna breytst.
Á 19. öldinni urðu miklar framfarir í kristallafræði
(crystallography) sem fjallar um myndun og eigin-
leika kristalla, steindafræði (mineralogy) sem fjallar
m.a. um efnasamsetningu og kristalgerð hinna ýmsu
steinda í bergi, og bergfræði (petrography, petrology)
sem fjallar um myndun og samsetningu hinna ýmsu
bergtegunda. Mismunandi gerðir kristalla hafa mis-
munandi áhrif á ljós á leið þess gegnum þá. Af þeim
mörgu spumingum sem hægt er að svara með smá-
sjárrannsóknum á storkubergi, má nefna:
Hve mikið af gosberginu er kristallað og hve mikið
glerkennt?
Hvaða steindir eru í berginu, og hver er efnasamsetn-
ing hverrar steindar?
í hvaða röð kristölluðust þær úr bergkviku, og við
hvaða hitastig?
Varð bergið fyrir ummyndun eða skerspennu eftir að
það storknaði?
Til þess að slíkar mælingar væru framkvæmanlegar,
þurfti að koma upp viðeigandi mælitækni til að greina
áhrif kristallanna á Ijós. Skautun ljóssins var þar lyk-
ilatriði.
WilliamNicol (1768-1851)
Allt frá því 1669 var það þekkt, að glærir kristallar af
kalkspati höfðu þann sérstaka eiginleika að geta skipt
ljósi í tvennt þannig, að ef ljósgeisli fór inn í slíkan
kristal, komu tveir samsíða geislar út, hvor með sína
sveiflustefnu. Notkun þessa efnis við ljósrannsóknir
stuðlaði mjög að því, hve skilningur manna á ljósfræði
jókst hratt alla nítjándu öldina, og verður nánar frá því
sagt annarsstaðar. Gallalausir kristallar af efninu feng-
ust hvergi nema úr einni námu á Islandi, og voru hér-
lendis nefndir silfurberg. Aðgreining geislanna við að
fara í gegnum íslensku kristallana var hinsvegar ekki
mikil þótt hægt væri að auka hana með útbúnaði eins
og svonefndum Rochon-prismum. Mælingar voru því
ýmsum takmörkunum háðar.
William Nicol var kennari í eðlisfræði í Edinborg,
en fátt er um ævi hans vitað. Hann benti í stuttri grein
(Nicol, 1829) á snjalla aðferð til að láta annan fyrr-
nefndra geisla hverfa. Þetta var gert með því að saga
silfurbergskristal í sundur á ská og líma hann aftur
saman með sérstakri kvoðu (1. mynd). Uppgötvunin
olli fljótlega miklum framförum við allar rannsókn-
ir með ljósi. Voru slík samsett kristal-prismu alla tíð
JÖKULL No. 48 55