Optical Mineralogy 224 Geo علم بصريات المعادن 224 جيو

1. Optical Mineralogy224 Geo علم بصريات المعادن 224 جيو

2. Course outlines First Semester of the Academic Year 1431- 1432H (2009 – 2010) • Course Director : Dr. Bassam A. Abu Amarah • Contributer : Mr. SaeedShaltouni • Course Title : Optical Mineralogy. • Course Code : 224 Geo. • Credit hours: 3 credit hours (2+1+0). General Information:

3. Course outlines – cont’d • Level/ year the course is offered: 1st semester of the fourth year . • Course pre-requisites: 101 Geo (course Physical geology). • Group Number: 17374. • Lecture theater (room) : 1B 54

4. 2 . Course objectives: • The aim of this course is to study the optical properties of the rock forming minerals using the polarized light microscope. Students will learn how to identify the rock forming minerals and its characteristics by using the polarized microscope.

5. Course objectives- cont’d: • This Course will develop student's skills in P. M. techniques, and the interaction of light behavior of isotropic and anisotropic minerals, this will be of a great help for the students in their study of igneous, metamorphic and sedimentary rocks.

6. Course objectives- Cont’d: • The students will gain the basic knowledge needed as well as the ability to analyze and to interpret the data by using information of the lectures, reports, assignments and training, and via instrumentations and techniques and will be taught the scientific way of thinking and tackling problems.

7. 3 . Course Description: • The 224Geo.– course consists of sixteen wks, 2 lectures a week (30 lectures/semester). 1 practical session (2 hrs. each) =15 hours/ semester, 1 field trip (three days times)/ semester.

8. Course Description – Cont’d Subsequently, the student is expected to achieve knowledge and applying it in identifying minerals under the polarizing microscope by applying and using their optical properties, and to apply the physical characteristics of each mineral in order to identify the crystallized materials by using polarized light, as well as gaining knowledge in determining silicate minerals and their relationships.

9. 4 - Course Evaluation:

10. 5- Essential References and text books: • Kerr, p. Optical Mineralogy 4 th ed, mc Graw- Hill book co. • Wm. Revell Phillips, Mineral Optics principals and Techniques, W.H. FREEMAN AND COMPANY. • P. Gay. An introduction to crystal optics, Longman, London and Newyork, • - Nesse, W. D. 1991. Introduction to optical mineralogy 2 nd. ed .oxford univ. press, New York .

11. Essential References and text books – Cont’d • Shelley, D. 1985. Optical mineralogy , Elsevier sci. publisher , New York. • الدكتور أحمد محمد بشادي و الدكتور ممدوح عبد الغفور حسن، المعادن تحت المجهر- الطبعة الأولى 1981م - مكتبة الفلاح/ الكويت. • Assigned periodicals (Journals, Reports, etc) • Internet search for the related topics, and other learning materials. • The course director will provide students with relevant materials and learning aids.

12. 6- Course outlines:

13. Course outlines –Cont’d:

14. Course outlines –Cont’d

15. Course outlines –Cont’d

16. Course outlines –Cont’d

17. N.B.: • 1st semester course starting date on Sat. 16/10/1431 corresponding to 25/9/ 2010-10-02. • Al Adha vacation starts on Wed. 4/12/1431 – 10/11/2010. • Commencing the semester study session by Mon. 16/12/1432 22/11/2010. • 1st semester exams will start on 18/2/1432 – 22/1/2011. • Med year vacation will start by Wed. on 29/2/1432 -2/2/2011. • Commencing date of the Second semester session will be on Sat. 9/3/1432 –

18. الضوء. • الضوء هو أحد صور الطاقة وهو عبارة عن موجات ذات اطوال تحفز العين البشرية للإحساس بها و بالتالي رؤيتها. • الضوء عند اليونانيين الأوائل : أن الضوء عبارة عن حزمة من الجزيئات تسمى Corpuscles تنعث أو تدخل العين من الأجسام اللامعة00 وأستمر ذلك هذا الإعتقاد حتى القرن السابع الميلادي

19. العالم (C. Hygens – 1629 – 1695) : إعتبر أن الضوء ينتشر أو يتذبذب بموجات طولية LONGITUDINAL WAVES ، وهو أول شرح حدوث الإنكسار و الإنعكاس للضوء. • العالم (Thomas Young 1773 – 1829, A. Fresnal 1788 – 1827, and J. Foucault (1819 – 1868)) قد أقرو ا أن الضوء عبارة عن موجات (wave) ، إلا أن هذه مستعرضة Transverse وليست طولية ، ولم يكونون راضين هذا الإستنتاج.

20. العالم (Michael Faraday (1791 -1867, and J. Henry (1797 – 1878) أكتشفا أن هناك أنها عبارة عن تيار محفز Electrical Induction ، ثم كان Faraday هو أول من أكتشف Faraday أن الضوء عبارة عن جزئيات مغناطيسية Magneto - Optic

21. ثم جاء العالم (James Clark Maxwell (1831 -1879) الذي لفت الأنظار عن إمكانية وجدود علاقة كهربائية و مغناطسية للضوء. ونظريته أن الضوء هو Electromagnetic ، وأن الضوء عبارة ظاهرة كهربائية و مغناطسية متلازمة وقد إستنتج أن هذه النظرية صحيحة وأن الضوء عبارة عن موجات كهرومغناطيسية تسير بسرعة الضوء.

22. العالم (Heinrich Hertz (1857 – 1894) قام بإثبات وتأكيد صحة نظرية العالم Maxwell أعلاه عن طريق إجراؤه للعديد من التجارب المعملية( وأن الضوء عبارة عن موجات كهرومغناطيسية‘ وقام بقياس أطوال الموجات وأنها عبارة عن طبيعة الضوء.

23. وأخير في بدايات القرن الحالي بدأت حقبة جديدة من العلوم الفيزيائية وعن بعضمن العلماء الكبار مثل : (J. Thomson (1856-1940), Ernest Rutherford ( 1871-1937), Neil Bohr (1885 -1962) الذين إكتشفوا العالم الداخلي للذرة وأقترحوا البناء الداخلي للذرة • ثم جاء العالم (Planck 1900) أن مصدرالضوء يشع أشعته عن طريق حزمة من الفوتونات .

24. الطيف الكهرومغناطيسيTheElectromagnetic Spectrum • وهو عبارة عن مدى كامل من اطوال الموجات الكهرومعناطيسية في أقصي النهاية الطرفية للمدى تقع أطوال الموجات القصيرة الموجات (Shortest Wave) وذات التردد (Frequency) المرتفع. • وفي النهاية الطرفية الأخرى للمدي تقع أطوال الموجات الطويلة (Longest Waves) وذات التردد (Frequency) المنخفض. • الضوء المرئي يقع بالقرب من وسط هذا الطيف

25. Spectrum and Analytical Spectroscopy

26. Components of light Ray مكونات الشعاع الضوئي الموجات الكهربائية والموجات المغناطيسية تذبذبان على بعضهما البعض بزاوية قائمة بإتجاه تذبذب الموجة. وعليه في بصريات المعادن يرجع إلى الموجة الكهربائية و التي تتذبذب بإتجاه ذبذبة الضوء.

27. الشعاع الكهرومغناطيسي Electromagnetic Radiation وعليه سيكون سلوك الضوء المار في المعادن الشفافة ناتجا من تفاعل الموجات الكهربائية لموجة الشعاع الضوئي مع الخواص الكهربائية للمعدن والتي تعود إلى البناء الذري الداخلي لذرات المعدن و الروابط الكيميائية للمعدن

28. طبيعة الضوء – خواص الضوء Nature of Light - Properties of Light مسميات أجزاء الموجة ووصفها: بما أن الضوء هو أحد صور الطاقة وله الخواص التالية: ينتشر في الفراغ في جميع الإتجاهات في حركة موجية تبدأ من نقطة الإنتشار ( المصدر الضوئي) بصورة مماثلة لحركة الأماج في بحبرة عند رمي حجر فيها. يتحرك الماء في دائرة أحد قطريها يوازي إتجاه حركة الموجة، والقطر الآخر يتحرك عمودي على إتجاه المجة (أي في إتجاه رأسي للأعلى للأسفل).

29. خواص الضوء Properties of light حركة الموجة Wave Motion : تنشأمن جمع حركتين توافقيتين أحدهما 1)أفقية منتظمة مستقيمه Uniform Rectilinear motion ، و2) الأخرى رأسية بسيطة Simple Harmonic motion. 3) يبدأن من نقطة الإنتشار Transmission Point.

30. خواص الضوء Properties of light لهذا فإن 1) أعلى نقطة للإزاحة تسمى بالقمة Crest . 2) وإن أقل نقطة للإزاحة السفلية تسمى بالقاع Trough .

31. رؤيتها كان التصور عند فلاسفة الاغريق ان الضوء يخرج من العين ويسقط على الجسم فنراه. • الضوء عند العرب والمسلمين ومن اشهر علماؤهم الذين درسوا الضوء هو الحسن بن الهيثم وقال ان الرؤية تتم نتيجة ورود الضوء من الاجسام المرئية الى العين فتراها، وهذا في القرن الحادي عشرولكنه لم يفسر طبيعة الاشعاع.

32. في القرن السابع عشر وضعت نظريتان لتفسير الضوء 1-نظرية الدقائق او الجسيمات: وكان يدافع عنها نيوتن وهي تفترض ان الضوء مكون من جسيمات صغيرة تنبعث من المصدر وتنتشر بسرعة كبيرة. 2-النظرية الموجية: وكان يدافع عنها هويجنز الذي افترض أن الضوء عبارة عن طاقة تنتقل من مكان لاخر على شكل موجات تحدثها هذه الطاقة

33. ثم جاء ماكس بلانك 1900م ووضع نظرية الكمالتي استخدمها في تفسير الاشعاع الحراري وتفترض ان انتقال الطاقة يتم بكمات يتوقف مقدار كل منها على تردد الاشعة . • قام العالم اينشتين بالجمع بين نظريتي الضوء وفرض ان الضوء عبارة عن جسيمات تسمى الفوتونات او الكمات لكل منها طاقة طاقة الفوتون =ثابت بلانك

34. ثابت بلانك • هو عبارة عن وحدة للطاقة (جول, (J) X مضروبة بوحدة الزمن (ثانية),وبالتالي هي وحدة عمل (جول/ثانية), أي أن قيمة ثابت بلانك هي: -34 h= 606260693(11) X 10 J.s

35. اهمية ثابت بلانك • يعتبر ثابت بلانك h إلى جانب سرعة الضوء في الفراغ c وثابت الجاذبية G من أهم الثوابت الطبيعية على الإطلاق لأنهم يحددون إلى جانب قوي أساسية، وكتلة الألكترون و كتلة البروتون و شحنة أولية تكوين الكون كله من نجوم و مجرات ومن كواكب ومن أرض نشأت عليها الحياة.

36. يقابل هذا الثابت قيمة أخرى هي قيمة هذا الثابت مقسومة على 2 πورمزه ويلفظ "آش بار“ ويسمى عادة ثابت ديراك نسبة للعالم Paul Dirac 1928

37. معادلة ديراك أهمية عظمى في الفيزياء النظرية ، وكانت هذه المعادلة مدهشة ذلك لأنها أمدتنا بالوصف الدقيق جدا لدوران الجسيمات الأولية واشد من ذلك غرابة فقد كانت المعادلة تحتوى على عناصر سالبة لكتلة الجسيمات . • ونتيجة لذلك فقد استنتج ديراك أن كل جسيم لابد وان يحتوى على جسيم مضاد. فلمع بنظريته الكمومية عن حركة الإلكترون التي قادته عام 1928 لافتراض وجود جسيم مطابق للإلكترون في جميع مظاهره، إلا أنه يتمتع بشحنة كهربائية معاكسة بالإشارة لشحنة الإلكترون دعي البوزبترون.

38. The human eye is sensitive to only a tiny part, the part that is called light. The wavelengths of visible light range from about 350 or 400 nm to about 750 or 800 nm. The term "light" is often extended to adjacent wavelength ranges that the eye cannot detect—to iinfrared radiation, electromagnetic radiation having a wavelength in the range from c.75 × 10−6 cm to c.100,000 × 10−6 cm (0.000075–0.1 cm)......

39. which has a frequency less than that of visible light, and to ultraviolet radiation, invisible electromagnetic radiation between visible violet light and X rays; it ranges in wavelength from about 400 to 4 nanometers and in frequency from about 1015 to 1017 hertz...... and black light, which have a frequency greater than that of visible light.

40. Light • wavelength • The distance between crests of a wave. The wavelength determines the nature of the various forms of radiant energy that comprise the electromagnetic spectrum. For electromagnetic waves, the wavelength in meters is computed by the speed of light divided by frequency (300,000,000/Hz). For sound waves, the wavelength is determined by 335/Hz. See optical bands.Length of a Wave The wavelength is the distance between crests. The higher the frequency, the shorter the wavelength.

42. The Nature of Light: • The scientific study of the behavior of light is called Optics, scientific study of light. Physical optics is concerned with the genesis, nature, and properties of light; physiological optics with the part light plays in vision; and geometrical optics with the reflection and refraction of light as encountered in the study ofreflection, return of a wave from a surface that it strikes into the medium through which it has traveled. The general principles governing the reflection of light and sound are similar, for both normally travel in straight lines and both are wave phenomena......

43. light by a mirror, in optics, a reflecting surface that forms an image of an object when light rays coming from that object fall upon it (see reflection). Usually mirrors are made of plate glass, one side of which is coated with metal or some special preparation to serve as an object...... object, refraction, in physics, deflection of a wave on passing obliquely from one transparent medium into a second medium in which its speed is different, as the passage of a light ray from air into glass.

44. lens, device for forming an image of an object by the refraction of light. In its simplest form it is a disk of transparent substance, commonly glass, with its two surfaces curved or with one surface plane and the other curved...... Or prism, in optics, a piece of translucent glass or crystal used to form a spectrum of light separated according to colors. Its cross section is usually triangular....., diffraction of light as it passes by the edge of an opaque object, and

45. interference, in physics, the effect produced by the combination or superposition of two systems of Waves, in which these waves reinforce, neutralize, or in other ways interfere with each other.polarization of light, orientation of the vibration pattern of light waves in a singular plane. Characteristics of PolarizationPolarization is a phenomenon peculiar to transverse waves, i.e.

46. What is Light? Light is simply a name for a range of electromagnetic radiation that can be detected by the human eye

47. Speed of light