偏光顯微鏡原理

1、單折射性與雙折射性

光線通過某一物質(zhì)時，如光的性質(zhì)和進(jìn)路不因照射方向而改變，這種物質(zhì)在光學(xué)上就具有“各向同性”，又稱單折射體，如普通氣體、液體以及非結(jié)晶性固體；若光線通過另一物質(zhì)時，光的速度、折射率、吸收性和偏振、振幅等因照射方向而有不同，這種物質(zhì)在光學(xué)上則具有“各向異性”，又稱雙折射體，如晶體、纖維等。

2、光的偏振現(xiàn)象

光波根據(jù)振動的特點，可分為自然光與偏振光。自然光的振動特點是在垂直光波傳導(dǎo)軸上具有許多振動面，各平面上振動的振幅分布相同；自然光經(jīng)過反射、折射、雙折射及吸收等作用，可得到只在一個方向上振動的光波，這種光波則稱為“偏光”或“偏振光”。

3、偏光的產(chǎn)生及其作用

偏光顯微鏡最重要的部件是偏光裝置——起偏器和檢偏器。過去兩者均為尼科爾(Nicola)棱鏡組成，它是由天然的方解石制作而成，但由于受到晶體體積較大的限制，難以取得較大面積的偏振，偏光顯微鏡則采用人造偏振鏡來代替尼科爾梭鏡。 人造偏振鏡是以硫酸喹啉又名Herapathite的晶體制作而成，呈綠橄欖色。當(dāng)普通光通過它后，就能獲得只在一直線上振動的直線偏振光。

偏光顯微鏡有兩個偏振鏡，一個裝置在光源與被檢物體之間的叫“起偏鏡”；另一個裝置在物鏡與目鏡之間的叫“檢偏鏡”，有手柄伸手鏡筒或中間附件外方以便操作，其上有旋轉(zhuǎn)角的刻度。 從光源射出的光線通過兩個偏振鏡時，如果起偏鏡與檢偏鏡的振動方向互相平行，即處于“平行檢偏位”的情況下，則視場最為明亮。反之，若兩者互相垂直，即處于“正交校偏位”的情況下，則視場完全黑暗，如果兩者傾斜，則視場表明出中等程度的亮度。由此可知，起偏鏡所形成的直線偏振光，如其振動方向與檢偏鏡的振動方向平行，則能完全通過；如果偏斜，則只以通過一部分；如若垂直，則完全不能通過。因此，在采用偏光顯微鏡檢時，原則上要使起偏鏡與檢偏鏡處于正交檢偏位的狀態(tài)下進(jìn)行。

4、正交檢偏位下的雙折射體

在正交的情況下，視場是黑暗的，如果被檢物體在光學(xué)上表現(xiàn)為各向同性（單折射體），無論怎樣旋轉(zhuǎn)載物臺，視場仍為黑暗，這是因為起偏鏡所形成的線偏振光的振動方向不發(fā)生變化，仍然與檢偏鏡的振動方向互相垂直的緣故。若被檢物體具有雙折射特性或含有具雙折射特性的物質(zhì)，則具雙折射特性的地方視場變亮，這是因為從起偏鏡射出的直線偏振光進(jìn)入雙折射體后，產(chǎn)生振動方向不同的兩種直線偏振光，當(dāng)這兩種光通過檢偏鏡時，由于另一束光并不與檢偏鏡偏振方向正交，可透過檢偏鏡，就能使人眼看到明亮的象。光線通過雙折射體時，所形成兩種偏振光的振動方向，依物體的種類而有不同。

雙折射體在正交情況下，旋轉(zhuǎn)載物臺時，雙折射體的象在360°的旋轉(zhuǎn)中有四次明暗變化，每隔90°變暗一次。變暗的位置是雙折射體的兩個振動方向與兩個偏振鏡的振動方向相一致的位置，稱為“消光位置”從消光位置旋轉(zhuǎn)45°，被檢物體變?yōu)樽盍?，這就是“對角位置”，這是因為偏離45°時，偏振光到達(dá)該物體時，分解出部分光線可以通過檢偏鏡，故而明亮。根據(jù)上述基本原理，利用偏光顯微術(shù)就可能判斷各向同性（單折射體）和各向異性（雙折射體）物質(zhì)。

5、干涉色

在正交檢偏位情況下，用各種不同波長的混合光線為光源觀察雙折射體，在旋轉(zhuǎn)載物臺時，視場中不僅出現(xiàn)最亮的對角位置，而且還會看到顏色。出現(xiàn)顏色的原因，主要是由干涉色而造成（當(dāng)然也可能被檢物體本身并非無色透明）。干涉色的分布特點決定于雙折射體的種類和它的厚度，是由于相應(yīng)推遲對不同顏色光的波長的依賴關(guān)系，如果被檢物體的某個區(qū)域的推遲和另一區(qū)域的推遲不同，則透過檢偏鏡光的顏色也就不同。

偏光顯微鏡使用注意事項

1、試驗室應(yīng)具備三防條件：防震（遠(yuǎn)離震源）、防潮（使用空調(diào)、干燥器）、防塵（地面鋪上地板）。電源：220V -10%，50HZ溫度：0度-40度.

2、調(diào)焦時注意不要使物鏡碰到試樣，以免劃傷物鏡。

3、當(dāng)載物臺墊片圓孔中心的位置靠近物鏡中心位置時不要切換物鏡，以免劃傷物鏡。

4、亮度調(diào)整切忌忽大忽小，也不要過亮，影響燈泡的使用壽命，同時也有損視力。

5、所有功能切換，動作要輕，要到位。

6、關(guān)機時要將亮度調(diào)到最小。

7、非專業(yè)人員不要調(diào)整照明系統(tǒng)（燈絲位置燈），以免影響成像質(zhì)量。

8、更換鹵素?zé)魰r要注意高溫，以免灼傷；注意不要用手直接接觸鹵素?zé)舻牟Ａw。

9、關(guān)機不使用時，將物鏡通過調(diào)焦機構(gòu)調(diào)整到最低狀態(tài)。

10、關(guān)機不使用時，不要立即該蓋防塵罩，待冷卻后再蓋，注意防火。

11、不經(jīng)常使用的光學(xué)部件放置于干燥皿內(nèi)。

12、非專業(yè)人員不要嘗試擦偏光顯微鏡物鏡及其它光學(xué)部件。目鏡可以用脫脂棉簽蘸1:1比例（無水酒精：乙醚）混合液體甩干后擦拭，不要用其他液體，以免損傷目鏡。

偏光顯微鏡和普通顯微鏡的區(qū)別

偏光顯微鏡與普通顯微鏡的主要區(qū)別在偏光顯微鏡上裝有兩個光元件，即起偏振鏡和檢偏振鏡，因此偏光顯微鏡的構(gòu)造比生物顯微鏡要復(fù)雜一些。偏光顯微鏡就是借著這兩只偏振鏡的作用而實現(xiàn)對晶體光學(xué)特性的分析和檢驗的目的。

偏光顯微鏡在檢驗晶體時，是把晶體放在起偏振鏡和檢偏振鏡之間的載物臺上，其起偏振鏡置于聚光鏡下面，而檢偏振鏡置于物鏡上面，在鏡檢前，兩偏振鏡的振動面應(yīng)互為垂直（正交），則視場是黑暗的利用光的偏振這種特殊性質(zhì)，應(yīng)用于顯微成象技術(shù)中，促進(jìn)了晶體光學(xué)迅速地發(fā)展。利用晶體光學(xué)的原理和方法來研究礦物、巖石、熔渣、耐火材料等既方便又精確，因此廣泛應(yīng)用于地質(zhì)研究和金相研究中。利用偏光顯微鏡觀察基本上有兩種方法：

1、用小孔徑照明光束來照明物體，此時可以認(rèn)為所有的光束都是與物體平面垂直，可用目鏡直接觀察物體所成的象。

2、用大孔徑會聚光束來照明物體，此時在物鏡的出瞳將產(chǎn)生表示被觀察物體性質(zhì)的干涉現(xiàn)象，利用一種叫做“貝爾特蘭透鏡”的補助鏡和目鏡觀察在物鏡出瞳處形成的干涉圖象。

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