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(shí)，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(shí)，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(dòng)的特點(diǎn)，可分為自然光與偏振光。自然光的振動(dòng)特點(diǎn)是在垂直光波傳導(dǎo)軸上具有許多振動(dòng)面，各平面上振動(dòng)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(gè)方向上振動(dòng)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(dòng)的直線偏振光。

偏光顯微鏡有兩個(gè)偏振鏡，一個(gè)裝置在光源與被檢物體之間的叫“起偏鏡”；另一個(gè)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(gè)偏振鏡時(shí)，如果起偏鏡與檢偏鏡的振動(dòng)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(dòng)方向與檢偏鏡的振動(dòng)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(shí)，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(tái)，視場仍為黑暗，這是因?yàn)槠鹌R所形成的線偏振光的振動(dòng)方向不發(fā)生變化，仍然與檢偏鏡的振動(dòng)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?yàn)閺钠鹌R射出的直線偏振光進(jìn)入雙折射體后，產(chǎn)生振動(dòng)方向不同的兩種直線偏振光，當(dāng)這兩種光通過檢偏鏡時(shí)，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(shí)，所形成兩種偏振光的振動(dòng)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(tái)時(shí)，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(gè)振動(dòng)方向與兩個(gè)偏振鏡的振動(dòng)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(duì)角位置”，這是因?yàn)槠x45°時(shí)，偏振光到達(dá)該物體時(shí)，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(tái)時(shí)，視場中不僅出現(xiàn)最亮的對(duì)角位置，而且還會(huì)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(diǎn)決定于雙折射體的種類和它的厚度，是由于相應(yīng)推遲對(duì)不同顏色光的波長的依賴關(guān)系，如果被檢物體的某個(gè)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(xiàng)

1、試驗(yàn)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(shí)注意不要使物鏡碰到試樣，以免劃傷物鏡。

3、當(dāng)載物臺(tái)墊片圓孔中心的位置靠近物鏡中心位置時(shí)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(shí)也有損視力。

5、所有功能切換，動(dòng)作要輕，要到位。

6、關(guān)機(jī)時(shí)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(shí)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(jī)不使用時(shí)，將物鏡通過調(diào)焦機(jī)構(gòu)調(diào)整到最低狀態(tài)。

10、關(guān)機(jī)不使用時(shí)，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(gè)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(shí)現(xiàn)對(duì)晶體光學(xué)特性的分析和檢驗(yàn)的目的。

偏光顯微鏡在檢驗(yàn)晶體時(shí)，是把晶體放在起偏振鏡和檢偏振鏡之間的載物臺(tái)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(dòng)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(shí)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(huì)聚光束來照明物體，此時(shí)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(bǔ)助鏡和目鏡觀察在物鏡出瞳處形成的干涉圖象。

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