偏振光顯微觀察

雙折射是偏光顯微鏡的關(guān)鍵

雙折射物體具有通過折射將單束光分成兩束不同光的特性。雙折射材料包括具有高度有序分子結(jié)構(gòu)的材料，如方解石或氮化硼晶體。生物標(biāo)本（如纖維素或淀粉）也具有雙折射性。雙折射與線性偏振光相結(jié)合，可用于顯微鏡觀察，實現(xiàn)兩束不同光線的干涉，從而產(chǎn)生色彩效果，如光環(huán)和結(jié)構(gòu)發(fā)光。

偏光顯微鏡的對準(zhǔn)和光束路徑

普通光學(xué)顯微鏡至少需要兩個附加組件才能實現(xiàn)偏光顯微鏡觀察。要檢測雙折射性，必須使用線偏振光照明。因此，必須在顯微鏡的光束路徑中插入兩個偏振濾光片。通過起偏器產(chǎn)生偏振光來照射試樣，第二個偏振濾光片（稱為檢偏器）將檢測到的光限制為折射光。

偏振濾光片必須互成 90° 角，才能達(dá)到所謂的 "全黑位置"。當(dāng)偏振濾光片設(shè)置在這個位置時，沒有光線會進(jìn)入相機(jī)或目鏡，圖像將是暗的。設(shè)置為“全黑"是偏光顯微鏡的一個重要步驟，因為它可以確保只有因試樣而導(dǎo)致偏振面發(fā)生變化的光線才是可見的。

圖 1：偏光顯微鏡的原理： 光通過起偏器偏振。通過起偏器后，光被聚光器聚焦到試樣上。如果試樣具有雙折射性或含有雙折射結(jié)構(gòu)，則部分光線的偏振面會旋轉(zhuǎn) 90°（草圖中的紅線表示）。試樣的圖像被物鏡放大后，打到檢偏器 上。如果檢偏器相比偏起偏器旋轉(zhuǎn) 90°（即所謂的 "全黑位置"），則只有通過雙折射材料的光才能被允許通過，觀察者才能看到。因此，只有偏振結(jié)構(gòu)可見。

起偏器和檢偏器

當(dāng)光線通過偏振濾光片時，會產(chǎn)生線性偏振光。如果線性偏振光在正確的偏振面上通過雙折射材料，則會產(chǎn)生折射并分成兩束光線，其中一部分光線的偏振面會旋轉(zhuǎn) 90°。如果第二個偏振器（檢偏器）對齊正確（即相對于偏振濾光片成 90°），折射光線就會通過第二個偏振器（檢偏器）。因此，只有雙折射材料才能在偏振光顯微鏡中產(chǎn)生圖像。

圖 2：太陽光或燈泡產(chǎn)生的光是無偏振的。這意味著電磁波在所有方向上都會發(fā)生振蕩。如果光通過起偏器，就會產(chǎn)生具有明確偏振的光，在這種情況下就是垂直偏振光。如果這束偏振光照射到檢偏器，并且旋轉(zhuǎn)了 90°，則不會有光通過檢偏器。因此，如果兩個偏振片相對轉(zhuǎn)動 90°，它們就處于所謂的 "全黑位置"，因為在檢偏器后面看不到光了。

重要的是，被檢測的雙折射材料的偏振軸偏振片產(chǎn)生的處于同一偏振軸上。因此，許多偏光顯微鏡都配備了旋轉(zhuǎn)平臺，以確保物體的偏振面與偏振濾光片的偏振面容易對準(zhǔn)。偏光顯微鏡的特殊應(yīng)用可使用各種附件。

貝物朗透鏡可用于對物鏡后孔聚集的晶體圖案進(jìn)行圓錐觀察。此外，延緩板或補償器可用于對雙折射試樣進(jìn)行定量分析。

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