偏光顯微鏡在光學(xué)顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)中插入了起偏振鏡和檢偏振器，用以檢查樣品的各向異性和雙折射性的顯微鏡。
起偏振鏡和檢偏振鏡都是由偏光棱鏡或偏光板的尼科耳(nicol)棱鏡制成。
前者安裝在光源與樣品之間，后者安裝在接物鏡與接目鏡之間或接目鏡之上。
在生物樣品中，肌肉纖維、骨骼和牙齒等具有各向異性，淀粉粒、染色體和紡錘體等具有雙折射性，因此被用于組織細(xì)胞的化學(xué)研究。光源可以用單波長(zhǎng)光線。
由于生物樣品比金相、巖石或結(jié)晶的雙折射性顯著微弱，所以有時(shí)也借敏感的檢偏振板造成的相加相減現(xiàn)象而利用其干涉色。
偏振光的基礎(chǔ)知識(shí)
自然光和偏振光
光是一種電磁波，屬于橫波(振動(dòng)方向與傳播方向垂直)。一切實(shí)際的光源，如日光、燭光、日光燈及鎢絲燈發(fā)出的光都叫自然光。這些光都是大量原子、分子發(fā)光的總和。
雖然某一個(gè)原子或分子在某一瞬間發(fā)出的電磁波振動(dòng)方向一致，但各個(gè)原子和分子發(fā)出的振動(dòng)方向也不同，這種變化頻率極快，因此，自然光是各個(gè)原子或分子發(fā)光的總和，可認(rèn)為其電磁波的振動(dòng)在各個(gè)方向上的幾率相等。
自然光在窗過某些物質(zhì)，經(jīng)過反射、折射、吸收后，電磁波的振動(dòng)波以被限制在一個(gè)方向上，其他方向振動(dòng)的電磁波被大大削弱或消除。這種在某個(gè)確定方向上振動(dòng)的光稱為偏振光。偏振光的振動(dòng)方向與光波傳播方向所構(gòu)成的平面稱為振動(dòng)面。
直線偏振光、圓偏振光及橢圓偏振光
1.直線偏振光
直線偏振光由于光線的振動(dòng)方向都在同一個(gè)平面內(nèi)，所以這偏振光又叫作平面偏振光正對(duì)光的傳播方向看去，這種光的振動(dòng)方向是一條直線，因此又叫直線偏振光或線偏振光。
2.圓偏振光和橢圓偏振光
(1)光的雙折射現(xiàn)象和晶體的光軸
當(dāng)一束光線射入各向異性的晶體中時(shí)要分裂為兩束沿不同方向傳播的挑線，這種現(xiàn)象叫雙折射現(xiàn)象發(fā)生雙折射的兩束光線都是偏振光。
這兩束光線之一恒遵守光的折射定律，在改變?nèi)肷浞较驎r(shí)傳播速度不發(fā)生變化，這條光線稱為尋常光線，用o表示;
另一束光線不遵守折射定律，當(dāng)入射光線方向變化時(shí)，它的傳播速度也隨之變化，光的折射率不同，這束光稱為非常光用e來表示。
在各向異性晶體中，存在有某些特殊方向，在這些方向上不發(fā)生雙折射，尋常光線和非常光線傳播方向和傳播速度相同，這些方向稱為]晶體的光軸有一個(gè)光軸的晶體叫一軸晶，有兩個(gè)光軸的晶體叫二軸晶。對(duì)于二軸晶，雙折射后的兩束光線均為非常為光線。
(2)波晶片
波晶片簡(jiǎn)稱波片，可用來改變或檢驗(yàn)光的偏振情況。當(dāng)自然光沿一軸晶光軸入射時(shí)，不發(fā)生雙折射現(xiàn)象。
如果垂直于晶體光軸入射時(shí)產(chǎn)生的o光和e光仍沿原入射方向傳播，但傳播速度和折射率不同，且傳播速度相差最大。
如果在平行于一軸晶光軸方向上切下一薄片，這時(shí)晶片表面與光軸平持，這樣制得的晶片叫]波晶片當(dāng)偏振光垂直于波片光軸入射時(shí)，在波片內(nèi)形成傳播方向相同但傳播速度不同的o光和e光。
如果波片越厚，o光和e光線波波長(zhǎng)的整數(shù)倍，這種波片叫全波片。依此類推，還有半波片和1/4波片等等。
(3)圓偏振光和橢圓偏振光的形成
一束自然光以垂直于一軸晶的光軸方向入射所產(chǎn)生的振動(dòng)面互相垂直的兩束偏振光是不相干的。因?yàn)樽匀还馐怯晒庠粗械牟煌肿雍驮赢a(chǎn)生的，沒有固定的位相差，所以不發(fā)生干涉。
但是當(dāng)一束單色偏振光通過雙折射物質(zhì)[/url]后，所產(chǎn)生的兩束偏振光是可以相干的。相當(dāng)于兩個(gè)互相垂直的同周期的振動(dòng)的合成。
當(dāng)一束偏振光垂直于一軸晶光軸入射時(shí)產(chǎn)生兩束偏振光(o光和e光)。
由于o光和e光的相位差不同而合成為直線偏振光、]圓偏振光橢圓偏振光。O光和e光的相位差由兩束光在晶片中折射率和晶片的厚度決定。設(shè)No、Ne分別為o光和e光的折射率，d為晶片的厚度，所產(chǎn)生的相位差為Δφ。則。改變晶片的厚度可得不同相位差的o光和e光。
當(dāng)Δφ為π/2的偶數(shù)倍時(shí)可產(chǎn)生直線偏振光;當(dāng)Δφ為π/2的奇數(shù)倍時(shí)，可產(chǎn)生圓偏振光;當(dāng)Δφ不是π/2的整數(shù)倍時(shí)均可產(chǎn)生橢圓偏振光。圓偏振光的振動(dòng)端點(diǎn)在光的傳播方向上投影為一個(gè)圓，橢圓偏振光的振動(dòng)端點(diǎn)在光的傳播方向上投影為一個(gè)橢圓。圓偏振光和橢圓偏振光在每一瞬間只有一個(gè)振動(dòng)方向，所以仍屬偏振光。
偏光是利用光的偏振特性對(duì)具有雙折射性物質(zhì)進(jìn)行研究鑒定的必備， 可做單偏光觀察，正交偏光觀察，錐光觀察。將普通光改變?yōu)槠窆膺M(jìn)行鏡檢的方法，以鑒別某一物質(zhì)是單折射（各向同行）或雙折射性（各向異性）。雙折射性是晶體的基本特征。因此，偏光顯微鏡被廣泛地應(yīng)用在礦物、化學(xué)等領(lǐng)域。在生物學(xué)中，很多結(jié)構(gòu)也具有雙折射性，這就需要利用偏光顯微鏡加以區(qū)分。在植物學(xué)方面，如鑒別纖維、染色體、紡錘絲、淀粉粒、細(xì)胞壁以及細(xì)胞質(zhì)與組織中是否含有晶體等。在植物病理上，病菌的入侵，常引起組織內(nèi)化學(xué)性質(zhì)的改變，可以偏光顯微術(shù)進(jìn)行鑒別。在人體及動(dòng)物學(xué)方面，常利用偏光顯微術(shù)來鑒別骨骷、牙齒、膽固醇、神經(jīng)纖維、腫瘤細(xì)胞、橫紋肌和毛發(fā)等。今天介紹一下有關(guān)偏光顯微鏡的應(yīng)用領(lǐng)域。
1、生物領(lǐng)域：在生物體中，不同的纖維蛋白結(jié)構(gòu)顯示出明顯的各向異性，使用偏光顯微鏡可得到這些纖維中分子排列的詳細(xì)情況。如膠原蛋白、細(xì)胞分裂時(shí)的紡綞絲等。
2、各種生物和非生物材料鑒定：如淀粉性質(zhì)鑒定、藥品成分鑒定、纖維、液晶、DNA晶體等。
3、地礦分析：如種礦物及結(jié)晶體的分析。
4、醫(yī)學(xué)分析：如結(jié)石、尿酸晶體檢測(cè)、關(guān)節(jié)炎等。
在實(shí)際操作中，偏正顯微鏡的上下偏振鏡的振動(dòng)方向要互相正交，或東西和南北方向，各自與目鏡十字絲的橫、縱向一致。有時(shí)只用一個(gè)下偏振鏡來觀測(cè)，必須確定下偏振鏡的振動(dòng)方向，因此操作時(shí)必須對(duì)偏振鏡進(jìn)行校正。
(1) 目鏡十字絲的檢測(cè)
一般要檢查目鏡十字絲是否正交，以及是否與上下偏振鏡振動(dòng)方向一致，同時(shí)選一塊解理極完全的黑云母，移至目鏡十字絲的中心，將解理縫平行于十字絲的一根絲，記下載物臺(tái)的刻度數(shù)，再轉(zhuǎn)動(dòng)物臺(tái)使解理縫平行于另一十字絲，記下載物臺(tái)的刻度數(shù)，兩個(gè)刻度數(shù)之差為90°，說明十字絲正交。
(2) 下偏振鏡振動(dòng)方向的確定和校正
一般用黑云母來檢查下偏振鏡的振動(dòng)方向，這是因?yàn)楹谠颇甘且环N分布廣泛的透明礦物，在單偏光下很有特征。首先找一塊解理和清晰的黑云母，移至目鏡十字絲中心，推出上偏光鏡，轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)一周，觀察黑云母顏色的變化，因?yàn)楹谠颇笇?duì)解理方向的振動(dòng)光吸收比較強(qiáng)，所以使黑云母顏色達(dá)到最深時(shí)，解理縫的方向就是下偏光鏡的振動(dòng)方向。
(3) 上下偏振鏡正交的校正
下偏振鏡的方向校正好之后，取下薄片，推人上偏振鏡，觀察視域是否全黑即是否處于消光狀態(tài)。如果全黑，則表明上下偏光的振動(dòng)方向互相正交。否則，上偏振鏡須進(jìn)行校正，即轉(zhuǎn)動(dòng)上偏振鏡，使視域達(dá)到最暗為止。轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)必須先松開上偏振鏡的止動(dòng)螺絲，校正好后再擰緊。
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