偏光顯微鏡基本工作原理：
一、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。
二、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”。
三、偏光的產(chǎn)生及其作用：
偏光顯微鏡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，則視場較為明亮。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。
四、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)。
五、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。
偏光顯微鏡（Polarizing microscope）是用于研究所謂透明與不透明各向異性材料的一種顯微鏡，在地質(zhì)學(xué)等理工科專業(yè)中有重要應(yīng)用。凡具有雙折射的物質(zhì)，在偏光顯微鏡下就能分辨的清楚，當(dāng)然這些物質(zhì)也可用染色法來進(jìn)行觀察，但有些則不可用，而必須利用偏光顯微鏡。反射偏光顯微鏡是利用光的偏振特性對(duì)具有雙折射性物質(zhì)進(jìn)行研究鑒定的必備儀器，可供廣大用戶做單偏光觀察，正交偏光觀察，錐光觀察。
偏光顯微鏡的主要產(chǎn)品特點(diǎn)
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（各向同性）或雙折射性（各向異性）。雙折射性是晶體的基本特性。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)和植物學(xué)也有應(yīng)用。
偏光顯微是鑒定物質(zhì)細(xì)微結(jié)構(gòu)光學(xué)性質(zhì)的一種顯微鏡。凡具有雙折射性的物質(zhì)，在偏光顯微鏡下就能分辨的清楚，當(dāng)然這些物質(zhì)也可用染色法來進(jìn)行觀察，但有些則不可能，而必須利用偏光顯微鏡。
偏光顯微鏡的特點(diǎn)，就是將普通光改變?yōu)槠窆膺M(jìn)行鏡檢的方法，以鑒別某一物質(zhì)是單折射性（各向同性）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、高分子、纖維、玻璃、半導(dǎo)體、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。
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