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偏光顯微鏡的基礎(chǔ)知識(shí)普及

閱讀：3發(fā)布時(shí)間：2024-12-11

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(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
　　1、偏振光的基礎(chǔ)知識(shí)
　　一、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(guò)某些物質(zhì)，經(jīng)過(guò)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。
　　二、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(lái)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)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(guò)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。
　　(3)波晶片
　　波晶片簡(jiǎn)稱波片，可用來(lái)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。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。

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