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閱讀：5發(fā)布時(shí)間：2024-12-13
偏光顯微鏡檢查通常應(yīng)用于材料科學(xué)和地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域，從而根據(jù)折射率和色彩來(lái)鑒別礦物質(zhì)。在生物學(xué)領(lǐng)域，通常運(yùn)用偏光顯微鏡來(lái)鑒別結(jié)晶體等雙折射結(jié)構(gòu)，或?qū)崿F(xiàn)上述結(jié)構(gòu)體，以及植物細(xì)胞膜質(zhì)和淀粉粒成像。
雙折射性是偏光顯微鏡檢查的關(guān)鍵所在
雙折射性物體具有通過(guò)折射性將單一光射線分割成兩條光射線的功能屬性。雙折射物體包含具有高度有序的分子結(jié)構(gòu)的材料，例如，氮化硼或方解石晶體。細(xì)胞膜質(zhì)或淀粉等生物試樣也具有雙折射性。在顯微鏡檢查中，可將雙折射性與線性偏振光結(jié)合，獲得兩條光射線干涉，從而產(chǎn)生類似光環(huán)的色彩效果，照亮結(jié)構(gòu)體。
偏光顯微鏡的校準(zhǔn)和光路
一臺(tái)正常的光學(xué)顯微鏡需要至少兩個(gè)額外部件以進(jìn)行偏光顯微鏡檢查。針對(duì)雙折射性的檢測(cè)，必須使用線性偏光進(jìn)行照明。因此，必須在顯微鏡的光路中插入兩個(gè)偏振濾光片。個(gè)偏振濾光片將產(chǎn)生偏振光，用于照亮試樣，而第二個(gè)偏振濾光片，即檢偏鏡，則將受測(cè)光線限定為折射光。
兩個(gè)偏振濾光片必須互為 90°，以獲得所謂的“暗位"。將偏振濾光片安裝到位后，將不會(huì)有光線穿過(guò)照相機(jī)或目鏡，圖像將變暗。暗位構(gòu)成是偏光顯微鏡檢查的重要步驟，它能夠確保僅試樣所在偏光面發(fā)生變化時(shí)，可以看見(jiàn)。
圖 1：偏光顯微鏡原理：由偏光鏡 1 進(jìn)行偏光處理的非偏光。光線穿過(guò)偏光鏡 1 之后，將通過(guò)聚光鏡實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣的聚焦。如果試樣具有雙折射性或含有雙折射結(jié)構(gòu)，部分光的偏光面將呈 90°扭曲（在圖中用紅線表示）。試樣圖像通過(guò)物鏡放大，并達(dá)到偏光鏡 2。如果偏光鏡 2 相對(duì)偏光鏡 1 呈 90°（稱為“暗位"），那么，僅穿過(guò)雙折射材料的光線可以穿過(guò)上述區(qū)域，且該現(xiàn)象用戶能夠觀察到。因此，僅偏光結(jié)構(gòu)是可見(jiàn)的。
偏光鏡和檢偏鏡
當(dāng)光線穿過(guò)個(gè)偏振濾光片時(shí)，將會(huì)生成線性偏振光。如果線性偏振光穿過(guò)適當(dāng)偏光面上的雙折射材料，其將被折射，并分割成兩條光射線，部分光射線的偏光面將被轉(zhuǎn)動(dòng)成 90°。如果經(jīng)過(guò)折射的光射線已經(jīng)適當(dāng)校準(zhǔn)（即與個(gè)偏振濾光片呈 90°），則其隨后將穿過(guò)第二個(gè)偏光鏡（檢偏鏡）。因此，僅雙折射材料能夠在偏光顯微鏡中生成圖像。
圖 2：太陽(yáng)光或燈泡產(chǎn)生的光線屬于非偏光。這就意味著，電磁波將在所有方向上振蕩。如果非偏振光穿過(guò)偏光鏡 1，同時(shí)產(chǎn)生明確的偏光，在這種情況下，屬于垂直偏光。如果此偏光隨后到達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng) 90°后的偏光鏡 2，那么，將不會(huì)有光線穿過(guò)偏光鏡 2。因此，兩個(gè)偏光鏡彼此轉(zhuǎn)動(dòng) 90°后將處于“暗位"上，因?yàn)閺牡诙€(gè)偏光鏡后不會(huì)再看到任何光線。
受測(cè)的雙折射材料的偏光軸與個(gè)偏光鏡生成的偏光軸相同，這一點(diǎn)非常重要。因此，很多偏光顯微鏡配備轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)，用于確保物體的偏光面能夠輕松與個(gè)偏振濾光片的偏光面對(duì)齊。在偏光顯微鏡檢查中，有很多適用于特殊應(yīng)用領(lǐng)域的配件。
勃氏鏡用于晶體模式下進(jìn)行錐光鏡觀察，其將在物鏡后孔中聚焦。此外，補(bǔ)償鏡的光減速板對(duì)雙折射試樣的定量分析非常有用。
偏光顯微鏡應(yīng)用領(lǐng)域
圖 3：波羅的海琥珀中的飛蟲(chóng)內(nèi)含物。盡管琥珀是一種非晶體物質(zhì)，但是理論上來(lái)說(shuō)，它具有光學(xué)各向同性，因內(nèi)應(yīng)變和包裹物引起的應(yīng)變而產(chǎn)生的樹(shù)脂流狀構(gòu)造，通過(guò)偏振光即可看見(jiàn)。運(yùn)用偏振光和一級(jí)紅色補(bǔ)償鏡會(huì)使金琥珀色的顏色強(qiáng)度增加。暗場(chǎng)和入射光（玻璃纖維）照明系統(tǒng)組合，正交偏光鏡，一級(jí)紅色補(bǔ)償鏡，HDRI 色調(diào)映射。瑞士寶石學(xué)協(xié)會(huì)，位于瑞士伯爾尼，Courtesy of Michael Hügi。
圖 4：鈷，冷軋，Beraha 腐蝕劑，偏光。微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)檢測(cè)在材料科學(xué)與失效分析領(lǐng)域具有決定性作用。通過(guò)對(duì)顯微鏡下的腐蝕試樣進(jìn)行光學(xué)偏振處理，常常能夠增強(qiáng)色彩相襯度，并促進(jìn)特定微觀結(jié)構(gòu)的構(gòu)成。德國(guó)普福爾茨海姆應(yīng)用技術(shù)大學(xué)，Courtesy of Ursula Christian。
圖 5：酒石酸，偏光
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