偏光显微镜原理和应用的简单介绍

2019-02-22 10:24:54 普赫 785

一、基本概念解释

1.自然光:普通光源(如日光、烛光、电灯)所发出的光,它是大量原子、分子发光的总和,其振动面不只限于一个固定方向而是在各个方向上分布的。

2.偏振光:自然光在穿过偏振片后,经过反射、折射、吸收后,其振动波被限制在一个方向上,其它方向振动的电磁波被大大削弱或消除。这种在某个确定方向上振动的光称为偏振光(见下图1)。

1.偏振光的产生

3.起偏镜和检偏镜:通过一块偏振片(起偏镜)后的自然光虽然变成了偏振光,但由于人的眼睛没有辨别偏振光的能力,故无法察觉。所以还需要第二块偏振片(检偏镜)来帮助检测(见下图2P为起偏镜,A为检偏镜)。起偏镜将产生偏振光,用于照亮样品,而检偏镜则将受测光线限定为折射光。

2.起偏镜(P)和检偏镜(A)

4. 双折射现象: 一束入射光射入各向异性的晶体时,产生两束折射光(o光和e光)的现象。o光又叫做寻常光(ordinary ray),服从折射定律;e光叫做非寻常光(extraordinary ray),不服从折射定律。实验证明:o光和e光都是偏振光(图3)。

3.双折射现象

二、偏光显微镜的原理

马吕斯定律:光线经过起偏镜后成为偏振光,设其强度为Io。经过检偏镜后,透射光的强度I=Iocos2θ,其中θ为入射光的偏振方向与检偏镜的透光轴的夹角。由此可知,当起偏器相对检偏器呈 90°,透射光的强度最小,这称为“暗位”。

原理:偏光显微镜的两个偏振滤光片互为90°,以获得所谓的“暗位”,此时视野是全黑的,如果样品在光学上表现为各向同性(单折射体),则无论怎样旋转载物台,视场仍是黑暗,这是因为起偏镜所形成的线偏振光的振动方向不发生变化,根据马吕斯定律,透射光的强度为0。如果样品具有双折射特性,则视野会变亮,这是由于从起偏镜射出的线偏振光进入双折射体后,产生振动方向不同的两种直线偏振光(o光和e光),当这两种光通过检偏镜时,由于e光并不服从折射定律,其与检偏镜偏振方向不是90°,所以可透过检偏镜,视野上就可以看到明亮的象。

4. 偏光显微镜的原理

     

三、偏光显微镜的应用

1.生物领域:在生物体中,不同的纤维蛋白结构显示出明显的各向异性,使用偏光显微镜   得到这些纤维中分子排列的详细情况。如胶原蛋白、细胞分裂时的纺缍丝等。

2.各种生物和非生物材料鉴定:如淀粉性质鉴定、药品成分鉴定、液晶、DNA晶体等。

3.地矿分析:如种矿物及结晶体的分析。

4.医学分析:如结石、尿酸晶体检测、关节炎等。

5.材料显微组织的各项同性和异性等。


显微镜型号:Nikon Ci-POL偏光显微镜

物镜:20×物镜

样品:黑云母斜长角闪岩




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