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偏光顯微鏡的用途

偏光顯微鏡是利用光的偏振特性對具有雙折射性物質進行研究鑒定的儀器,可做單偏光觀察,正交偏光觀察,錐光觀察。將普通光改變為偏振光進行鏡檢的方法,以鑒別某一物質是單折射(各向同行)或雙折射性(各向異性)。

偏光顯微鏡用途

  偏光顯微鏡被廣泛地應用在礦物、化學等領域。在生物學中,很多結構也具有雙折射性,這就需要利用偏光顯微鏡加以區分。在植物學方面,如鑒別纖維、染色體、紡錘絲、淀粉粒、細胞壁以及細胞質與組織中是否含有晶體等。在植物病理上,病菌的入侵,常引起組織內化學性質的改變,可以偏光顯微術進行鑒別。在人體及動物學方面,常利用偏光顯微鏡來鑒別骨骷、牙齒、膽固醇、神經纖維、腫瘤細胞、橫紋肌和毛發等。

  1、生物領域:在生物體中,不同的纖維蛋白結構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情況。如膠原蛋白、細胞分裂時的紡綞絲等。

  2、各種生物和非生物材料鑒定:如淀粉性質鑒定、藥品成分鑒定、纖維、液晶、DNA晶體等。

  3、地礦分析:如種礦物及結晶體的分析。

  4、醫學分析:如結石、尿酸晶體檢測、關節炎等。

偏光顯微鏡的實際應用

  一、材料顯微組織的顯示

  1、各向異性材料組織的顯示

  根據偏光顯微鏡偏振光的反射原理,在各向異性的金屬內部由于各晶粒的位向不同,干涉后的偏振光的振動方向的偏轉角度不同,在正交的偏振光下則可以顯示出不同的亮度。具有同樣亮度的晶粒光軸一席話同接近,所以根據晶粒的明暗程度還可以判斷晶粒的位向。對各向異性的金屬磨面經拋光后不腐蝕就可以看到明暗不同的晶粒,這一點對難腐蝕出清晰組織的材料來說,是十分有利的分析途徑。

  例如,球墨鑄鐵的組織中的石墨屬于六方點陣,是各向異性的物質,在同一石墨球中具有許多不同位向的石墨晶粒,這些石墨晶粒在偏光顯微鏡下可顯示不同的亮度,從而分辨出石墨晶粒的方位、球狀和大小。

  2、各向同性材料組織的顯示

  偏光顯微鏡偏振光在各向同性材料表面發生反射,其振動方向一般不發生偏轉,在正交的偏振鏡下可看到黑韶關的消光現象。但是金屬一般有很強的反射本領,光線在試樣磨面上的反射強度與光線的入射角及波長有關。對平行于光的入射面和垂直于光的入射面的光線的反射也有差別。

  利用上述原理,偏光顯微鏡可以對各向同性的材料進行深腐蝕,露出一定的原子排列面。例如鋁在深腐蝕后可露出原子最密排列的面,這些晶面位向不同,故偏振光斜射時,入射角度不同,兩分量的相位差不同,因而能看到不同亮度的晶粒。

  二、非金屬夾雜物的鑒定

  1、夾雜物各向同性與各向異性的鑒別

  夾雜物按光學性質可分為各向異同性和各幾異性兩大類,這兩類夾雜物可在偏光顯微鏡下鑒別。

  各向同性的夾雜物在正交偏振光下,看到黑暗的消光現象,在轉動載物臺一周(360°)時,其亮度不發生變化。各向異性的夾雜物在正交偏振光下不發生消光現象,在轉動偏光顯微鏡載物臺一周(360°)時會看到四次消光和四次最亮的現象。對某些弱各向異性的夾雜物,可使檢偏振鏡轉動一個小的角度θ,在偏振鏡下完全正交下觀察。在轉動偏光顯微鏡載物臺時,弱各向異性的夾雜物出現兩次消光和兩次最亮的現象。

  2、夾雜物的透明度及固有色彩的顯示

  在非金屬夾雜物中,不少是透明并帶有色彩的,但一般顯微鏡明場照明時,光線透過夾雜物并在與金屬基體的交界面處反射出來,夾雜物一般比較細小,其反射光與基體的反射光混淆在一起,因此,不能分辨出夾雜物的透明度及固有色彩。在偏光顯微鏡下,金屬基體為各向同性,反射光被正交的偏振鏡阻擋,呈黑暗的消光現象。而夾雜物處的反射光由于華僑入射的結果而能透過偏光顯微鏡,從而能夠顯示出夾雜物的本來面目。

  3、“黑十字”特征

  各向同性的球形透明夾雜物在正交偏振光下會呈現“黑十字”現象。這是由于透明夾雜物的規則外形所決定的。因為夾雜物為球狀,偏振光射到夾雜物與基體交界處被反射出來,相當于偏振光斜射到晶體表面,反射光出現相位差別改變了其振動方向,能夠通過正交的檢偏振鏡。

  偏光顯微鏡偏振光的振動方向平行或垂直的兩個入射面不改變其振動方向,反射光則不能通過正交的檢偏振鏡,觀察到的是黑暗的消光現象,使透明的球形夾雜物出現“黑十字”特征。當球形夾雜物的外形遭到破壞后,“黑十字”特征也隨之消失。


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