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偏光顯微鏡構造之起偏振器和檢偏振器

  起偏振器又稱為偏光器,它的作用是產生線性偏振光照明,一般安裝在集光器下。但這種形式的起偏振器不能充分利用集光器孔徑,因此現在一般採用把尼科耳稜鏡和集光器合在一起的偏光集光器。當利用落射光照明時,把起偏振器插入光源與落射光照明器之間。   檢偏振器又稱為檢光器,它一般被固定在顯微鏡筒內或在目鏡簡上端。在奧林巴斯顯微鏡內往往安裝在鏡臺與雙目鏡筒之間,它能夠旋轉,並具有表示旋轉角度的刻度。   在用於定性的最簡單偏光顯微鏡中,往往只有一個起偏振器,而檢偏振器大多數被鏡簡中的一個槽溝所代替。在專門設計的偏光顯微鏡中,起偏振器往往裝在一個有刻度的框架上並能夠讀出旋轉角度。   起偏振器和檢偏振器在1950年以前都是使用昂貴的尼科耳稜鏡或Thompson稜鏡;而現在一般使用刀形起偏振器產生平面偏振光。這種效果是建立在能夠吸收O一光線並透過E一光線的二色性物質的基礎上的,這種二色性現象從屬於一定的波長。刀形起偏振器可以同尼科耳稜鏡相比美,在較先進型別的尼康顯微鏡中它特別適用於定量工作。當然,偏振光稜鏡仍然經常使用。
  在偏光顯微鏡中如果起偏振器處於固定位置而檢偏振器可以旋轉(或兩者相反),且當起偏振器和檢偏振器的主平面平行時,在鏡筒上觀察視場變得非常明亮(亮度處於最大值),如果旋轉檢偏振器使兩者之間的角度增大到900,視場就完全變暗,也就是說在起偏振器和檢偏振器十字交叉的情況下(即所謂“十字稜鏡”),沒有光線通過。如果把一個雙折射物體引入光路中的十字稜鏡之間,實際上在集光器和物鏡之間,則在這個物體的位置上可以通過變化的光量。對於任何各向異性的物質來說,當標本在物臺上旋轉時,物體像的亮度將從最大值到零有4次變化。當然這種物體不能從與光軸平行的方向觀察,因為在這種情況下它將變成一個各向同性的物質。   因此,當方位角(即離開偏振器光線的振動平面和兩個在物體中的特定方向之間的(角度)是45°時,在像上就可以顯示最大的亮度,當方位角為0°時就會出現完全的黑暗。
所以,當把具有各向異性物質的顯微鏡標本在物臺上旋轉,方位角從0°到45°進行連續轉動時將會出現不同的情況,它被觀察時,一條正常光線和一條異常光線以不同的速度通過,當成像時兩條光線重新結合,但是一條將落後於另一條。   此外,在檢偏振器振動平面上發生的干涉會引起色彩干涉,這種被稱為色偏振光的現象在使用白光時很容易被觀察到。同時通過交叉檢偏振器的光的波長與在雙折射物體中產生的像有關,因此色偏振可以被用於測量在物體中發生的相位延遲。當形成的色彩在最大強度的光被觀察到的位置中當物體旋轉超過360°時的4個位置)進行分解時,可以得到關於物體物理學特性的一些資料,然而生物學標本中的相位延遲對於產生色偏振往往是太小了。
  當相位延遲大約在100nm時色彩干涉才能被眼睛所察覺,直到大約550nm,每增加20- 30nm就會引起千涉色彩上的質的變化。在r值超過550nm時會重新發生第2級新的干涉色彩,並且在2 x 550nm時會觀察到第3級重複干涉色彩。隨著級別的增加色彩變化就逐漸減少,因為對於多於一種色彩的消光機會就會增加;從第7級就會出現“高級別的白光”。所有這些複雜的變化都可以用Michellevy色譜進行分析,因此當物體的厚度己知時,藉助於25nm精確的一定色彩就可以讀出雙折射的(Ne一No)的數值,由於對於大多數結晶材料的(Ne一No)的值是已知的,於是用這種方法就可以鑑定一個物體中的某種晶體物質。