第四章__偏光显微镜

4 偏光显微镜的根本操作与薄片的制备偏光显微镜是对透明矿物的光学性质进展分析和观测的一种光学仪器。

通过这种仪器能够比拟迅速地对各种矿物相作出鉴定。

它是对天然矿石、瓷制品以与其他人造无机固体材料进展相分析的一种十分有效的工具。

一、实验目的1．了解偏光显微镜的构造、装置、使用与保养方法；2．学会偏光显微镜的一般调节与校正；3．了解薄片制作的全过程，并掌握其中关键步骤的操作。

二、实验原理偏光显微镜的产品种类较多，各类型号虽不尽一样，但根本工作原理相近。

各类产品都是由支架系统、光源和起偏系统、载物台系统、光学放大和检偏系统以与附属光学元件等几大局部组成。

偏光显微镜的构造如图2.3.1-1所示。

图2.3.1-1 偏光显微镜结构示意图1．目镜；2.目镜筒；3.勃氏镜手轮；4. 勃氏镜左右调节手轮；5. 勃氏镜前后调节手轮；6.检偏镜；7.补偿器；8.物镜定位器；9.物镜座；10.物镜；11.旋转工作台；12.聚光镜；13.拉索透镜；14.可变光栏；15.起偏镜；16.滤色片；17.反射镜；18.镜架；19.微调手轮；20.粗调手轮。

三、仪器设备偏光显微镜，切片机，磨片机，抛光机，抛光粉、无水乙醇，不同标号的磨料与砂纸，自凝牙托水、牙托粉，金属模具。

四、实验容1．了解偏光显微镜的根本构造〔1〕机械局部：镜座、镜壁、镜筒、升降镜筒的粗动与微调螺旋、载物台、载物台固定螺旋与游标尺、薄片固定夹。

〔2〕光学系统局部：反光镜、下偏光镜、锁光圈、聚光镜、物镜与校正螺丝、试板孔、上偏光镜、勃氏镜、目镜。

〔3〕附件：物镜校正螺丝、试板(石英试板、石膏试板、云母试板)。

2．学习装卸物镜物镜一般选用中倍镜，其装卸有两种方法。

〔1〕弹簧夹型：将物镜上的小钉夹于弹簧夹的凹陷处，即可夹住物镜。

〔2〕转盘型：先将物镜安装在一个可以转动的圆盘上，再将需要的物镜转到镜筒的正下方，恰至被弹簧卡住为止。

3．调节照明装上物镜与目镜后，轻轻推出上偏光镜与勃氏镜，打开锁光圈，调节光源至理想视域。

单折射性：若光线通过某一物质时，无论其从哪个方向照射物体，其传播速率和折射率在各个方向都相等，光的性质和进路不因照射方向而改变，这种物质在光学上具有“各向同性”，又称单折射体，如普通气体、液体以及非结晶性固体。

双折射性：若光线通过某一物质时，光的速率、折射率、吸收性和偏振、振幅等因照射方向而有不同，这种物质在光学上则具有“各向异性”，又称双折射体，如晶体、纤维等。

当光线入射到晶体中时，会发生双折射和偏光化，分解成两种振动方向互相垂直且传播速率不等的偏光：常光（o光）服从折射定律，沿各方向的传播速率、折射率相同；异常光（e光），不服从折射定律，沿各方向的传播速率、折射率不同。

双折射性是晶体的基本特性。

晶体内存在着一个特殊方向，光沿这个方向传播时不产生双折射，即常光和异常光重合，在该方向常光和异常光的折射率相等，光的传播速率相等。

这个特殊的方向称为晶体的光轴。

“光轴”不是指一条直线，而是强调其“方向”。

光的偏振现象：光波根据振动的特点，可分为自然光与偏振光。

自然光的振动特点是在垂直光波传导轴上具有许多振动面，各平面上振动的振幅分布相同；自然光经过反射、折射、双折射及吸收等作用，可得到只在一个方向上振动的光波，这种光波则称为“偏光”或“偏振光”。

偏光显微镜（Polarizing microscope）：是利用光在一定条件下的反射，折射，双折射或散射产生偏振光的原理，研究透明与不透明各向异性材料的一种显微镜。

偏光显微镜的特点，是通过偏光装置——起偏器和检偏器（最重要的部件）将普通光变为偏振光进行镜检的方法，以鉴别某一物质是单折射性（各向同性）或双折射性（各向异性）。

（偏光观察需要透过起偏镜的线偏振光能够保持良好的振动面并一直到达检偏镜，因此为了避免中间的聚光镜和物镜对偏光造成不好的影响，必须使用没有应力的偏光专用物镜。

）偏光的产生及其作用：偏光显微镜最重要的部件是偏光装置——起偏器和检偏器。

过去两者均为尼科尔(Nicola)棱镜组成，它是由天然的方解石制作而成，但由于受到晶体体积较大的限制，难以取得较大面积的偏振，偏光显微镜则采用人造偏振镜来代替尼科尔梭镜。

偏光显微镜使用方法
一、偏光显微镜简介
偏光显微镜是一种用于分析荧光显微图像的专业显微镜，它利用极化光学原理，可以将被观察模式中的荧光光线变成同向的极化光线。

通过使用偏振光，被观察物的显微结构可以清楚化和精细化。

由于其具有特定的极化特性，偏光显微镜可用于研究蛋白质、脂肪和其他化合物结构，也可以用于研究荧光显微图像的细胞特性和定位。

二、偏光显微镜的构造
偏光显微镜主要由可调节的偏振片、可极化的反射罩罩、反光片和定向及镜片组成。

其中，可调节的偏振片可以控制偏振光的方向和幅度，可极化的反射罩罩可以调节偏振光的极化角度，反光片可以减少被观察的样本反映的热效应，定向和镜片可以反射和放大被观察的样品图像。

三、使用偏光显微镜的步骤
1.安装和调节
首先，使用者应检查偏光显微镜是否安装正确，然后设置反射罩罩的极化角度。

接下来，使用者应调节偏振片的方向和幅度，使偏振光可以正确地被被观察样品所吸收和反射。

2.校准
在使用偏光显微镜时，需要将反射罩罩和反光片校准到正确的大小，以确保所有的光线能够准确地被被观察物接收。

3.清晰度调整。

显微镜光学原理及技术参数详解目录1 第一章：显微镜简史 (2)2 第二章显微镜的基本光学原理 (2)2.1 折射和折射率 (2)2.2 透镜的性能 (2)2.3 影响成像的关键因素—像差 (2)2.3.1 色差（Chromatic aberration） (3)2.3.2 球差(Spherical aberration) (3)2.3.3 慧差(Coma) (3)2.3.4 像散（Astigmatism） (3)2.3.5 场曲（Curvature of field） (4)2.3.6 畸变（Distortion） (4)2.4 显微镜的成像（几何成像）原理 (4)2.5 显微镜光学系统简介 (5)3 第三章显微镜的重要光学技术参数 (5)3.1 数值孔径 (6)3.2 分辨率 (6)3.3 放大率 (7)3.4 焦深 (7)3.5 视场直径（Field of view） (7)3.6 覆盖差 (8)3.7 工作距离 (8)4 第四章显微镜的光学附件 (8)4.1 物镜 (9)4.2 目镜 (11)4.3 聚光镜 (11)4.4 显微镜的照明装置 (12)4.5 显微镜的光轴调节 (13)5 第五章各种显微镜检术介绍 (14)5.1 金相显微镜 (14)5.2 偏光显微镜（Polarizing microscope ） (17)5.3 体视显微镜（Stereo microscope） (19)1第一章：显微镜简史随着科学技术的进步，人们越来越需要观察微观世界，显微镜正是这样的设备，它突破了人类的视觉极限，使之延伸到肉眼无法看清的细微结构。

显微镜是从十五世纪开始发展起来。

从简单的放大镜的基础上设计出来的单透镜显微镜，到1847年德国蔡司研制的结构复杂的复式显微镜，以及相差，荧光，偏光，显微观察方式的出现，使之更广范地应用于金属材料，生物学，化工等领域。

2第二章显微镜的基本光学原理2.1折射和折射率光线在均匀的各向同性介质中，两点之间以直线传播，当通过不同密度介质的透明物体时，则发生折射现像，这是由于光在不同介质的传播速度不同造成的。

§4.1 偏振光的基本原理一、偏振光的产生自然光的光波具有全部可能的振动方向，且各方向的振幅大小相等。

当光波的光矢简称偏光。

一束自然光入射到各向同性的介质中去时，只有一束符合折射定律的折射光。

但是一束自然光射入各向异性介质时，会发生分解成两束光，这就是双折射现象例如：光线通过方解石时就能产生沿不同方向传播的两个光束。

此两束光都是偏振光，其中一束光线在晶体内传播时遵守通常的折射定律（即无论入射线的入射方向如何，它的折射率都是不变的），另一束光线在晶体内的行进方向不遵守折射定律（当入射方向改变时，它的折射率也随之变化）o 光和e 光在同一晶体中传播时其速度将不会相同。

此外，o 光和e 光的频率相同，振动方向（或振动所在平面）相互垂直。

C涂黑面 图4.1 偏振光产生原理图（纸面为尼科尔棱镜的主截面）1. 偏振棱镜 图4.1是由尼科尔棱镜产生偏振光的原理图。

棱镜是由方解石制成。

方法是先将条状晶体的天然端面AC 、MN 分别磨成与底面CN 、AM 成68°角（原来是71°角），然后按AN 方向把晶体剖开成一对直角棱镜，最后用加拿大树胶（常用封藏剂.将树胶溶人二甲苯即配成）沿剖开面粘合成一体。

当一定波长范围的自然光以水平方向入射时，在界面AC 处分成o 光和e 光（o 光振动方向垂直于纸面，用墨点表示；e 光振动方向在纸面内，且和o 光振动方向垂直，用短线段表有些晶体对o 光和e 光的吸收明显不同，如自然光射到电气石（硅酸盐矿物，最早发现于斯里兰卡，当时被视为与钻石、红宝石一样珍贵。

人们注意到这种宝石在受热时会带上电荷，这种现象称为热释电效应，故得名电气石。

达到宝石级别的称之为碧玺，居中档宝石之列。

）的薄晶片上，经过很短的距离o 光就能被全部吸收，而e 光则可较顺利地通过，从而可以得到与晶体内e 光相应的偏振合物的晶体也具有两向色性，也可用来制造偏振片。

制造时必须使有机化合物（如碘硫酸奎宁）的晶粒按其光轴方向作定向排列，才能得到较好的两向色性效果。

偏光显微镜分析使用方法光学显微分析是利用可见光观察物体的表面新貌和内部结构，鉴定晶体的光学性质。

透明晶体的观察可利用透射显微镜，如偏光显微镜。

而对于不透明物体来说就只能使用反射式显微镜，即金相显微镜。

利用偏光显微镜和金相显微镜进行晶体光学鉴定，是研究材料的重要方法之一。

1、偏光显微镜偏光显微镜是目前研究材料晶相显微结构最有效的工具之一。

随着科学技术的发展，偏光显微镜技术在不断地改进中，镜下的鉴定工作逐步由定性分析发展到定量鉴定，为显微镜在各个科学领域中的应用开辟了广阔的前景。

图1 . XPT-7型偏光显微镜1、目镜，2、镜筒，3、勃氏镜，4、粗动手轮，5、微调手轮，6、镜臂，7、镜座，8、上偏光镜，9、试板孔，10、物镜，11、载物台，12、聚光镜，13、锁光圈，14、下偏光镜，15、反光镜2、偏光显微镜的构成偏光显微镜的类型较多，但它们的构造基本相似。

XPT—7型偏光显微镜（图1）构成为：镜臂：呈弓形，其下端与镜座相联，上部装有镜筒。

反光镜：是一个拥有平、凹两面的小圆镜，用于把光反射到显微镜的光学系统中去。

当进行低倍研究时，需要的光量不大，可用平面镜，当进行高倍研究时，使用凹镜使光少许聚敛，可以增加视域的亮度。

下偏光镜：位于反光镜之上、从反光镜反射来的自然光，通过下偏光镜后，即成为振动方向固定的偏光，通常用PP代表下偏光镜的振动方向。

下偏光镜可以转动，以便调节其振动方向。

锁光圈：在下偏光镜之上。

可以自由开合，用以控制进入视域的光量。

聚光镜：在锁光圈之上。

它是一个小凸透镜，可以把下偏光镜透出的偏光聚敛而成锥形偏光。

聚光镜可以自由安上或放下。

载物台：是一个可以转动的圆形平台。

边缘有刻度（0-360°），附有游标尺，读出的角度可精确至1/10度。

同时配有固定螺丝，用以固定物台。

物台中央有圆孔，是光线的通道。

物台上有一对弹簧夹，用以夹持光片。

镜筒：为长的圆筒形，安装在镜臂上。

转动镜臂上的粗动螺丝或微动螺丝可用以调节焦距。