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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。針對雙折射性的檢測，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，將不會有光線穿過照相機(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。

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。光線穿過偏光鏡 1 之后，將通過聚光鏡實(shí)現(xiàn)對試樣的聚焦。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）。試樣圖像通過物鏡放大，并達(dá)到偏光鏡 2。如果偏光鏡 2 相對偏光鏡 1 呈 90°（稱為“暗位”），那么，僅穿過雙折射材料的光線可以穿過上述區(qū)域，且該現(xiàn)象用戶能夠觀察到。因此，僅偏光結(jié)構(gòu)是可見的。

偏光鏡和檢偏鏡

當(dāng)光線穿過個(gè)偏振濾光片時(shí)，將會生成線性偏振光。如果線性偏振光穿過適當(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)動成 90°。如果經(jīng)過折射的光射線已經(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 90°后的偏光鏡 2，那么，將不會有光線穿過偏光鏡 2。因此，兩個(gè)偏光鏡彼此轉(zhuǎn)動 90°后將處于“暗位”上，因?yàn)閺牡诙€(gè)偏光鏡后不會再看到任何光線。

受測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)動載物臺，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內(nèi)含物。盡管琥珀是一種非晶體物質(zhì)，但是理論上來說，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)生的樹脂流狀構(gòu)造，通過偏振光即可看見。運(yùn)用偏振光和一級紅色補(bǔ)償鏡會使金琥珀色的顏色強(qiáng)度增加。暗場和入射光（玻璃纖維）照明系統(tǒng)組合，正交偏光鏡，一級紅色補(bǔ)償鏡，HDRI 色調(diào)映射。瑞士寶石學(xué)協(xié)會，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)檢測在材料科學(xué)與失效分析領(lǐng)域具有決定性作用。通過對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