第六章 光学显微分析
光学显微技术实验报告

一、实验目的1. 了解光学显微镜的基本构造和原理;2. 掌握光学显微镜的使用方法和操作技巧;3. 学习观察和记录细胞、组织等微观结构;4. 提高实验操作能力和观察能力。
二、实验原理光学显微镜是利用光学原理,通过放大物体微小结构的一种仪器。
它由光源、物镜、目镜、载物台等部分组成。
当物体置于载物台上时,物镜将物体放大成实像,目镜再将实像放大成虚像,从而观察到物体的微观结构。
三、实验器材1. 光学显微镜一台;2. 显微镜载物台;3. 显微镜物镜、目镜;4. 细胞或组织样本;5. 显微镜油;6. 纸、笔、放大镜。
四、实验步骤1. 显微镜调试:打开显微镜电源,调整光源亮度,确保视野明亮;2. 物镜、目镜安装:将物镜和目镜安装在显微镜上,确保对准;3. 载物台调整:将载物台调整至适当高度,确保样本与物镜距离合适;4. 油镜使用:在样本上滴一滴显微镜油,确保样本与物镜接触;5. 观察样本:通过调节物镜和目镜,观察样本的微观结构;6. 记录观察结果:使用放大镜、纸和笔记录观察到的细胞、组织等微观结构;7. 清理显微镜:实验结束后,用酒精棉擦拭显微镜,确保显微镜清洁。
五、实验结果与分析1. 观察到细胞核、细胞质、细胞膜等细胞结构;2. 观察到组织中的血管、细胞间隙等微观结构;3. 通过实验,掌握了光学显微镜的使用方法和操作技巧;4. 提高了实验操作能力和观察能力。
六、实验总结本次实验通过观察细胞、组织等微观结构,了解了光学显微镜的基本构造和原理,掌握了光学显微镜的使用方法和操作技巧。
在实验过程中,我们学会了如何调整显微镜,如何观察和记录微观结构,提高了实验操作能力和观察能力。
同时,我们也认识到光学显微镜在生物学、医学等领域的广泛应用,为今后的学习和研究奠定了基础。
七、实验注意事项1. 操作显微镜时,注意手部清洁,避免污染显微镜;2. 调整显微镜时,动作要轻柔,避免损坏显微镜;3. 使用油镜时,确保样本与物镜接触,避免产生气泡;4. 观察样本时,注意观察角度和距离,确保观察到清晰的图像;5. 实验结束后,及时清理显微镜,确保显微镜清洁。
光学显微分析

1.1发展历程
15世纪中叶
斯泰卢蒂开始利用放 大镜观察物体,可以 将物体放大3至5倍。
17世纪中叶
虎克设计了第一台性能较好的 显微镜。此后惠更斯又制成了光学 性能优良的惠更斯目镜,为光学显 微镜的发展做出了杰出的贡献。
1590年左右
荷兰詹森父子创造出了 最早的复式显微镜。
19世纪
阿贝阐明了光学显微镜的 成像原理,并由此制造出了 油浸系物镜,是真正意义上
自然界不同类型电磁波谱的波长如图
2.1光的物理性质
根据光波的振动特点光又可以分为自然光和偏振光两种。 自然光:在垂直光波传播方向的平面内,各方向上都有等振幅振 动的光波 偏振光:仅在垂直光波传播方向某一个固定方向上振动的光波
2.2光与固体物质的相互作用
1.光的折射
光的折射:当光波从一种介质传到另一种介质时,在两种介质的分界面上将发生反 射及折射现象。 折射定律:光在入射介质中的传播速度(Vi) 与在折射介质中的传播速度(Vr) 之比为 一常数N(折射率)。
2.碎石的组成和结构分析
丹徒船山灰岩碎石中的亮晶方解石 和石英
丹徒西岗花岗岩碎石中的长石 大晶体和石英大晶体
4.2反光显微镜的应用实例
很早以前人们就开始寻求各种方法来研究金属和合 金的性质及性能与组织之间的内在关系。在光学显微分 析问世后,人们利用光学显微镜观察金属材料的内部组 织,发现了金属的宏观性能与金相组织形态的密切关系 ,金相显微镜则成了研究金相的主要工具。利用它可以 观察金属的微观组织结构,检验金属产品的冶炼和轧制 质量,观察夹杂物的形态、大小、分布及数量,控制热处 理工艺过程,帮助改进热处理工艺操作,提高产品质量 。利用高温金相显微镜还可以帮助人们研究金属组织转 变的规律,跟踪转变过程,连续观察金属或合金在一定温 度范围内的组织转变等。
光学显微术ppt课件

3.2 使用方法
聚光器的镜口率要与物镜相匹配
物镜的NA值+聚光器的NA值 物镜的有效镜口率=——————————————
2
25
应尽量使聚光器保持在最上位置,可通 过调节孔径光阑来调节NA值,通过调节 光源亮度来调节入射光强度。
使用NA值>1.0的聚光器时,可在聚光器 上,透镜与载片之间加香柏油。
相板phasering环状光阑annularring40光通过透明物体时是要慢下来的光通过透明物体时是要慢下来的为了把直接传播的光和被物体衍射为了把直接传播的光和被物体衍射的光区分开来在聚光器的焦平面的光区分开来在聚光器的焦平面上放一环形光栅并在两个物镜之上放一环形光栅并在两个物镜之间插入一个相板使相板上的环形间插入一个相板使相板上的环形条纹与环形光栅的象恰好重通过条纹与环形光栅的象恰好重通过合轴调节望远镜合轴调节望远镜
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Review-- interference of light waves with same wavelength
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相差附件
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2. 装置
1.1 相差物镜:内置有相板,可区分为直射光区和 衍射光区两部分,分别用阻光物质(如薄的金属镀 膜)减小光亮度。若经处理后直射光的相位与衍射 光相同,则为正相差,反之则为负相差。
光学显微术
显微镜主要光学部件构造 相差显微镜原理和使用 荧光显微镜原理和使用
1
一、显微镜主要光学部件构造
2
显微镜的光学原理
被检物AB放在物镜 (O1) 下方的一倍焦距之 间,则在物镜 (O1) 后方形成一个倒立得放大实像, 这个实像正好位于目镜 (O2) 的下焦点之内,通过 目镜后形成一个放大的虚像 A2B2,这个虚像通过 调焦装置使其落在眼睛明视距处,即 25cm ,使 所看到的物体最清晰,也就是虚像A2B2 是在眼 睛晶状体的两倍焦距之外,在眼球后的视网膜形成 一个倒立的 A2B2 缩小像A3B3。
光学显微分析

光学显微分析摘要:对于各种材料及其原料的性能、质量的评价,除了考虑其化学组成外,还必须考虑它的晶相组成及显微结构。
所谓显微结构就是指构成材料的晶相形貌、大小、分布以及它们之间的相互关系。
利用光学显微分析技术进行物相分析就是研究材料和其原料的物相组成及显微结构,并以此来研究形成这些物相结构的工艺条件和产品性能间的关系。
0引言自古以来,人们就对微观世界充满了敬畏和好奇心。
光学显微分析技术则是人类打开微观物质世界之门的第一把钥匙。
通过五百多年来的发展历程,人类利用光学显微镜步入微观世界,绚丽多彩的微观物质形貌逐渐展现在人们的面前。
15世纪中叶,斯泰卢蒂(Francesco Stelluti)利用放大镜,即所谓单式显微镜研究蜜蜂,开始将人类的视角由宏观引向微观世界的广阔领域。
此后,人们从简单的单透镜开始学会组装透镜具组,进而学会透镜具组、棱镜具组、反射镜具组的综合使用。
约在1590年,荷兰的詹森父子(Hans and Zacharias Janssen)创造出最早的复式显微镜。
17世纪中叶,物理学家胡克(R. Hooke)设计了第一台性能较好的显微镜,此后惠更斯(Christiaan Huygens)又制成了光学性能优良的惠更斯目镜,成为现代光学显微镜中多种目镜的原型,为光学显微镜的发展作出了杰出的贡献。
19世纪德国的阿贝(Ernst Abbe)阐明了光学显微镜的成像原理,并由此制造出的油浸系物镜,使光学显微镜的分辨本领达到了0.2微米的理论极限,制成了真正意义的现代光学显微镜1光学显微分析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。
1.1 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。
光学显微分析的原理和应用

光学显微分析的原理和应用1. 原理光学显微分析是一种利用光学显微镜观察和分析样品的技术。
其原理是通过光线的折射、反射和散射等现象,将被观察样品的微观结构放大到人眼可以观察的范围,并进行分析。
光学显微分析的原理主要包括以下几个方面:1.1 光的折射和反射光线在不同介质中传播时会发生折射现象,即光线的传播方向发生改变。
当光线从一种介质射入另一种介质时,它会按照一定的角度改变方向。
这个原理被广泛应用于显微镜的物镜和目镜的设计中,使得被观察样品能够被放大,并且以清晰的图像显示在人眼中。
1.2 透明性和吸收性不同材料对光的透明性和吸收性不同,这使得在光学显微分析中可以利用染色技术来增强或改变样品的对比度。
染色后的样品可以显示出更多细节,使得分析结果更加准确。
1.3 散射现象当光线遇到样品中的微粒或表面不规则时,会发生散射现象。
这种散射使得原本无法被观察到的微观结构能够通过显微镜放大后显示出来。
例如,通过散射光,可以观察到样品中的颗粒分布、晶体结构以及表面的纹理等。
2. 应用光学显微分析广泛应用于各个领域,包括材料科学、生物学、医学等。
以下是一些常见的应用:2.1 材料科学在材料科学领域,光学显微分析被用于研究材料的组织结构、晶体结构以及缺陷等。
通过显微镜观察样品,可以了解材料的微观性质,并对其进行分析和评估。
例如,光学金相显微镜可以用来观察金属和合金的晶体结构,评估其力学性能和耐腐蚀性能。
2.2 生物学在生物学领域,光学显微分析被用于观察生物细胞、组织和器官的结构和功能。
通过显微镜可以观察到细胞的形态、细胞器的位置和分布,以及细胞内的各种生物分子。
这些观察结果对于研究生物学、病理学等领域具有重要意义。
2.3 医学在医学领域,光学显微分析被用于医学诊断、病理学研究等方面。
例如,通过显微镜观察患者的血液样品,可以确定血细胞的种类和数量,从而对某些疾病进行诊断和监测。
此外,光学显微分析还可以用于观察病理标本,帮助病理学家进行疾病的鉴定和分类。
光学显微原理

光学显微原理
光学显微原理是指通过光学显微镜观察微观物体的一种方法。
其基本原理是利用光学系统中的透镜将光线聚焦,使得物体放大后成像在观察者眼睛的焦点上。
光学显微镜的主要构成部分包括光源、物镜、目镜和透镜系统。
光源通常使用强光源,如白炽灯或荧光灯,以提供足够的亮度。
物镜是位于物体下方的透镜,它起到收集和放大物体上的光线的作用。
目镜则是位于物体上方的透镜,它将放大的影像进一步放大并使其可见。
透镜系统由多个透镜组成,以增强对物体的放大效果。
当光线经过物镜时,由于不同折射率造成的光程差,光线将会汇聚到焦点上。
这个焦点就是物镜的焦距。
物体放在焦点处,通过目镜观察,就可以获得放大的影像。
由于放大倍数取决于物镜和目镜的焦距比例,所以可通过更换不同焦距的物镜和目镜来改变放大倍数。
在观察时,为了获得清晰的影像,通常需要对样品进行染色处理或使用特殊的技术,在样品上形成对比。
如果样品太厚或不透明,可以使用相差显微镜或荧光显微镜等特殊类型的显微镜。
光学显微原理的应用非常广泛,它被广泛用于生物学、医学、材料科学、环境科学等领域。
它可以观察到细胞结构、组织构造、微生物、晶体结构等微观领域的细节。
总之,光学显微原理通过光学系统的使用,使我们能够观察到
微观世界中细小物体的形态和结构,并为科学研究和诊断提供了重要的工具。
显微分析技术

为了得到分辨率更高的显微镜,必须采用波长更短的 波。
20世纪20年代初,从理论上证明了电子作为光源可达 到很高的极限分辨率。 20世纪50 年代末电子显微镜的分辨率已达到1nm。 目前一台高性能的电镜,晶格分辨率是0.14nm,点分 辨率是0.3nm,相当于最大放大倍数的50~100万倍。 在高倍显微镜下可观察到材料的内部组织状态,内部 缺陷等,能直接观察到结晶的晶格图像,甚至某些单 个图像。
并非所有的球晶都能在偏光显微镜下观察到,聚4-甲
基-1-戊烯是一个特例。由于其分子中原子排列结构恰 巧使晶片为光学各向同性,从而其球晶没有光学双折 射而观察不到。 另一方面在显微镜下观察到消光十字的,有时可能只
是一种假象,而没有球晶,杂质有时会在材料中造成
辐射状的局部应力分布,而引起双折射(图21-3)。
理论上可导出相位差显微镜的光程差分辨率能达到 1nm,所以相差显微镜能将功混物中折射率之差很微 小的两组分转换成明和暗的图像。 但由于样品厚度上的微小差别也变得可见,因此必须 注意样品表面和厚度不均匀性的影响。
为了得到最大的反差,要求样品必须很薄(约5μm)。
21.2 样品的制备
主要的制备方法有:
第 21 章 光学显微镜
一台基本的显微镜,安装各种附件后,可供生物、偏光、 矿相、金相、荧光、相差、干涉差等观察测定,同时还有 大量特殊用途的附件。 高分子材料工业的迅速发展,应用范围日益广泛,其中结 晶高聚物的结构—性能—加工之间的内在联系已成为高分 子物理领域的一项重要的研究课题。 偏光显微镜就是一种适用于研究结晶结构及取向度非常有 用的仪器。 高分子材料的共混改性可提高材料的性能,利用光学显微 镜可研究不同颜色高分子共混相态结构是简便而又直观的 方法。 当共混物都是“透明体”,仅折射率不同时,可用相差显 微镜观察到共混物的各相态分布状态。
光学显微分析优秀课件

09.10.2020
列文虎克在17世纪中 期制作的复式显微镜
09.10.2020
20世纪初的显微镜
多用途显微镜
光学显微镜分类
——几何光学显微镜
生物、倒置、金相、暗视野显微镜等。
——物理光学显微镜
偏光、相差、干涉、相差偏光、相差干涉、相差荧光显微 镜等。
——信息转换显微镜
荧光、图像分析、声学、照相、电视显微镜及显微分光光 度计等。
09.10.2020
迎光矢量图上,线 偏振光是一条直线。
自然光可等效为两振幅相等、互 相垂直、无相位关系的线偏振光。
09.10.2020
(2) 圆偏振光
垂直于光传播方向的固定平面内, 光矢量的大小不变,但随时间以角速度 ω旋转,其末端的轨迹是圆,这种光叫 做圆偏振光。在某一固定时刻t,传播方 向上各点对应的光矢量的端点轨迹是螺 旋线。
一个椭圆,叫椭圆
偏振光。
左旋椭圆偏振光
电矢量随时间逆时针旋转
09.10.2020
3 部分偏振光
由自然光和完全偏振光组成的光: (1) 自然光+线偏振光; (2) 自然光+圆偏振光; (3) 自然光+椭圆偏振光。
09.10.2020
第二节 光学显微分析原理 一 光学显微镜成像原理 单个透镜成像,光路等效为:
S1
S
O
S’
L
S1’
瑞利判据:点物S1的爱里斑中心恰好与另一个 点物S2的爱里斑边缘相重合时,恰可分辨两物点。
09.10.2020
S1
S2
可分辨
S1
S2
恰可分辨
两爱里斑中心距d0恰好等于爱里斑半径
S1 S2
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②与切片方向 有关(如 ⊥OA切面上 无多色性);
③与切片厚度 有关(切片越 厚,多色性越 明显)。
6.2单偏光镜下晶体的光学性质
6.2.4矿物的轮廓、贝克线、糙面及突起
1、轮廓与贝克线 在薄片中二折射率不同的介质接触处,可看到较暗的边 缘——轮廓;在轮廓的附近可见到一条明亮的细线——贝 克线。升降镜筒,贝克线发生移动。
物;对白光不等量吸收,则为透过 光的颜色;
对顶二色互补原理:对顶二色 等量混合为白色;其一被吸收则呈 现其补色。如晶体吸收红色光,则 呈现绿色。
6.2单偏光镜下晶体的光学性质
6.2.3矿物的颜色与多色性和吸收性
2.多色性与吸收性
多色性——由于通过晶体 的光波振动方向不同, 使晶体颜色发生变化的现象。
(3)他形晶:晶形为不规则粒状。这种晶体析晶晚,结晶中心多 且析晶很快的产物(如C3A和C4AF等); (4)畸形晶:由于析晶时粘度和杂质等因素的影响,晶体形成雪 花状、树枝状、骨架状等形态(如玻璃结石中的磷石英)。
在显微镜下还可观察到包裹体——即大晶体中包裹着一些小晶 体或其他物质。包裹物可以是气体、液体、其他晶体或同种晶体。 由包裹物的成分和形态可分析晶体生长时的物理化学环境。
6.2 单偏光镜下晶体的光学性质
研究对象:岩石薄片
6.2 单偏光镜下晶体的光学性质
可观察的内容: (1)矿物的外表特征,如形态、解理等; (2)与矿物对光波的吸收有关的光学性质,如颜色、 多色性、吸收性等; (3)与矿物的折射率有关的光学性质,如突起,糙面, 轮廓,贝克线等。
6.2 单偏光镜下晶体的光学性质
多色性公式为:No=深蓝色;Ne=浅紫色; 吸收性公式为:No>Ne(表示No方向吸收性强)。
6.2单偏光镜下晶体的光学性质
6.2.3矿物的颜色与多色性和吸收性
二轴晶矿物的多色性与吸收性公式: 有Ng 、Nm、Np三个主折射率,相应有三个主要颜
色。 ‖AP 切面,显示Ng 、Np的颜色,其多色性明显; ⊥OA切面,只显示Nm的颜色,无多色性; ⊥Bxa切面,显示Nm 、Np (正光性)或 Nm 、
Ng (负光性)的颜色。 测二轴晶的多色性(三色)至少需要二个定向切片。 如角闪石,多色性公式:Ng=深绿色 、Nm=绿色、 Np=浅黄绿色; 吸收性公式: Ng > Nm > Np(正吸收)
6.2单偏光镜下晶体的光学性质
6.2.3矿物的颜色与多色性和吸收性
影响多色性的因素
①与矿物的本 性有关(有的矿 物有明显多色 性,有的不明 显或没有);
偏光显微镜的类型较多, 但其基本构造相似。
6.1 偏光显微镜
west (left)
east (right)
south (front)
north (back)
Black!! (“extinct”)
6.2 单偏光镜下晶体的光学性质
装置:只用一个偏光镜进行观察,测定。所观察到的现象与 普通显微镜基本相同,只是对晶体某些特有的性质(如多色 性、吸收性等)可显示出特殊显微现象。
6.2.1晶体形态
1.晶形:薄 片中观察到 的晶形,决 定于三个因 素:
晶体的对称 性;晶体形 成的物理化 学条件;切 片方向。
6.2 单偏光镜下晶体的光学性质
6.2.1晶体形态
2.常见晶体形态: ① 粒状(石英,橄榄石); ② 针状(莫来石); ③ 柱状(辉石,硅灰石); ④ 板状(硅酸三钙); ⑤ 纤维状(石膏,失透石); ⑥ 片状(云母); ⑦ 放射状(透辉石)。 ⑧ 球粒状(硅酸二钙) ⑨ 骨架状(磷石英,方石英);
第六章 光学显微分析
形貌、显微结构观察技术
1、光学显微镜 2、扫描电子显微镜(SEM) 3、透射电子显微镜(TEM) 4、扫描探针显微镜(SPM)
主要内容
偏光显微镜 单偏光镜下晶体的光学性质 正交偏光镜下晶体的光学性
质 锥光镜下晶体的光学性质
6.1 偏光显微镜
偏光显微镜是研究透明 矿物光学性质的重要仪器, 它比一般(生物)显微镜复 杂,其主要的区别在于偏光 显微镜装有两个偏光镜及聚 光镜和勃氏镜。
6.2 单偏光镜下晶体的光学性质
6.2.1晶体形态
6.2单偏光镜下晶体的光学性质
6.2.2 解理及解理夹角
1.解理—晶体沿着一定方向裂开成光滑平面的性质。 许多矿物具有解理,但不同矿物的解理完善程度、解理方 向、解理组数等内容不同,可作为鉴定矿物的特征之一。
2.解理完善程度 (1)极完全解理:解理缝细、密,且直贯晶体。如云母 类矿物; (2)完全解理:解理缝清晰但较粗,连贯性差。如辉石、 角闪石; (3)不完全解理:解理缝粗,断断续续,有时仅见解理 痕迹,如橄榄石。
吸收性——由于通过晶体 的光波振动方向不同,使晶 体颜色浓度发生变化的现象。
6.2单偏光镜下晶体的光学性质
6.2.3矿物的颜色与多色性和吸收性
描述晶体的多色性与吸收性,常借助光率体主轴表示。 一轴晶矿物的多色性与吸收性公式:
以光率体轴表示,如电气石,取‖c轴切片,在单偏光 镜下观察,当Ne ‖PP时,晶体呈浅紫色,当No‖PP时, 晶体呈深蓝色。则
6.2 单偏光镜下晶体的光学性质
6.2.1晶体形态
3.晶体自形程度:
(1)自形晶:晶形完整,一般为规则的多边形,边棱为直线。析 晶早,结晶能力强,环境条件适宜晶体生长. 如:C3S晶体;
(2)半自形晶:晶形较完整,比自形晶差,边棱部分为直线。这 种晶体析晶较晚或温度下降较快时析出(如:C2S晶体);
对于某一晶体,解理角是一 定值。只有当切片同时垂直 两组解理面时,才是两组解 理真正的夹角。
特征是:解理缝细,清晰, 升降镜筒时解理缝不向两边 移动。测定方法:如图所示。
6.2单偏光镜下晶体的光学性质
6.2.3矿物的颜色与多色性和吸收性
1、颜色 晶体对白光中七色光波选择性
吸收的结果。Байду номын сангаас对白光等量吸收,则为无色矿
6.2单偏光镜下晶体的光学性质
6.2.2 解理及解理夹角
3.解理缝形成的原因及清晰度
原因:薄片中解理逢被树胶充 填,二者折射率不等,即可见 解理缝。
清晰度:
①与解理的完全程度有关;
②与晶体和树胶的折射率差值 有关;
③与切片方向有关。
6.2单偏光镜下晶体的光学性质
6.2.2 解理及解理夹角
4.解理角:当矿物具有两组以 上解理时,必然存在夹角— 解理角,该参数可帮助鉴定 矿物。