偏光显微镜
偏光显微镜课件
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四、衬度原理 1、偏光显微镜（PC）
起偏器 球晶半经
检偏器
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OD = A sin wt cos a OE = A sin (wt- δ) sin a Y = A sin2a sin (δ/2) cos (wt- δ/2) I = A2sin22a sin2 δ/2
热台偏光显微镜及图象分析软件
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三种显微技术的比较：
1、偏光显微镜（PC） 2、透射电镜 （TEM） 3、扫描电镜 （SEM）
比较：成像原理、分辨率、放大倍数、 衬度原理、样品形态及要求
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一、成像原理
1、偏光显微镜（PC）
自然光 偏振光
物镜
目镜
光源 起偏器 聚光系统 试 样
检偏器
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一、成像原理
（μm级）
500C
700C
750C
800C
1100C
1300C
方法： 偏光显微镜（250倍），熔融压片。
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偏光显微镜-纳米CaCO3对PP球晶尺寸的影响
（μm级）
纯PP
未处理（6phr） 处理(6phr)
方法： 偏光显微镜（250倍），熔融压片。 结论： 纳米无机粒子的加入，使体系球晶尺寸
变小，经表面处理后情况更明显。
PP球晶偏光显微镜图片
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五、样品要求 1、偏光显微镜（PC）
基本要求：要求样品必须能透光。
基本形态：薄膜 （μm级）
载玻片
盖玻片
试样薄片
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六、仪器外形
L 9000型偏光显微镜 目镜： 10 物镜： 10，4，40
偏光显微镜
基本原理
（一）单折射性与双折射性：光线通过某一物质时，如光的性质和进路不因照射方向而改变，这种物质在光 学上就具有“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；若光线通过另一物质时，光的 速度、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。
主要用途
应用2(4张)偏光显微镜是研究晶体光学性质的重要仪器，同时又是其他晶体光学研究法(油浸法、弗氏台法 等)的基础。
偏光显微镜是利用光的偏振特性对具有双折射性物质进行研究鉴定的必备仪器,可做单偏光观察，正交偏光观 察，锥光观察。将普通光改变为偏振光进行镜检的方法，以鉴别某一物质是单折射（各向同行）或双折射性（各 向异性）。
2、各种生物和非生物材料鉴定：如淀粉性质鉴定、药品成分鉴定、纤维、液晶、DNA晶体等。
3、医学分析：如结石、尿酸晶体检测、关节炎等。
谢谢观看
偏光显微镜
显微镜类型
01 主要特点
03 相关要求 05 分类
目录
02 基本原理 04 注意事项 06 主要用途
偏光显微镜（Polarizing microscope）是用于研究所谓透明与不透明各向异性材料的一种显微镜，在地质 学等理工科专业中有重要应用。凡具有双折射的物质，在偏光显微镜下就能分辨的清楚，当然这些物质也可用染 色法来进行观察，但有些则不可用，而必须利用偏光显微镜。反射偏光显微镜是利用光的偏振特性对具有双折射 性物质进行研究鉴定的必备仪器，可供广大用户做单偏光观察，正交偏光观察，锥光观察。
双折射性是晶体的基本特征。因此，偏光显微镜被广泛地应用在矿物、化学等领域。在人体及动物学方面， 常利用偏光显微术来鉴别骨骼、牙齿、胆固醇、神经纤维、肿瘤细胞、横纹肌和毛发等。以下是偏光显微镜的应 用领域。
偏光显微镜的原理和应用
偏光显微镜的原理和应用1. 偏光显微镜的原理偏光显微镜是一种特殊的光学显微镜，它利用偏振光的性质来观察样品。
它包括偏光器、样品、偏光片和分析器四个主要部分。
1.1 偏光器偏光器是偏光显微镜的一个重要部分，它起到了选择特定偏振方向的光线的作用。
在偏光显微镜中，光是通过偏光器成束入射到样品上的。
光通过偏光器时，只有与偏光器的偏振方向相同的光才能通过，其余的光则被阻挡。
1.2 样品样品是放置在偏光显微镜下方的待观察物体。
它可以是固体、液体或气体。
样品在偏光显微镜下的观察可以提供关于其结构和性质的有用信息。
1.3 偏光片偏光片是一种特殊的光学元件，它具有选择性地允许特定方向的偏振光通过。
偏光显微镜中的偏光片一般有两个，一个位于偏光器之前，称为偏光片1，另一个位于分析器之前，称为偏光片2。
偏光片可以根据需要旋转，从而改变通过的偏振方向。
1.4 分析器分析器位于偏光片2之后，它的作用是分析从样品中传出的光的偏振方向。
分析器只允许特定方向的偏振光通过，通过分析器的光会被接收器接收。
2. 偏光显微镜的应用偏光显微镜由于其特殊的原理和结构，具有广泛的应用。
2.1 材料科学研究偏光显微镜在材料科学研究中起着重要作用。
它可以用来观察和分析材料的晶体结构和纹理。
通过观察样品在不同偏光方向下的反射和透射光，可以得到材料的偏光显微镜图像，从而推断材料的结构和性质。
2.2 生物学研究偏光显微镜也被广泛应用于生物学研究中。
它可以用来观察和研究生物样品中的细胞结构、组织结构和细胞活动。
偏光显微镜可以通过改变偏光片的方向和旋转样品来观察生物样品的各种特性。
2.3 地质学研究在地质学研究中，偏光显微镜常用于矿物学分析。
它可以用来观察和识别不同矿物的光学性质和结构特征。
通过观察矿物在偏光显微镜下的图像，可以推断矿物的成分和形成条件。
2.4 化学分析偏光显微镜在化学分析中也有重要应用。
它可以用来观察和分析化学物质的晶体结构、相变和光学性质。
偏光显微镜在材料表征中的应用
偏光显微镜在材料表征中的应用《偏光显微镜在材料表征中的应用》引言：偏光显微镜是现代材料科学研究中常用的重要工具，广泛应用于材料表征的各个领域。
其独特的成像原理和优势，使得它在材料结构、组织、性能等方面的研究中发挥着重要的作用。
一、偏光显微镜的原理及优势1. 偏光显微镜原理：偏光显微镜基于偏振光的原理，通过构建偏振器和解析器的光学系统，能够将物质对光波的偏振现象转化为对样品的显微观察。
2. 偏光显微镜的优势：相比其他显微镜，偏光显微镜具有以下优势：a. 提高对材料的分辨率，使样品细微结构更加清晰可见；b. 独特的偏振光观察方式，可以揭示样品的偏振光特性，如双折射现象等；c. 可以同时观察样品的透射光和反射光，提供更全面的信息。
二、偏光显微镜在材料表征中的应用1. 材料组织分析：偏光显微镜可以观察和分析材料的晶体结构、晶粒取向、晶界、孪晶和畸变等，为了解材料的组织、相变等提供直观的观察和分析手段。
2. 材料性质研究：偏光显微镜可以观测材料的双折射、偏光方向等特性，并结合偏振光显微镜样品台的转动，可以定性和定量地研究材料的光学性质、磁性、电性等。
3. 反射显微镜应用：通过添加偏光装置到反射显微镜上，实现材料的反射光显微观察，可用于金属、涂层、陶瓷等材料薄膜观察和分析。
4. 生物样品观察：除了材料研究，偏光显微镜还广泛应用于生物领域，用于观察和分析生物样品的结构、组成和动态变化等。
三、展望随着科技的不断发展，偏光显微镜将在材料表征中发挥更大的作用。
未来，我们可以期待偏光显微镜在材料纳米结构、表面形貌等方面的发展，提供更精确、更全面的材料表征信息。
同时，结合其他表征技术的发展，例如原子力显微镜和拉曼光谱等，可以进一步拓宽偏光显微镜的应用范围，并提高材料表征的深度和精度。
结论：偏光显微镜作为一种重要的表征工具，在材料科学研究中具有广泛的应用。
它的原理和优势使其成为了研究材料结构、组织、性能等方面的重要手段。
偏光显微镜使用方法
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。
偏光显微镜
偏光显微镜 （Polarizingmicroscope） ）
偏光显微镜是用于研究所谓透明与不透明各 偏光显微镜是用于研究所谓透明与不透明各 向异性材料的一种显微镜。凡具有双折射的 向异性材料的一种显微镜。凡具有双折射的 双折射 物质，在偏光显微镜下就能分辨的清楚。 物质，在偏光显微镜下就能分辨的清楚。
偏光显微镜的应用
2. 应用偏光显微镜可以观察具有晶体构造的 生物学材料，如淀粉粒。 生物学材料，如淀粉粒。 3. 还可以研究动物和植物的活体细胞， 还可以研究动物和植物的活体细胞，如植 物细胞中的纺锤丝 。
偏光显微镜在装置上的要求
a.光源：最好采用单色光，一般镜检可使用 光源：最好采用单色光， 光源 普通光。 普通光。 b.目镜：要带有十字线的目镜。 目镜：要带有十字线的目镜。 目镜 c.聚光镜：为了取得平行偏光，应使用能推 聚光镜：为了取得平行偏光， 聚光镜 出上透镜的摇出式聚光镜。 出上透镜的摇出式聚光镜。
偏光镜检术的要求
a.载物台的中心与光轴同轴。 载物台的中心与光轴同轴。 载物台的中心与光轴同轴 b.起偏镜和检偏镜应处于正交位置。 起偏镜和检偏镜应处于正交位置。 起偏镜和检偏镜应处于正交位置 c.制片不宜过薄。 制片不宜过薄。 制片不宜过薄
偏光显微镜在装置上的要求
d.伯特兰透镜： 伯特兰透镜： 伯特兰透镜 聚光镜光路中的辅助部件，这是把物体所有造 聚光镜光路中的辅助部件， 成的初级相放大为次级相的辅助透镜, 成的初级相放大为次级相的辅助透镜 它可保证用 目镜来观察在物镜后焦平面中形成的平涉图样。 目镜来观察在物镜后焦平面中形成的平涉图样。
单折射
当介质中原子和分子在三维方向上的分布 是完全相同的， 是完全相同的，对于在任何方向上通过的 光来说折射率都是相等的，这些物质在光 光来说折射率都是相等的， 学上被称为各向同性物质，又称单折射体。 学上被称为各向同性物质，又称单折射体。 单折射体 如：空气，普通玻璃。 空气，普通玻璃。
偏光显微镜原理
偏光显微镜原理偏光显微镜是一种特殊的显微镜，它利用偏振光的原理观察样品的细微结构。
在偏光显微镜中，光线经过偏振片后成为偏振光，再通过样品后被观察者观察。
这种显微镜可以观察到许多肉眼无法看到的细微结构，对于材料科学、生物学、地质学等领域有着重要的应用价值。
本文将介绍偏光显微镜的原理和工作过程。
偏光显微镜的原理主要包括偏振光的产生和样品的偏光成像。
首先，偏振光是指在一个方向上振动的光，它可以通过偏振片产生。
偏振片是一种具有吸收特定方向光线的材料，当自然光通过偏振片后，只有与偏振片方向相同的光线能透过，其他方向的光线则被吸收。
这样产生的光就是偏振光。
其次，样品的偏光成像是指样品对偏振光的作用，使得观察者可以看到样品的细微结构。
当偏振光通过样品后，样品中的晶体、纤维或其他结构会改变光的偏振状态，观察者可以通过偏光显微镜观察到这些结构的特殊性质。
偏光显微镜的工作过程包括光源、偏振片、样品和偏光显微镜本身。
首先，光源产生的光线通过偏振片成为偏振光，然后通过样品后被观察者观察。
在这个过程中，观察者可以调节偏振片的方向和样品的位置，以获得最佳的观察效果。
偏光显微镜通常还配有显微镜目镜和物镜，观察者可以通过调节物镜的倍数来观察样品的不同放大倍数。
偏光显微镜在材料科学中有着广泛的应用。
例如，在金属材料的研究中，偏光显微镜可以观察到金属晶粒的形状和大小，从而分析材料的力学性能。
在生物学中，偏光显微镜可以观察细胞的结构和形态，对细胞学研究有着重要的意义。
在地质学中，偏光显微镜可以观察岩石的矿物组成和结构特征，帮助地质学家了解地球的演化历史。
总之，偏光显微镜是一种重要的科学研究工具，它利用偏振光的原理观察样品的细微结构。
通过调节偏振片和样品的位置，观察者可以获得清晰的偏光成像，从而对样品进行详细的观察和分析。
偏光显微镜在材料科学、生物学、地质学等领域有着广泛的应用前景，对于推动科学研究和技术发展具有重要的意义。
偏光显微镜原理方法
偏光显微镜原理方法偏光显微镜（Polarizing Microscope）是一种用于观察具有双折射性质的物质的显微镜。
它利用偏振光原理和双折射现象，在透射和反射条件下观察样品的结构和性质。
以下是偏光显微镜的原理和方法的详细介绍。
1.偏振光原理：正常光是沿所有方向传播的不偏振光，而偏振光是只沿一个方向振动的光。
偏振光通过偏振片（或称偏光镜）过滤器的作用，只允许同一方向的振动通过，在偏光显微镜中常用偏光片作为偏振片。
2.双折射现象：一些晶体材料具有双折射性质，即当光线通过晶体时，光线会分为普通光和振动方向与普通光不同的振动光两部分。
这是由于晶体内部结构对光的偏振方向的影响。
在偏光显微镜中，用偏振片控制光的振动方向，再通过各种光接收器件分离光的不同振动方向，可以观察到样品结构的细节和特性。
1.透射观察：透射观察是指将光源通过偏光片和透射物镜照射到样品上，并使用偏振片作为检测光的光源。
在透射光经过样品后，通过分光板和偏振片控制光的偏振角度，再由目镜观察样品。
透射观察可以用于分析晶体的各种光学性质，如晶体的双折射性质和晶体内部的晶格结构等。
2.反射观察：反射观察是指用反射光来观察样品。
可以选择直接照射样品或使用偏振镜来控制光的偏振角度。
反射观察可以用于分析非透明样品的表面形貌和结构特征，如金属和金属合金的晶体结构、树脂和纤维材料的内部结构等。
3.旋光度测定：通过偏光显微镜观察样品旋光度的方法称为旋光度测定。
通过旋光板将样品的旋光角度转换为光的偏振角度，然后通过偏振片和目镜观察样品的旋光程度。
这种方法常用于对具有旋光性质的物质进行定性和定量分析，如蔗糖、酒精和氨基酸等。
在进行偏光显微镜观察时，还需要进行样品的处理和样品盖玻璃的选择：1.样品处理：样品为非透明或有封闭的样品时，需要将样品加工成薄片或薄片，并使用微小切割工具和研磨机进行处理，以便光线可以透过样品并在显微镜中观察到。
2.样品盖玻璃：样品盖玻璃通常是指用于封装样品并保护样品的透明玻璃片。
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(c) 石英楔
产生一至四级干涉色，光程差0-2240nm， 适用于鉴定一切干涉色
（5）光率体轴名测定
补色器的选用
6. 干涉色级序与双折射率的测定
目估法 边缘色带法 红色带计数，（n+1)法 石英楔测定 双折射率的计算 R=d（Ng-Np）
⊥Bxa切面干涉图光性判断
垂直钝角等分线（⊥Bxo）切面干涉图
垂直一个光轴（⊥OA）切面干涉图
斜交光轴切面干涉图
垂直光轴面，斜交光轴切面
斜交光轴面和光轴切面
平行光轴面切面干涉图
（4）各种干涉图的应用 确定轴性
垂直光轴、斜交切面、 ⊥Bxa、 ⊥Bxo切面 一轴晶：直臂（黑十字）- 直臂交替出现 二轴晶：直臂（黑十字）- 弯臂交替出现
7. 消光类型
平行消光、对称消光、斜消光
消光角测定
8. 延性符号
正延性： 晶体延长方向与Ng平行或与Ng的夹角小于45° 负延性： 晶体延长方向与Np平行或与Np的夹角小于45°
9. 双晶
简单双晶、聚片双晶、联合双晶、格子双晶
5.锥光镜下晶体光学性质
（1）锥光镜的装置
在正交镜基础上，加聚光镜，换高倍物镜。 去掉目镜（或保留目镜+勃氏镜）
一级黄 560 nm 二级黄 560 nm 三级黄 异名轴平行 同名轴平行 340nm 900nm 1460 nm
(b) 云母试板
产生147nm的光程差，一级灰白干涉色， 为黄色光波长的四分之一，升降一个色序， 云母试板适用于鉴定一、二、三级干涉色， 不适于鉴定四级以上干涉色。
光程差计算公式 R=d(Ng-Np)
（3）干涉色及色谱表 单色光的干涉
A OB sin 2 2 sin 2 ( R / )
2
2
R=(2n+1)λ/2时，sin(Rπ/λ)=1，视域最亮 R=nλ时， sin(Rπ/λ)=0，视域最暗
白光的干涉
干涉色等级
第一级：0-560nm 各色光具一定亮度，有一级白，无蓝色与绿色。 第二级：560-1120nm 颜色鲜艳，色带之间界限较清楚。 第三级： 1120-1680nm 颜色不如二级鲜艳，色带之间的界限不清楚。 第四级：1680nm以上 色调很淡，色带之间逐渐过渡，无明显界限。 五级以上，呈高级白。
确定光性
垂直光轴、斜交切面、 ⊥Bxa切面
确定切片方位
⊥ OA、⊥Bxa、 ⊥Bxo切面 闪图：平行光轴（面）切片
思考题（1）
单偏光和正交偏光下所观察到的晶体“颜色” 有何区别？ 2. 普通辉石为正光性晶体，在正交偏光下其最高 干涉色为二级黄（R＝880nm），⊥Bxa 切面具 有一级亮灰干涉色（R＝210nm），设 NgNm=0.019，求薄片厚度。 3. 斜长石的Ng=1.563, Nm=1.555, Np=1.511, 薄片 厚度为0.03mm，问它在正交偏光镜下应有的干 涉色（光程差）如何？
正交偏光镜下合成光波的振幅
A OB sin 2 sin ( R / )
2 2 2 2
•光程差R计算
tg ' d /V
' g
t p ' d /V
' p
V0 V0 d d R V0 (t g 't p ' ) V0 ( ) d ( ) Vg ' V p ' Vg ' V p '
补色器
石膏试板 云母试板 石英楔
(a) 石膏试板
产生560nm的光程差，一级紫红干涉色， 升降一个级序。 主要适用于鉴定一级黄以Байду номын сангаас干涉色干涉色。
一级橙黄 560 nm 一级灰 560 nm 二级蓝 异名轴平行 同名轴平行 413nm 147nm 707nm
不适合鉴定干涉色高的晶体
1.
思考题（2）
4. 设橄榄石晶体薄片厚度0.03mm，Ng=1.689,
Nm=1.670, Np=1.654，其垂直Bxa切面和垂直Bxo 切面上能见到什么样的干涉色（光程差）？平行 光轴面的切面又具有什么样的干涉色（光程差）？ 5. 普通辉石（单斜晶系α=γ=90 º，β= 87º） Ng=1.723, Np=1.698, Nm=1.703, //(010)面切片在 正交镜下可见到最高干涉色为二级黄（880 nm），首先使晶体的解理//十字丝竖丝，然后晶 体顺时针转50°而达到消光，从消光位再顺时针 转45°，插入石膏试板（长边//Np）即可见三级 黄色。问a. 在正交镜下从消光位逆时针旋转45°， 然后插入1/4λ试板则有何干涉色？b. 写出它的光 性方位。
干涉色色谱表 R=d(Ng-Np)
横坐标：光程差（nm) 纵坐标：薄片厚度(mm) 射线：双折射率
（4）补色法则和补色器 补色法则 两晶体切片重叠时， 若Ng1∥Ng2、Np1∥Np2，即两晶体切片 的椭圆半径同名轴平行， 则总光程差为R=R1+R2，干涉色升高。
两晶体切片重叠时， 若Ng1∥Np2、Np1∥Ng2，即两晶体切片的椭 圆半径异名轴平行， 则总光程差为R=∣R1-R2∣，干涉色降低。
（2）一轴晶干涉图
垂直光轴切面干涉图
一轴晶垂直光轴切面成因
一轴晶垂直光轴切面光性判断
斜交光轴切面干涉图
平行光轴切面
成因
（3） 二轴晶干涉图 垂直锐角等分线（⊥Bxa）切面干涉图
⊥Bxa切面干涉图成因
拜-弗定律
光沿任意方向射入二轴晶晶体，垂直此入射光的光率体切 面的椭圆半径必定是入射光与两个光轴所构成的二平面夹 角的两个平分面与切片的交线。
4. 正交偏光镜下晶体光学性质
正交偏光镜组成 （使用上、下偏光镜）
正交偏光镜下晶体光学性质
消光现象、干涉色、光率体轴名、 双折射率、消光类型、延性符号、 双晶
（1）消光现象
全消光、四次消光
（2）干涉现象
光的干涉条件：两束光振动频率相同，均同一平 面内振动，且存在光程差。
PP：下偏光方向 AA：上偏光方向 α：光率体主轴与下偏光交角 K1、K2：透过晶体后的偏振光 K1’、K2‘：透过上偏光镜的光
V0 / V N g '
' g
V0 / V N p '
' p
光程差计算
R d ( N g ' N p ' )
A OB sin 2 sin [d ( N N ) / ]
2 2 2 ' g ' p 2
a.均质体光率体、光率体圆切面：全消光 b.单色光源： α=nπ/2时 (n=0,1,2,3…) 消光位 α=(2n+1)π/4时 最亮位 载物台转动360°，四次消光