偏光显微镜解析课件

1.2偏光显微镜

研究晶体光学性质所使用的显微镜和生物显微镜的区别在于装有起偏镜(下偏光镜，前偏光镜)和检偏镜(上偏光镜，后偏振镜，分析镜)。自然光经起偏镜后成为在某一固定方向上振动的偏振光。由于装有起偏镜和检偏镜，故将此类显微镜称为偏光显微镜。

1.2偏光显微镜

研究晶体光学性质所使用的显1当研究透明矿物时，将被研究物制成薄片在透射光下进行研究；当研究不透明矿物时，将被研究物制成光片在反射光下进行研究，前者称为透射偏光显微镜，简称偏光显微镜；后者称为反射偏光显微镜，简称反光显微镜。二者的外形，内部构造均有所区别，但放大原理完全相同。显微镜的类型很多，但构造基本相似。1.2.1偏光显微镜的结构当研究透明矿物时，将被研究物制成薄片在透射光下2偏光显微镜基本结构示意图利用显微镜进行观察偏光显微镜基本结构示意图利用显微镜进行观察3镜座

支持显微镜全部重量。镜臂

下端与镜座相联，有些显微镜是可以向后倾斜的。光源

一般为6V/30W卤素灯照明，对于在偏光下观察标本提供了充足的照明，发出自然光。镜座支持显微镜全部重量。4光源光源5下偏光镜一般由人造偏光片制成，光通过它后变为振动方向固定的偏光。一般下偏光镜是可以转动的，可以调节其振动方向，通常以PP表示下偏光镜的振动方向，可360°旋转，并标有指示刻度。注：偏光镜所用材料可分为两类：一类为冰洲石（无色透明的方解石CaCO3），特点是获得的直线偏光非常纯粹，且没有颜色，但大且没裂纹的冰洲石难找。对波长589nm的钠光，分解为折射率1.6585的常光和1.4864的非常光两束偏光；另一类为偏光玻璃及偏振片，它又分为微晶型和分子型。微晶型所用的是一种复杂的有机化合物晶体，其成分为过碘硫酸奎宁。分子型偏振片利用聚乙烯醇塑胶膜内部刷状结构的分子，胶膜只允许平行分子排列方向的光振动通过，因而产生直线偏光。因制造容易，所以应用广泛。偏光玻璃是用两层磨平的光学玻璃，中间夹一层偏光薄膜粘合而成，在须用大面积的偏光板时，可将薄膜制成厚0.5－1毫米的胶板，这就是偏振片，其缺点是耐热温度低50C°(偏振片)、80C°(偏光玻璃)

下偏光镜一般由人造偏光片制成，光通过它后变为振动方向固定的偏6下偏光镜下偏光镜7锁光圈

在下偏光镜之上，可以自由开合，用以控制光的透过量。聚光镜在锁光圈之上，由一组透镜组成。它可以把下偏光镜透出的偏光聚敛为锥形偏光。不用时可以将它推出光路。载物台

是可以水平旋转的圆形平台。边缘有刻度（360°），并有游标尺，游标格值0.1mm。可以直接读出旋转角度。在圆台外缘有固定螺丝，用以固定物台。物台中央有圆孔，是光线的通道。在圆孔旁还有一对弹簧夹，用以夹持薄片。锁光圈在下偏光镜之上，可以自由开合，用以控制光的透过量。8载物台载物台9镜筒长的圆筒形，一般机械筒长160mm，联结在镜臂上。转动粗调和微调螺丝，可使镜筒上升和下降，用以调节焦距。有的在螺旋上还有刻度，可以读出微调的升降距离。例如，粗动调节范围45mm，微动调焦范围不小于1.8mm，手轮转动一圈的升降值为0.1mm，刻值0.002mm。镜筒上端插有目镜，下端装有物镜，中间有试板孔、上偏光镜和勃氏镜。物镜决定显微镜成像性能的重要因素，由1～5组复式透镜组成。每个物镜上刻有光学筒长、盖玻璃厚度及前焦距等。使用时按需要选用不同的放大倍数。例如MoticBA300POL.偏光显微镜配有无应力EF-Plan物镜4X、10X、40X、60X。每个物镜都可以通过五孔可调中转换器方便快捷地调整到光路的中心。镜筒长的圆筒形，一般机械筒长160mm，联结在镜臂上。转10无应力EF-Plan物镜无应力EF-Plan物镜11表1-1物镜参数物镜数值孔径(NA)工作距离(mm)4X0.1035.36410X0.257.6325X0.401.13340X0.650.563X0.850.1933数值孔径又叫做镜口率，简写为N.A。它是由物体与物镜间媒质的折射率n与物镜孔径角的一半（a\2）的正弦值的乘积，其大小由下式决定：N.A=n*sina/2

表1-1物镜参数物镜数值孔径(NA)工作距离(mm)4X12表1-2目镜参数目镜焦距f(mm)线视场(mm)5X502010X2514目镜一般有两个目镜，目镜中往往带有十字丝或分度尺，有的还有网格。

视场：是指在一定的距离内观察到的范围的大小。线视场表示：在一定距离外（1000码或1000米），望远镜能看到的左右跨度。

线视场=角视场X52.5表1-2目镜参数目镜焦距线视场(mm)5X502010X2513上偏光镜构造同下偏光镜，但振动方向常与下偏光镜振动方向垂直，并以AA表示上偏光镜的振动方向，可摆出光路进行单偏光观察，并配有λ片、1/4λ片及石英楔子(I-IV级)。上偏光镜构造同下偏光镜，但振动方向常与下偏光镜振动方向垂直，14勃氏镜位于目镜与上偏光镜之间，是一个小的凸透镜。可以推进或拉出。勃氏镜可以清晰地观察标本的干涉图，缩小光圈，可以档去周围矿物透出光的干扰，而使干涉图更清晰。勃氏镜位于目镜与上偏光镜之间，是一个小的凸透镜。可以推进或拉15观察干涉图需使用聚光系统，此时，推入勃氏镜即可构成。勃氏镜位于光路中，在上偏光镜和目镜之间。注：完善的勃氏镜应具有四个组成部分：(1)勃氏镜的正透镜组合，装在支架上的圆孔中，(2)能任意开缩的虹膜式光圈，也可用一针孔光圈代替，(3)校正勃氏镜中心的螺旋，(4)使勃氏镜升降的调焦设备。勃氏镜的正透镜组相当于一个望远放大镜，它加入显微镜光路后，视野中呈现的现象与取下目镜直接看镜筒内时相同，即可以看见物镜的后焦平面亮圆，但比直接看要大而且清楚。它的用途是观察干涉图和偏光图，并且在调节显微镜的孔径光圈时使用。在观察干涉图或偏光图时，为了使这些图象能准焦更清晰，可用勃氏镜的调焦螺旋调焦。当被观察的矿物颗粒太小，使用最高倍物镜矿物也只占视野一小部分时，此时除了缩小显微镜的视野光圈使矿物充满视野中心外，还要用勃氏镜的校正中心螺旋将此细小矿物的干涉图或偏光图移至正中央，然后缩小勃氏镜的光圈，使这些图象最清晰后再观察测定。观察干涉图需使用聚光系统，此时，推入勃氏镜即可构成。勃氏镜位16勃氏镜还有下列两种用途：(1)不用物镜，仅用勃氏镜配合目镜也可以成象，而且视野可大至34毫米，故可用于极低倍的观察及低倍摄影。(2)加上63／0.85或40／0.65的大孔径物镜，推入勃氏镜后适当的调焦，可以观察要求景深大的细长物体，例如细管内壁等。勃氏镜还有下列两种用途：17显微镜原理

照明光线由右射来，被反光镜反射向上，经过光圈进入聚光镜，被聚光镜会聚后，照明了被观察的透明小物体O1。光线穿过小物体射入物镜，由于小物体与物镜距离咯大于物镜焦距。故射物镜的光线在物镜上方形成一个放大而倒立的实象。但成象光线还未到达应该形成实象的位置时，就遇到目镜的场透镜，被场透镜折射在O2处形成实象。此实象与目镜的眼透镜的距离略小于眼透镜焦距，于是眼透镜相当于放大镜，在O4处生成一个倒立的放大虚象，其倍数比O2处实象大得多。人眼能看见虚象的原因是，成象光线通过眼透镜射入人眼，被人眼聚焦在视网膜上形成了物体的象O3，这个象人眼看起来位置好象在O4处似的，可是O4处实际上并没有物体的象，故叫做虚象。虚象距正常人眼的距离约25厘米左右，对于近视或远视则有较大变化。

显微镜原理照明光线由右射来，被反光镜反射向上，经过光圈进入18显微镜原理图透明小物体O1O2处形成实象O4处倒立的放大虚象视网膜上形成物体的象O3显微镜原理图透明小物体O1O2处形成实象O4处倒立的放大虚象191.2.2偏光显微镜的维护和保养

(1)显微镜出厂时均经严格检验，保证连续使用，在没有熟悉仪器性能时，不得任意拆卸。(2)显微镜应放在阴凉干燥，无灰尘无腐蚀性气体的地方，工作室内光线不宜太强。(3)搬动或放置显微镜时，动作要轻，严防振动以免损坏光学系统。移动显微镜时，必须一只手握住镜臂，另一只手托住镜座。切勿只提住微动螺旋以上某一部分搬动。(4)使用前必须进行检查。1.2.2偏光显微镜的维护和保养(1)显微镜出厂时均经严格20(5)下降镜筒时，切勿使物镜与试样相碰，以免损坏镜头和试样。(6)使用上偏光镜和勃氏镜时，切勿猛力推送，以免震动。(7)所有镜头均经教验，不得自行拆开，镜面上若有灰尘可用风球将灰尘吹去，再用软毛笔拂除。若镜头出现污秽，可用脱脂棉稍沾有机剂如乙醚、乙醇混合液(7：3)或二甲苯轻轻擦拭，切忌用多量溶剂浸湿镜头，以防镜片脱胶。(8)物镜，目镜及其他附件用后装入镜盒内，把目镜筒盖罩在目镜筒上，以防落入灰尘。(9)当调节失灵时，切勿强行扭动，应报告老师．(10)使用后必须登记，把显微镜放好。(5)下降镜筒时，切勿使物镜与试样相碰，以免损坏镜头和试样。211.2.3偏光显微镜的调节与校正一、装卸镜头(一)装目镜：将选用的目镜插入镜筒上端，并使十字丝位于东西，南北方向。(二)装物镜：物镜的装卸有下面几种情况。1．弹簧夹型：将物镜上小钉夹于弹簧夹凹陷处，即可。2．螺丝扣型：将选用物镜装在镜筒下螺丝扣处，并拧紧。3．转盘型：先将物镜安装在可转动的圆盘上，再将需用物镜中心线转至镜筒中轴一致。

普通光学显微镜的使用1.2.3偏光显微镜的调节与校正一、装卸镜头普通光学显微22二、调节照明

由于显微镜的光源大致可分为人工照明和自然光照明两大类，故调节照明也有所不同。(一)自然光照明装上中倍物镜和目镜，推出上偏光镜和勃氏镜，打开锁光圈，转动反光镜，直至视域最亮为止。若视域不亮，则可去掉目镜，从镜筒中观察光源的象。如果看不见光源，说明反光镜位置不对，或有别的障碍。去掉障碍，转动反光镜，直到光源照亮整个视域或中央部分为止。再装上目镜，视域必然明亮。对光时，切勿把反光镜直接对准太阳光，因太阳光太强易使眼睛疲劳。(二)人工照明人工照明的调节应包括如下两个内容。1．调节亮度：装上物镜和目镜，调节孔径光阑至l0mm处，接通电源，观察视域中亮度是否均匀，当发现视域中亮度不均匀时，需调节灯室校正螺丝或灯座，直至视域最亮并均匀为止。近代显微镜的照明光源调节较复杂，故需严格遵照使用说明书上的规定步骤操作。2．校正灯光颜色：除氙灯为标准白光外，常用的钨丝白炽灯和卤钨灯都是黄光，故需调节。一般加蓝滤色片或磨砂蓝滤色片使灯的黄光变为白光。反射偏光显微镜可用方铅矿校正，若方铅矿颜色太蓝或太黄，需增、减滤色片，直校正白色为止。

二、调节照明由于显微镜的光源大致可分为人工照明和自然光照明23

三、安装试样

(一)透射式：将薄片置于载物台中心，夹紧，并使薄片的盖玻片朝上，否则无法准焦。(二)反射式：光片在观察之前需用擦镜纸擦拭干净。凡倒置式显微镜，置试样于载物台中心即可。一般反射式偏光显微镜，需在26x76mm的载玻上放一小块橡皮泥，再将擦净的光片的背面粘在橡皮泥上，最后用光片压平机压数十秒，使光片水平后，即可在镜下进行观察。

三、安装试样(一)透射式：将薄片置于载物台中心，夹紧，并24四、调节焦距(准焦)(一)从侧面看着镜头下降到最低位置，若用高倍物镜，镜头几乎与试样接触。(二)从目镜中观察，并转动粗动螺旋，使镜筒慢慢上升，直至看到清楚的物象。然后再转动微动螺旋，直到物象完全清楚为止。注：准焦后，物镜前端和盖玻片之间的距离称为工作距离，用F•W表示。工作距离和放大倍数有关，低倍物镜工作距离大，中倍物镜工作距离较大，高倍物镜工作距离小。在准焦时，绝对不可眼看目镜下降镜筒，这样易损坏镜头或试样。高信物镜因工作距离很短，镜头几乎接触试样，故需特别注意。初学者，宜先用低倍物镜准焦，而后用中、高倍物镜准焦。四、调节焦距(准焦)(一)从侧面看着镜头下降到最低位置，若25五、校正中心

显微镜的物台旋转轴，物镜中轴和镜筒中轴(目镜中轴)应严格在一条直线上。在这种情况下，旋转物台，视域中心物象不动，其余物象则绕视域中心作圆周运动(如图a所示)。若不是这样，当旋转物台时，视域中心物象将离开原来位置，连其他部分物象绕另一中心旋转(如图b所示)。三者中心不在一条直线上，影响观察和测定数值，当使用高倍物镜时，根本无法观察，故必须校正中心。显微镜的镜筒中轴和物台旋转轴是固定的，故只能校正物镜中轴。物镜中轴是用两个校正螺丝进行校正的，在校正中心之前首先要检查物镜安装是否正确，因为只有安装正确才能校正，否则不但不能校正，反而损坏显微镜的零部件。在校正中心时，若发现校正螺丝扭不动或费力时，切勿强行扭动，应立即检查原因。校正中心五、校正中心显微镜的物台旋转轴，物镜中轴和镜筒中轴(目镜中26物台旋转时薄片中质点移动情况图物台旋转时薄片中质点移动情况图27校正中心的具体步骤

(一)装目镜，将物镜安装正确，调节照明和准焦后，在试样中选一质点a，移动试样，使质点a位于十字丝交点处，如图a所示。(二)固定试祥，旋转物台360°，若中心不正，则质点a必绕另一圆心(O)作圆周运动，如图b所示。其圆心O点即为物台旋转轴的出露点。(二)固定试祥，旋转物台360°，若中心不正，则质点a必绕另一圆心(O)作圆周运动，如图b所示。其圆心O点即为物台旋转轴的出露点。(三)旋转物台180°，使质点a由十字丝交点移至aˊ处，如图(c)所示。(四)扭动校正螺丝，使质点a由aˊ处移至偏心圆心O点处，如图(d)所示。校正中心的具体步骤(一)装目镜，将物镜安装正确，调节照明和28(五)移动试样，使质点a由O点移至十字丝交点，如图(e)所示。(六)旋转物台，若质点不动，如图(f)所示，则中心已校好，若仍有偏心，则需按上述步骤再校一次，直至偏心消失，三者完全在一条直线上为止。(七)若偏心很大时，旋转物台，质点a由十字丝交点移至视域以外。如图所示。在这种情况下，首先要估计偏心圆心O点的位置及偏心圆半径。将质点a转到十字丝交点后，扭动校正螺丝，使质点a由十字丝交点移至偏心圆相反方向。然后移动试样，使质点a由aˊ处移至十字丝交点。旋转物台，若偏心很大，则需按上述方法再重复操作一次，直到偏心圆出露于视域中，再进行校正。(五)移动试样，使质点a由O点移至十字丝交点，如图(e)所示29校正中心步骤示意图

校正中心步骤示意图30六、偏光镜的校正

（1）确定下偏光镜的振动方向

（2）检查上、下偏光镜振动方向是否正交

六、偏光镜的校正

（1）确定下偏光镜的振动方向

（2）检查上31（1）确定下偏光镜的振动方向

装上中倍或低倍物镜、对光、准焦后，在薄片中找一具极完善解理的黑云母，置视域中心。旋转物台，使黑云母颜色最深，此时黑云母解理缝方向即为下偏光镜振动方向（因已知光波沿黑云母解理缝方向振动时，吸收最强）。若解理缝平行PP方向，则无需校正，若不平行则需校正，校正方法如图所示。转动物台使黑云母解理缝平行目镜十字丝之一，然后转动下