偏振顯微鏡

顯微鏡是一種精密的放大儀器。由一短焦距的物鏡和一較長焦距的目鏡組成。放大率等於物鏡放大率與目鏡放大率的乘積。分辨能力與光的波長和物鏡孔徑有關。其類型主要有光學、電子、相差、熒光、偏振光和X線顯微鏡。顯微鏡廣泛用於生物學、醫學、工業、農業、國防等各個領域。

將微小物體或物體細微結構放大供人眼觀察的光學儀器。1590年到17世紀初H.詹森和H.李普希分別獨立地發明了顯微鏡。1610年左右，伽利略首創兩極放大的顯微鏡。荷蘭的列文虎克研製出放大率達200多倍、解析度為1.4×10米的顯微鏡。19世紀末，德國物理學家阿貝對顯微鏡的設計理論和實踐起過突出作用。並於1886年研製成復消色差顯微鏡。顯微鏡主要由短焦距物鏡和長焦距目鏡組成，物鏡和目鏡各相當於一個凸透鏡(如圖所示)。微小物體AB放在物鏡L的第一焦點前，在目鏡L的第一焦平面內成放大實像A′B′，再通過L(相當於一個放大鏡)成放大虛像A″B″。顯微鏡的角放大率等於物鏡的橫向放大率m跟目鏡的角放大率的乘積。M=l·25/f.f，式中l是鏡筒長，f、f分別為L、L的焦距，各量都用厘米做單位。一般在顯微鏡的目鏡與物鏡上各註明5×、20×的字樣，表示目鏡的角放大率與物鏡的橫向放大率。顯微鏡還應有相應的解析度。其解析度決定於所用光的波長及物鏡的數值孔徑。波長越短，物鏡的數值孔徑越大，顯微鏡能分辨的兩點間的最小距離越小，即分辨本領越高(見顯微鏡的分辨本領)。根據不同的用途，有多種類型的顯微鏡，如可看到立體像的雙目立體顯微鏡、觀察小至(5～10)×10米的微小懸浮質點的超顯微鏡、觀察不透明標本的拋光平面用的金相顯微鏡、觀察並測量透明標本用的干涉顯微鏡。還有紫外顯微鏡、紅外顯微鏡、偏光顯微鏡等。顯微鏡被廣泛應用於生物學、醫學、農業、地質、纖維及機械工業等。

偏振光是振動限於一定方向的光。在普通光(和其他類型的電磁輻射[electromagnetic radiation])中，電場和磁場的橫向偏振在所有可能的平面上互為直角。線偏振光中電場的偏振限於一個層面，磁場的偏振限於與它成直角的另一層面。可通過特定角度的反射(參見“布儒斯特定律”[Brewster′slaw])產生線偏振光，亦可通過某些晶體(如偏振片[Polaroid])的雙折射作用產生。如果電矢量繞光束方向作圓形或橢圓形運行，則產生圓偏振光或橢圓偏振光。

簡稱偏光。自然光經過反射、折射、雙折射和選擇性吸收等作用后，轉變為只在一個方向上振動的光波。一般可分為：①線偏光(平面偏光)，振動方向單一的光;②圓偏光，平面偏光在一定條件下疊加后，合成振動矢量的末端沿光波傳播方向作圓形旋轉;③橢圓偏光，合成振動矢量末端沿光波傳播方向作橢圓形旋轉。在光測彈性試驗、偏光顯微鏡岩相分析等科學實驗中得到廣泛應用。

如圖所示，經過起偏器形成的偏振光，垂直於纖維晶體光軸入射，產生兩束偏振光。其中的一條折射光服從折射定律，沿各個方向的光的傳播速度相同，各向折射率相同，且在入射面內傳播，這一條光線稱為尋常光，簡稱o光。另一條折射光不服從折射定律，沿各個方向的光的傳播速度不相同，各向折射率ne不相同，並且不一定在入射面內傳播，這一條光線稱為非常光，簡稱e光。o光和e光有相同的頻率，穩定的相位差，且是由一束光分解得到的，滿足干涉條件，所以當纖維用偏振光照射時，增加檢偏器，可觀察到干涉條紋。干涉條紋的顏色主要是由光程差決定，而光程差又是由纖維雙折射率決定，各種纖維都有獨特的雙折射率，從而有自己獨特的干涉色，這也是能夠用於鑒別纖維的依據。

POM是利用偏振光作為基本光源，使具有相同頻率和固定相位差的光和光在微鏡內產生光的干涉，把纖維的外觀形態變成彩色的干涉條紋。

POM被廣泛地應用在礦物、化學等領域，在生物學和植物學也有應用。近年來，隨著科學技術的不斷進步，的應用範圍也越來越廣泛，如寶石的鑒定、半導體工業、染色體鑒別以及藥品檢驗等等。在紡織的應用也有部分介紹，其巾美國康乃爾大學的Walter C.等人在年出版的《Polarized light Microscopy》一書介紹了如何在中依據某一材料試樣的厚度以及試樣在下觀察的干涉色，查得該試樣的雙折射率和材料的名稱的方法。

在根據毛髮的圖像特徵，鑒定動物的物種、以及生物化學方面，有較多的報道和研究，但是暫時停留在個別的運用上，沒形成相關的標準等可供大範圍推廣的資料。在刑偵方面，也有利用圖像特徵，鑒定腈論纖維的產地，但缺乏充足的數據支撐以及提供清晰的圖像特徵。

另外，也有文章提到利用棉纖維的雙折射性，根據偏振光進入纖維后所產生的光程差，干涉光和光強度的變化，來間接的估測棉纖維的成熟度。