Polariserende mikroskop bruges normalt inden for materialevidenskab og geologi til at identificere mineraler i henhold til deres brydningsegenskaber og farver. I biologi anvendes polariserende mikroskop normalt til at identificere eller image birefringentstrukturer såsom krystaller eller til at billede cellulose og stivelsespartikler i plantecellevægge.
Birefringence er nøglen til polariserende mikroskop.
Birefringente genstande har egenskaben ved at opdele en enkelt lysstråle i to forskellige bjælker ved brydning. Birefringente materialer inkluderer materialer med stærkt ordnede molekylære strukturer, såsom kalsit- eller bornitridkrystaller. Biologiske prøver (såsom cellulose eller stivelse) er også birefringent. Kombinationen af birefringence og lineært polariseret lys kan bruges til mikroskopobservation, som kan realisere interferensen af to forskellige lysstråler, hvilket producerer farveeffekter, såsom halo og strukturel luminescens.
- Justering og bjælkevej til polarisering af mikroskop
Almindeligt optisk mikroskop har brug for mindst to yderligere komponenter for at realisere polariseret lysmikroskopobservation. For at detektere birefringence skal lineært polariseret lys bruges til belysning. Derfor skal der indsættes to polariserende filtre i mikroskopets bjælkevej. Polariseret lys genereres af polarisatoren for at belyse prøven, og det andet polariserende filter (kaldet analysator) begrænser det detekterede lys til brydet lys.
Polariseringsfiltre skal være i en vinkel på 90 til hinanden for at opnå den såkaldte "helt sort position". Når polarisationsfilteret er indstillet på denne position, kommer intet lys ind i kameraet eller okularet, og billedet vil være mørkt. Det er et vigtigt trin med polariserende mikroskop, fordi det kan sikre, at kun lyset, hvis polarisationsplan ændres på grund af prøven er synligt.
Figur 1: Princippet om polarisationsmikroskop: Unpolariseret lys er polariseret af polarisator 1. Efter at have passeret gennem polarisatoren 1, er lyset fokuseret på prøven af kondensatoren. Hvis prøven er birefringent eller har en birefringent struktur, vil polarisationsplanet for nogle stråler blive forvrænget af 90 (angivet med den røde linje i skitsen). Billedet af prøven amplificeres af den objektive linse og rammer polarisatoren 2. Hvis Polarizer 2 er snoet med 90 grader sammenlignet med polarisatoren 1 (såkaldt "mørk position"), kan kun lyset, hvis polarisering ændres efter at have passeret gennem den birefringent prøve, nå øjet eller kameraet og blive set ved observatøren. Derfor kun ved at ændre strukturen af polariseret lys kan det være synligt.
- Polarisator og analysator
Når lys passerer gennem det første polariserende filter, genereres lineært polariseret lys. Hvis lineært polariseret lys passerer gennem et birefringent materiale på det korrekte polarisationsplan, vil det blive brydet og opdelt i to bjælker, og polarisationsplanet for nogle af bjælkerne vil blive drejet med 90. Hvis den anden polarisator (analysator) er på linje korrekt (dvs. 90 grader relativt til det første polariserende filter), vil den bryste lys gennem den anden polarizer gennemføre den anden polarizer (dvs. 90 grader relativt til det første polarisering af filteret), den bryste lys vil passere gennem den anden polarizer. (analysator). Derfor kan kun birefringentmaterialer producere billeder i polariseringsmikroskop.
Figur 2: Det lys, der udsendes af sollys eller pære, er upolariseret, det vil sige elektromagnetiske bølger, der svinger i alle retninger. Hvis upolariseret lys passerer gennem polarisator 1, vil det producere lys med en bestemt polarisering, i dette eksempel, lodret polariseret lys. Hvis dette polariserede lys bestråles på Polarizer 2, og Polarizer 2 roterer med 90 grader, passerer ingen lys igennem. Derfor er disse to polarisatorer i den såkaldte "mørke position", fordi lyset ikke længere kan ses efter at have passeret den anden polarisator.
Det er vigtigt, at polarisationsaksen for det birefringente materiale, der skal detekteres, er på den samme polarisationsakse som lyset, der genereres af den første polarisator. Derfor er mange polariserende mikroskoper udstyret med roterende platforme for at sikre, at objektets polarisationsplan let justeres med polarisationsplanet for det første polariserende filter. Forskellige tilbehør kan bruges til den specielle anvendelse af polariserende mikroskop.
Bertrand -objektiv kan bruges til konisk at observere krystalmønsteret fokuseret af baghullet på den objektive linse. Derudover kan retarderingsplader eller kompensatorer bruges til kvantitativ analyse af birefringente prøver.
