Поляризационная световая микроскопия предназначена для наблюдения образцов, которые визуализируются в основном благодаря их оптической анизотропии. Поляризационный микроскоп должен быть оснащен как поляризатором, так и анализатором (вторым поляризатором): поляризатор размещается где-то на пути света перед образцом, а анализатор располагается в оптическом пути между задней апертурой объектива и тубусом для наблюдения или креплением камеры. Контраст изображения возникает в результате взаимодействия плоскополяризованного света с двулучепреломляющим (или двойным лучепреломляющим) образцом, что генерирует две отдельные компоненты световой волны, поляризованные во взаимно перпендикулярных плоскостях. Эти две компоненты распространяются с разными скоростями, которые изменяются в зависимости от направления их прохождения через образец. При выходе из образца компоненты приобретают разность фаз; при прохождении через анализатор они подвергаются конструктивной и деструктивной интерференции, что позволяет рекомбинировать свет.
Двулучепреломление: Ключ к поляризационной световой микроскопии
Двулучепреломляющие объекты обладают свойством разделять один световой луч на два отдельных луча посредством преломления. Двулучепреломляющие материалы включают вещества с высокоупорядоченными молекулярными структурами, такие как кристаллы кальцита или нитрида бора. Биологические образцы (например, целлюлоза или крахмал) также являются двулучепреломляющими. Сочетание двулучепреломления и линейно поляризованного света позволяет проводить микроскопическое наблюдение, создавая интерференцию между двумя разделенными световыми лучами, что дает красочные эффекты, такие как интерференционные кольца и структурная люминесценция.
Юстировка и световой путь поляризационной световой микроскопии
Обычный световой микроскоп требует как минимум двух дополнительных компонентов для выполнения поляризационной световой микроскопии. Линейно поляризованное освещение необходимо для обнаружения двулучепреломления. Поэтому в световой путь микроскопа необходимо вставить два поляризационных фильтра. Поляризатор генерирует поляризованный свет для освещения образца, а второй поляризационный фильтр (анализатор) ограничивает обнаруженный свет преломленной компонентой.
Поляризационные фильтры должны быть ориентированы под углом 90° друг к другу для достижения так называемого положения гашения (полной темноты). Когда фильтры установлены в это положение, свет не достигает камеры или окуляра, и изображение выглядит темным. Достижение гашения является критическим шагом в поляризационной световой микроскопии, так как оно гарантирует, что видимым становится только свет, плоскость поляризации которого была изменена образцом.
Поляризатор и анализатор
Свет, проходящий через первый поляризационный фильтр, преобразуется в линейно поляризованный свет. Если линейно поляризованный свет проходит через двулучепреломляющий материал, выровненный по правильной оси поляризации, он преломляется и разделяется на два луча, при этом часть света поворачивает плоскость поляризации на 90°. Если второй поляризатор (анализатор) правильно выровнен (т.е. под углом 90° относительно первого поляризационного фильтра), преломленный свет проходит через анализатор. Следовательно, только двулучепреломляющие материалы создают изображение в поляризационной световой микроскопии.
Критически важно, чтобы ось поляризации исследуемого двулучепреломляющего материала совпадала с осью света, создаваемого первым поляризатором. По этой причине многие поляризационные микроскопы оснащены вращающимся столиком для облегчения выравнивания плоскости поляризации образца с плоскостью первого поляризационного фильтра. Специализированные применения поляризационной световой микроскопии могут использовать различные аксессуары.
Линза Бертрана позволяет проводить коноскопическое наблюдение кристаллических узоров, сфокусированных на задней апертуре объектива. Кроме того, могут использоваться пластинки замедления или компенсаторы для количественного анализа двулучепреломляющих образцов.
