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自然光和偏振光
光是一種電磁波，屬于橫波(振動方向與傳播方向垂直)。一切實際的光源，如日光、燭光、日光燈及鎢絲燈發(fā)出的光都叫自然光。這些光都是大量原子、分子發(fā)光的總和。雖然某一個原子或分子在某一瞬間發(fā)出的電磁波振動方向一致，但各個原子和分子發(fā)出的振動方向也不同，這種變化頻率極快，因此，自然光是各個原子或分子發(fā)光的總和，可認為其電磁波的振動在各個方向上的幾率相等。
自然光在窗過某些物質(zhì)，經(jīng)過反射、折射、吸收后，電磁波的振動哥以被限制在一個方向上，其他方向振動的電磁波被大大削弱或消除。這種在某個確定方向上振動的光稱為偏振光。偏振光的振動方向與光波傳播方向所構(gòu)成的平面稱為振動面。
直線偏振光、圓偏振光及橢圓偏振光
1．直線偏振光
直線偏振光由于光線的振動方向都在同一個平面內(nèi)，所以這偏振光又叫作平面偏振光。正對光的傳播方向看去，這種光的振動方向是一條直線，因此又叫直線偏振光或線偏振光。
2．圓偏振光和橢圓偏振光
(1) 光的雙折射現(xiàn)象和晶體的光軸
當(dāng)一束光線射入各向異性的晶體中時要分裂為兩束沿不同方向傳播的挑線，這種現(xiàn)象叫雙折射現(xiàn)象。發(fā)生雙折射的兩束光線都是偏振光。這兩束光線之一恒遵守光的折射定律，在改變?nèi)肷浞较驎r傳播速度不發(fā)生變化，這條光線稱為尋常光線，用o表示；另一束光線不遵守折射定律，當(dāng)入射光線方向變化時，它的傳播速度也隨之變化，光的折射率不同，這束光稱為非常光線，用e來表示。
在各向異性晶體中，存在有某些特殊方向，在這些方向上不發(fā)生雙折射，尋常光線和非常光線傳播方向和傳播速度相同，這些方向稱為晶體的光軸，有一個光軸的晶體叫一軸晶，有兩個光軸的晶體叫二軸晶。對于二軸晶，雙折射后的兩束光線均為非常為光線。
(2) 波晶片
波晶片簡稱波片，可用來改變或檢驗光的偏振情況。當(dāng)自然光沿一軸晶光軸入射時，不發(fā)生雙折射現(xiàn)象。如果垂直于晶體光軸入射時產(chǎn)生的o光和e光仍沿原入射方向傳播，但傳播速度和折射率不同，且傳播速度相差較大。如果在平行于一軸晶光軸方向上切下一薄片，這時晶片表面與光軸平持，這樣制得的晶片叫波晶片。當(dāng)偏振光垂直于波片光軸入射時，在波片內(nèi)形成傳播方向相同但傳播速度不同的o光和e光。如果波片越厚，o光和e光線波波長的整數(shù)倍，這種波片叫全波片。依此類推，還有半波片和1/4波片等等。
3．起偏振鏡和檢偏振鏡
偏振光可用尼科爾棱鏡和偏振片得到。
尼科耳棱鏡是由方解石晶體做成。取長度約三倍于厚度的方解石晶體，兩端的天然而原來與底邊成71°的角，經(jīng)研磨后成68°角，然后將晶體剖開，成兩塊直角棱鏡，再用加拿大樹膠將剖面粘合成一長方柱形棱鏡。將側(cè)面CN涂黑，就制成了尼科耳棱鏡。加拿大樹膠為光性均質(zhì)體對于黃綠光的折射率n=1.540，這個折射率恰好在方解石對這種顏色的o光的折射率No=1.6583與平行于CN面的該種顏色的e光的折射率Ne=1.5159之間。當(dāng)一束平行于CN面的黃綠自然光由第一塊棱鏡的AC面入射在方解石內(nèi)部發(fā)生雙投射現(xiàn)象時，分成為o光和e光。由于o光射到加拿大樹膠的膠合面上的入射角約為76°，超過了樹膠與方解石對o光的臨界角69°，會發(fā)生全反射，被涂黑的CN面吸收。E光折射后方向仍近近似與CN面平行，方解石對這一方向上的非常光線的折射率比樹膠的折射率小，所以不會發(fā)生會反射，而穿過樹膠層進入 第二塊棱鏡，然后從MN面上射出而獲得一否偏振光。
尼科爾棱鏡的優(yōu)點是對各色可見光透明度都很高，并能夠均勻完全起偏。但天然方解石價格昂貴，制造比較困難，所以較常用的是偏振片。偏振片是一種使自然光變?yōu)槠窆獾娜嗽焱该鞅∑捎诿娣e大成本低而被廣泛應(yīng)用。
自然光射入某些晶體時可以產(chǎn)生振動方向互相垂直的兩束直線偏振光，同時將其中一束強列吸收，另一束通過，晶體的這種性能叫晶體的二色性。用具有二色性的晶體制造的偏振片可用來產(chǎn)生偏振光。例如，電氣石晶體能夠強烈吸收尋常光線，1mm厚的電氣石晶體即可把尋常光線全部吸收而讓非常光線通過，產(chǎn)生一束非常光線的偏振光。過碘硫酸奎寧也是一種二色性極強的晶體，0.1mm厚的薄膜就足以使自然變成直線偏振光。
另外一種偏振片是用聚乙烯醇膜來制造的。將聚乙烯醇的分子拉伸成為線性結(jié)構(gòu)，平行排列，則其薄膜只允許平行分子排列方向振動的光通過，而產(chǎn)生直線偏振光。
在偏光顯微鏡中能產(chǎn)生偏振光的偏振片叫起偏振鏡，另外在起偏振鏡后面還有一個檢偏振鏡(或叫分析器)，如圖5-4所示。當(dāng)兩個偏振鏡振動軸平行時，起偏振鏡A產(chǎn)生的偏振光可以完全通過B檢偏鏡；當(dāng)A、B振動軸成一定角度時，A產(chǎn)生的偏振光只有部分能通過檢偏鏡B，而當(dāng)A與B的振動軸垂直時，A產(chǎn)生的偏振光完全被B阻擋，產(chǎn)生消光現(xiàn)象。如果是圓偏振光，用檢偏振鏡檢查時不發(fā)生消光現(xiàn)象，光的強度不發(fā)生變化。如果是橢圓偏振光，用檢偏振鏡檢查量不發(fā)生消光現(xiàn)象，但光的強度要發(fā)生變化，當(dāng)B的振動軸與橢圓長軸重合時，光的強度較大，與橢圓的短軸重合時，光的強度較小。
本文關(guān)鍵詞:偏光顯微鏡,偏振光
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