Microscop polarizant

Secțiune subțire a unei gresii sub un microscop polarizant cu o etapă rotativă

Un microscop polarizant este un microscop cu lumină care utilizează lumina polarizată pentru imagistică. Este folosit pentru a examina obiecte optic anizotrope ( birirefringente ). Acestea pot fi cristale sau minerale cu o structură de rețea cristalină corespunzătoare (birefringență intrinsecă) sau materiale izotrope asupra cărora acționează forțe mecanice (birefringență de stres). Al treilea grup include materiale care dezvoltă proprietăți birefringente datorită aranjării și orientării lor (birefringența de formă în obiecte biologice sau polimerice).

În plus față de un microscop cu lumină „normal”, un microscop de polarizare conține două filtre de polarizare și o etapă în cea mai mare parte rotativă. Uneori, așa-numiții compensatori sunt utilizați pentru a crește efectele (contrastele) sau pentru a analiza puterea birefringenței.

poveste

Încă din 1808, fizicianul francez Étienne Louis Malus a descoperit refracția și polarizarea luminii. William Nicol a inventat o prismă pentru polarizare în 1829, care a fost o parte indispensabilă a microscopului polarizant timp de peste 100 de ani. Mai târziu, prismele Nicol au fost înlocuite cu filtre polarizatoare mai ieftine.

Primul microscop polarizator complet a fost construit de Giovanni Battista Amici în 1830 .

Rudolf Fuess a construit primul microscop german de polarizare în scop petrografic la Berlin în 1875. Acest lucru a fost descris de Harry Rosenbusch în anuarul pentru mineralogie.

Structura și principiul de bază al microscopului polarizant

Principiul microscopului polarizant (dispariție fără obiect)
Principiul microscopului polarizant (strălucire cu un obiect birefringent)
Microscop de mare polarizare de lucru Poladun VI. Rathenower Optische Werke (ROW), aici în structura luminii transmise. Produs între 1961 și 1965 (acest exemplu a fost livrat în noiembrie 1962).

Microscoapele de polarizare funcționează de obicei în modul luminii transmise, deși sunt disponibile și microscopurile polarizante cu lumină reflectată. În microscoapele de polarizare a luminii transmise, există un filtru de polarizare , cunoscut și sub numele de polarizator sau filtru primar , sub scenă , care polarizează liniar lumina de la sursa de lumină a microscopului, adică permite doar trecerea luminii care oscilează într-un singur plan de oscilație. Această direcție de oscilație este orientată paralel cu polarizatorul. Deasupra scenei există un al doilea filtru de polarizare, care este denumit analizor sau filtru secundar și este rotit cu 90 ° față de primul. Direcția de oscilație a luminii polarizate anterior anterior este orientată cu precizie astfel încât să fie complet blocată de analizor. Nu are părți care oscilează în direcția analizorului. Prin urmare, imaginea apare neagră. Aranjamentul filtrelor primare și secundare se numește „ polarizatoare încrucișate ”.

Dacă există un eșantion pe scena dintre cele două filtre de polarizare, condițiile optice se pot schimba. Unii compuși chimici, de exemplu minerale , au proprietatea de a roti planul oscilației luminii în anumite condiții; sunt denumiți birefringenți sau optic anizotropi . Schimbarea planului de polarizare nu mai are ca rezultat dispariția completă - o parte a luminii pătrunde în analizor și structurile corespunzătoare devin vizibile. De asemenea, este posibil să observați culorile care apar din cauza interferențelor . Cu toate acestea, materialele optic izotrope rămân întunecate.

Reguli de dispariție

Regulile de anulare descriu condițiile în care imaginea este întunecată:

  1. Materialele optic izotrope nu schimbă niciodată direcția de oscilație și par întunecate indiferent de orientarea lor.
  2. Materialele optic anizotrop sunt structurate în așa fel încât lumina din ele să poată oscila doar în două direcții reciproc perpendiculare. Dacă una dintre aceste direcții este paralelă cu direcția de polarizare a luminii excitante (cunoscută și sub numele de poziția normală), direcția de oscilație este păstrată atunci când proba este iradiată. Prin urmare, lumina este complet blocată de filtrul analizor. Pentru fiecare cristal anizotrop există exact patru orientări cu dispariție datorită rotației, toate fiind perpendiculare una pe cealaltă.

Luminozitate și interferențe de culoare

Dacă un material optic anizotrop este orientat în așa fel încât planurile de oscilație permise în cristal să fie înclinate către planul de polarizare a luminii stimulatoare, lumina din cristal este împărțită în două raze cu planuri de polarizare reciproc perpendiculare (ordinare și rază extraordinară). Analizorul în poziția încrucișată permite trecerea anumitor porțiuni din acestea și imaginea este luminată.

Imaginile colorate tipice microscopiei de polarizare sunt create prin interferență . În materialul birirefringent, lumina razei obișnuite se deplasează cu o viteză diferită de lumina razei extraordinare. La părăsirea obiectului, există o diferență de cale între cele două raze, în funcție de puterea birefringenței și grosimea obiectului. Cu toate acestea, atâta timp cât planurile de oscilație ale celor două fascicule sunt perpendiculare una pe cealaltă, ele nu pot interfera una cu cealaltă. Numai prin intermediul analizorului componentele care oscilează în direcția analizorului sunt filtrate din ambele fascicule. Acestea se pot intensifica sau anula conform regulilor de interferență. Deoarece nu toate lungimile de undă sunt afectate în mod egal atunci când se utilizează lumina albă ca excitație , anumite componente de culoare (lungimile de undă ale luminii) sunt stinse și pot rezulta imagini deosebit de luminoase și intensive în culori. În 1888 , Auguste Michel-Lévy a compilat relația dintre grosime, birefringență maximă și diferența de cale a unui cristal într-o formă foarte clară (scala de culoare Michel-Lévy).

Imagine tipică a unui cristal birefringent ( acid citric , de 200 de ori)
Birefringența de stres la punctul de injecție al unei piese turnate prin injecție

Aplicații

Microscopul de polarizare este utilizat în principal în mineralogie pentru a examina probele de rocă. În mineralogie, se creează de obicei secțiuni subțiri care sunt radiate. Prin examinarea diferitelor proprietăți optice și culori, se pot trage concluzii despre compoziția probei de rocă.

Alte domenii de aplicare sunt de ex. B. investigații Textură de cristale lichide , investigarea creșterii cristalelor, vizualizarea tensiunilor mecanice (stres birefringente), vizualizarea zonelor cristaline ( de exemplu , sferulite ) în polimeri, etc. Structura cristalelor de gheață în probele de zăpadă pot fi de asemenea investigate prin această metodă . Declarații despre proprietățile mecanice ale zăpezii examinate pot fi derivate din aceasta, care este relevantă pentru protecția împotriva avalanșei, printre altele.

Link-uri web

Dovezi individuale

  1. ↑ Cunoștințe - Lexiconul lui Meyer: [http://lexikon.meyers.de/wissen/%C3%89tienne+Louis+Malus+(Personen) Étienne Louis Malus] (Lexiconul lui Meyer a fost oprit).
  2. ↑ Bergmann-Schaefer: Manual de fizică experimentală: pentru utilizare în prelegeri academice și pentru auto-studiu. Electromagnetism , Volumul 2, Walter de Gruyter, 1999, ISBN 978-3110160970 , pagina 424 ( online ).
  3. ↑ Istorie - secolul al XIX-lea ... (Nu mai este disponibil online.) În: Mikoskop-Museum.de. Olympus Deutschland GmbH, arhivat din original la 15 februarie 2009 ; Adus la 6 ianuarie 2009 . Informații: linkul arhivei a fost inserat automat și nu a fost încă verificat. Vă rugăm să verificați linkul original și arhivă conform instrucțiunilor și apoi eliminați această notificare.  @ 1@ 2Șablon: Webachiv / IABot / www.mikrebs-museum.de
  4. ↑ Leopold Dippel, Microscopul și aplicarea acestuia .
  5. ^ Muzeul instrumentelor optice: microscop polarizant conform lui Rosenbusch .
  6. ↑ Broșură de la microscopul de polarizare Zeiss Amplival pol (PDF; 2,0 MB), accesat la 26 februarie 2014.