簡(jiǎn)單介紹金相顯微鏡的各成像原理

1、明視場(chǎng)、暗視場(chǎng)  

    明視場(chǎng)是金相顯微鏡觀察樣品基本的一種觀察方式，在金相顯微鏡視場(chǎng)區(qū)呈現(xiàn)明亮的背景。其基本原理為，當(dāng)光源垂直或近似垂直的通過(guò)物鏡照射到樣品表面，經(jīng)樣品表面反射回物鏡使其成像。  

暗視場(chǎng)照明方式與明視場(chǎng)不同的地方在于，在金相顯微鏡視場(chǎng)區(qū)呈現(xiàn)暗背景，明視場(chǎng)的照射方式為垂直或垂直入射，而暗視場(chǎng)的照射方式為通過(guò)物鏡以外的周圍斜射照明樣品，樣品就會(huì)對(duì)照射光線起到散射或反射的作用，經(jīng)過(guò)樣品散射或反射的光線進(jìn)入物鏡使樣品成像。暗視場(chǎng)觀察，可將在明視場(chǎng)下不易觀察的無(wú)色，細(xì)小的晶體或者顏色較為淺淡的細(xì)小纖維，在暗視場(chǎng)清楚觀察。  

2、偏振光、干涉  

    光是一種電磁波，而電磁波是一種橫波，只有橫波才有偏振現(xiàn)象。其定義為電矢量相對(duì)于傳播方向以一固定方式震動(dòng)的光。  

    光的偏振現(xiàn)象可以借助于實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行檢測(cè)。取兩塊相同的偏振片A、B，將自然光先通過(guò)塊偏振片A，此時(shí)自然光也變成為偏振光，但因?yàn)槿搜蹮o(wú)法辨別所以就需要第二塊偏振片B。將偏振片A固定，偏振片B放置于與A同一水平面，轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片B，即可發(fā)現(xiàn)透射光的強(qiáng)度隨著B的轉(zhuǎn)動(dòng)而出現(xiàn)周期性的變化，每轉(zhuǎn)90°光強(qiáng)度會(huì)從大逐漸減弱至暗，接著再轉(zhuǎn)動(dòng)90°光強(qiáng)度會(huì)從暗逐漸增強(qiáng)到亮，故將偏振片A叫做起偏器，偏振片B叫做檢偏器。  

    干涉即為兩列相干波（光）在相互作用區(qū)疊加是產(chǎn)生的光強(qiáng)度加強(qiáng)或減弱現(xiàn)象。光的干涉主要分為雙縫干涉和薄膜干涉。雙縫干涉為兩個(gè)獨(dú)立的光源發(fā)出的光不是相干光,雙縫干涉的裝置使一束光通過(guò)雙縫后變?yōu)閮墒喔晒?在光屏上相通形成穩(wěn)定的干涉條紋。在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,光屏上某點(diǎn)到雙縫的路程差為半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍時(shí)，該點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋；光屏上某點(diǎn)到雙縫的路程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí),該點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋為楊氏雙縫干涉。薄膜干涉為讓一束光經(jīng)薄膜的兩個(gè)表面反射后,形成的兩束反射光產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象叫薄膜干涉。在薄膜干涉中，前、后表面反射光的路程差由膜的厚度決定,所以薄膜干涉中同一明條紋（暗條紋）應(yīng)出現(xiàn)在膜的厚度相等的地方。由于光波波長(zhǎng)極短,所以薄膜干涉時(shí)，介質(zhì)膜應(yīng)足夠薄，才能觀察到干涉條紋。  

3、微分干涉襯度DIC  

    DIC利用的是偏振光原理，透射式DIC金相顯微鏡主要有四個(gè)特殊的光學(xué)組件：起偏振鏡、DIC棱鏡Ⅰ、DIC棱鏡Ⅱ和檢偏振鏡。起偏振鏡直接裝在聚光系統(tǒng)的前面，使光線發(fā)生線性偏振。在聚光器中安裝DIC棱鏡，此棱鏡可將一束光分解成偏振方向不同的兩束光（x和y），二者成一小夾角。聚光器將兩束光調(diào)整成與金相顯微鏡光軸平行的方向。初兩束光相位一致，在穿過(guò)標(biāo)本相鄰的區(qū)域后，由于標(biāo)本的厚度和折射率不同，引起兩束光發(fā)生了光程差。在物鏡的后焦面處安裝了DIC棱鏡Ⅱ，它把兩束光波合并成一束。這時(shí)兩束光的偏振面（x和y）仍然存在。后光束穿過(guò)第二個(gè)偏振裝置，即檢偏振鏡。在光束形成目鏡DIC影像之前，檢偏振鏡與偏光器的方向成直角。檢偏振鏡將兩束垂直的光波組合成具有相同偏振面的兩束光，從而使二者發(fā)生干涉。x和y波的光程差決定著透光的多少。光程差值為0時(shí)，沒(méi)有光穿過(guò)檢偏振鏡；光程差值等于波長(zhǎng)一半時(shí)，穿過(guò)的光達(dá)到大值。于是在灰色的背景上，標(biāo)本結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出亮暗差。為了使影像的反差達(dá)到佳狀態(tài)，可通過(guò)調(diào)節(jié)DIC棱鏡Ⅱ的縱行微調(diào)來(lái)改變光程差，光程差可改變影像的亮度。調(diào)節(jié)DIC棱鏡Ⅱ可使標(biāo)本的細(xì)微結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出正或負(fù)的投影形象，通常是一側(cè)亮，而另一側(cè)暗，這便造成了標(biāo)本的人為三維立體感。