Microscopul polarizant este de obicei utilizat în domeniile științei și geologiei materialelor pentru a identifica minerale în funcție de caracteristicile și culorile lor de refracție. În biologie, microscopul polarizant este de obicei utilizat pentru a identifica sau a imagina structuri birefringente, cum ar fi cristale, sau pentru a imagina particule de celuloză și amidon din pereții celulelor vegetale.
Birefringența este cheia microscopului polarizant.
Obiectele birefringente au proprietatea de a împărți un singur fascicul de lumină în două fascicule diferite prin refracție. Materialele birefringente includ materiale cu structuri moleculare extrem de comandate, cum ar fi cristale de calcită sau nitrură de bor. Exemplarele biologice (cum ar fi celuloza sau amidonul) sunt, de asemenea, birefringente. Combinația de birefringență și lumina polarizată liniar poate fi utilizată pentru observarea microscopului, ceea ce poate realiza interferența a două fascicule diferite de lumină, producând astfel efecte de culoare, cum ar fi halo și luminiscență structurală.
- Alinierea și calea fasciculului microscopului polarizant
Microscopul optic obișnuit are nevoie de cel puțin două componente suplimentare pentru a realiza observarea polarizată a microscopului ușor. Pentru a detecta birefringența, lumina polarizată liniar trebuie utilizată pentru iluminare. Prin urmare, două filtre polarizante trebuie introduse pe calea fasciculului microscopului. Lumina polarizată este generată de polarizator pentru a ilumina proba, iar al doilea filtru polarizant (numit analizor) limitează lumina detectată la lumina refractată.
Filtrele de polarizare trebuie să fie într-un unghi de 90 la celălalt pentru a realiza așa-numita „poziție cu totul negru”. Când filtrul de polarizare este setat în această poziție, nicio lumină nu va intra în cameră sau ocular, iar imaginea va fi întunecată. Setarea acesteia la „All Black” este un pas important al microscopului polarizant, deoarece se poate asigura că numai lumina a cărei plan de polarizare se schimbă din cauza eșantionului este vizibil.
Figura 1: Principiul microscopului de polarizare: lumina nepolarizată este polarizată de polarizator 1. După trecerea prin polarizator 1, lumina este concentrată pe eșantion de către condensator. Dacă eșantionul este birefringent sau are o structură birefringentă, planul de polarizare al unor raze va fi distorsionat de 90 (indicat de linia roșie în schiță). Imaginea eșantionului este amplificată de obiectivul obiectiv și lovește polarizatorul 2. Dacă polarizatorul 2 este răsucit cu 90 de grade în comparație cu polarizatorul 1 (așa-numita „poziție întunecată”), doar lumina a cărei se schimbă polarizarea după trecerea prin eșantionul birefringent poate ajunge la ocular sau cameră și să fie văzută de observator. Prin urmare, numai prin schimbarea structurii luminii polarizate poate fi vizibilă.
- Polarizator și analizor
Când lumina trece prin primul filtru polarizant, se generează o lumină polarizată liniar. Dacă lumina polarizată liniar trece printr -un material birefringent pe planul de polarizare corect, acesta va fi refractat și împărțit în două fascicule, iar planul de polarizare al unora dintre fascicule va fi rotit cu 90. Dacă al doilea polarizator (analizor) va fi aliniat corect (adică 90 de grade în raport cu primul polarizator (anal). Prin urmare, numai materialele birefringente pot produce imagini la microscopul de polarizare.
Figura 2: Lumina emisă de lumina soarelui sau becul este nepolarizată, adică undele electromagnetice vor oscila în toate direcțiile. Dacă lumina nepolarizată trece prin Polarizer 1, va produce lumină cu polarizare definitivă, în acest exemplu, lumină polarizată vertical. Dacă această lumină polarizată este iradiată pe polarizatorul 2, iar polarizatorul 2 se rotește cu 90 de grade, nu trece lumină. Prin urmare, acești doi polarizatori se află în așa-numita „poziție întunecată”, deoarece lumina nu mai poate fi văzută după ce a trecut prin al doilea polarizator.
Este important ca axa de polarizare a materialului birefringent să fie detectată să fie pe aceeași axă de polarizare ca și lumina generată de primul polarizator. Prin urmare, multe microscopuri polarizante sunt echipate cu platforme rotative pentru a se asigura că planul de polarizare al obiectului este aliniat cu ușurință cu planul de polarizare al primului filtru polarizant. Diverse accesorii pot fi utilizate pentru aplicarea specială a microscopului polarizant.
Obiectivul Bertrand poate fi utilizat pentru a observa în mod conic modelul de cristal concentrat de gaura din spate a obiectivului obiectiv. În plus, plăcile de retard sau compensatoarele pot fi utilizate pentru analiza cantitativă a probelor birefringente.
