Polarizačný mikroskop sa zvyčajne používa v oblasti materiálových vedy a geológie na identifikáciu minerálov podľa ich refrakčných charakteristík a farieb. V biológii sa polarizačný mikroskop zvyčajne používa na identifikáciu alebo obrazové dvojlomové štruktúry, ako sú kryštály, alebo na zobrazenie celulózy a častíc škrobu v rastlinných bunkových stenách.
Birefringencia je kľúčom polarizačného mikroskopu.
Dvojfringné objekty majú vlastnosť rozdelenia jedného lúča svetla na dva rôzne lúče lomom. Dvojlomové materiály zahŕňajú materiály s vysoko usporiadanými molekulárnymi štruktúrami, ako sú kryštály nitridu kalcitu alebo bóru. Biologické vzorky (ako je celulóza alebo škrob) sú tiež dvojnásobné. Kombinácia dvojlomu a lineárne polarizovaného svetla sa môže použiť na pozorovanie mikroskopu, ktoré môže realizovať interferenciu dvoch rôznych lúčov svetla, čím sa vytvára farebné účinky, ako je halo a štrukturálna luminiscencia.
- Zarovnanie a dráha lúča polarizačného mikroskopu
Bežný optický mikroskop potrebuje najmenej dve ďalšie komponenty, aby sa dosiahol pozorovanie polarizovaného svetelného mikroskopu. Na detekciu dvojlomu sa musí na osvetlenie použiť lineárne polarizované svetlo. Preto sa do lúča mikroskopu musia vložiť dva polarizačné filtre. Polarizované svetlo je generované polarizátorom na osvetlenie vzorky a druhý polarizačný filter (nazývaný analyzátor) obmedzuje detegované svetlo na lámané svetlo.
Polarizačné filtre musia byť v uhle 90 k sebe, aby sa dosiahli takzvanú „čiernu polohu“. Keď je polarizačný filter nastavený v tejto polohe, žiadne svetlo nevstúpi do fotoaparátu alebo okulára a obrázok bude tmavý. Jeho nastavenie na „všetku čiernu“ je dôležitým krokom polarizačného mikroskopu, pretože môže zabezpečiť, aby sa viditeľne zmenila iba svetlo, ktorého polarizačná rovina sa zmenila.
Obrázok 1: Princíp polarizačného mikroskopu: Nepolarizované svetlo je polarizované polarizátorom 1. Po prechádzaní polarizátorom 1 sa svetlo zameriava na vzorku kondenzátorom. Ak je vzorka dvojnásobná alebo má dvojlomovú štruktúru, polarizačná rovina niektorých lúčov bude zdeformovaná 90 (označená červenou čiarou v náčrte). Obrázok vzorky je zosilnený objektívom objektívu a zasiahne polarizátor 2. Ak je polarizátor 2 skrútený o 90 stupňov v porovnaní s polarizátorom 1 (tzv. „Temná poloha“), iba svetlo, ktorého polarizácia sa zmení po prejdení polarovacou vzorkou cez okúzlenie alebo kameru a je vidieť pozorovateľom. Preto môže byť viditeľná iba zmenou štruktúry polarizovaného svetla.
- Polarizer a analyzátor
Keď svetlo prechádza prvým polarizačným filtrom, generuje sa lineárne polarizované svetlo. Ak lineárne polarizované svetlo prechádza cez dvojlomový materiál na správnej polarizačnej rovine, bude sa lomí a rozdelí sa na dva lúče a polarizačná rovina niektorých lúčov sa otočí o 90. Ak bude druhý polarizátor (analyzátor) zarovnaný správne (tj 90 stupňov relatívne k prvému polarizačným filtrom), prešlo refakovaným svetlom). Preto v polarizačnom mikroskope môžu vytvárať obrazy iba dvojnásobné materiály.
Obrázok 2: Svetlo emitované slnečným žiarením alebo žiarovkou je nepolarizované, to znamená, že elektromagnetické vlny budú oscilovať vo všetkých smeroch. Ak nepolarizované svetlo prechádza polarizátorom 1, vytvorí svetlo s definitívnou polarizáciou, v tomto príklade vertikálne polarizované svetlo. Ak je toto polarizované svetlo ožarované na polarizátore 2 a polarizátor 2 sa otáča o 90 stupňov, neprechádza žiadne svetlo. Preto sú tieto dva polarizátory v takzvanej „tmavej polohe“, pretože svetlo už nie je možné vidieť po prechode druhým polarizátorom.
Je dôležité, aby sa polarizačná os dvojlomového materiálu detegovala na rovnakej osi polarizácie ako svetlo generované prvým polarizátorom. Preto je mnoho polarizačných mikroskopov vybavené rotujúcimi plošinami, aby sa zabezpečilo, že polarizačná rovina objektu je ľahko zarovnaná s polarizačnou rovinou prvého polarizačného filtra. Na špeciálnu aplikáciu polarizačného mikroskopu je možné použiť rôzne príslušenstvo.
Objektív Bertrandu sa môže použiť na konicínske pozorovanie kryštálového vzoru zaostreného zadným otvorom objektívnej šošovky. Okrem toho sa na kvantitatívnu analýzu dvojlomových vzoriek môžu použiť retardačné dosky alebo kompenzátory.
