偏光显微镜原理和应用的简单介绍
一、基本概念解释
1.自然光：普通光源（如日光、烛光、电灯）所发出的光，它是大量原子、分子发光的总和，其振动面不只限于一个固定方向而是在各个方向上分布的。
2.偏振光：自然光在穿过偏振片后，经过反射、折射、吸收后，其振动波被限制在一个方向上，其它方向振动的电磁波被大大削弱或消除。这种在某个确定方向上振动的光称为偏振光（见下图1）。
图1.偏振光的产生
3.起偏镜和检偏镜：通过一块偏振片（起偏镜）后的自然光虽然变成了偏振光，但由于人的眼睛没有辨别偏振光的能力，故无法察觉。所以还需要第二块偏振片（检偏镜）来帮助检测（见下图2，P为起偏镜，A为检偏镜）。起偏镜将产生偏振光，用于照亮样品，而检偏镜则将受测光线限定为折射光。
图2.起偏镜(P)和检偏镜(A)
4. 双折射现象: 一束入射光射入各向异性的晶体时，产生两束折射光（o光和e光）的现象。o光又叫做寻常光（ordinary ray），服从折射定律；e光叫做非寻常光（extraordinary ray），不服从折射定律。实验证明：o光和e光都是偏振光（图3）。
图3.双折射现象
二、偏光显微镜的原理
马吕斯定律：光线经过起偏镜后成为偏振光，设其强度为Io。经过检偏镜后，透射光的强度I=Iocos2θ，其中θ为入射光的偏振方向与检偏镜的透光轴的夹角。由此可知，当起偏器相对检偏器呈 90°，透射光的强度*小，这称为“暗位”。
原理：偏光显微镜的两个偏振滤光片互为90°，以获得所谓的“暗位”，此时视野是全黑的，如果样品在光学上表现为各向同性（单折射体），则无论怎样旋转载物台，视场仍是黑暗，这是因为起偏镜所形成的线偏振光的振动方向不发生变化，根据马吕斯定律，透射光的强度为0。如果样品具有双折射特性，则视野会变亮，这是由于从起偏镜射出的线偏振光进入双折射体后，产生振动方向不同的两种直线偏振光（o光和e光），当这两种光通过检偏镜时，由于e光并不服从折射定律，其与检偏镜偏振方向不是90°，所以可透过检偏镜，视野上就可以看到明亮的象。
图4. 偏光显微镜的原理
三、偏光显微镜的应用
1.生物领域：在生物体中，不同的纤维蛋白结构显示出明显的各向异性，使用偏光显微镜 得到这些纤维中分子排列的详细情况。如胶原蛋白、细胞分裂时的纺缍丝等。
2.各种生物和非生物材料鉴定：如淀粉性质鉴定、药品成分鉴定、液晶、DNA晶体等。
3.地矿分析：如种矿物及结晶体的分析。
4.医学分析：如结石、尿酸晶体检测、关节炎等。
5.材料显微组织的各项同性和异性等。
显微镜型号：Nikon Ci-POL偏光显微镜
物镜：20×物镜
样品：黑云母斜长角闪岩
