锥偏光镜是锥偏光显微镜的简称。在正交偏光镜的基础上,旋上聚光镜、换上高倍物镜、加上勃氏镜(或去掉目镜)即完成了锥偏光镜的装置。
加入聚光镜的目的,是使透出下偏光镜的平行偏光束高度聚敛,形成锥形偏光束,并使锥形的顶点正好在薄片的底面,以倒锥形光束进入矿片。从锥形光束的纵切面(平行光锥对称轴的切面)上看,外倾斜角度愈大的光束,经过矿片的距离(s)愈大;从横切面(垂直光锥对称轴的切面)上看,光束呈同心圈层状(图5-1),除中央一束光波是垂直入射矿片外,其余各光波都是倾斜入射矿片的,且各圈层距中心距离相等,则光束倾角相等。但无论如何倾斜,其振动方向在薄片平面上的投影方向总是与PP平行的。
偏光显微镜下观察到的矿物光学性质,是垂直光波传播方向的切面所显示的光学性质。由于锥形偏光从不同的方向入射矿片,就会在同一矿片中同时观察到不同方向切面的光学性质。如在锥偏光镜下就能同时观察到不同方向切面的消光和干涉现象。这些方向不同,且方向连续过渡变化的所有切面的消光和干涉现象形成的整体图形就称为干涉图(Interference figure)。换用高倍物镜就是为了接纳较大范围的锥形光波,以观察到范围较大、图形较完整的干涉图(图5-2)。
图5-1 聚光镜形成的锥形聚敛光束
(引自李德惠,1993)
(A)立体图;(B)剖面图
d.薄片厚度;s.光在薄片中通过的距离
图5-2 不同放大倍数的物镜观察到的不同范围干涉图
(引自李德惠,1993,修改)
如第四章第三节所述,光波干涉作用的发生是由于透出上偏光镜的偏光符合相干波的必备条件,因此干涉图形成于上偏光镜的表面(上方)。由于上偏光镜距目镜较远,干涉图位于目镜两倍焦距之外,装上目镜只能在目镜上方看到一个缩小的实像(非常小!看不清图像结构),既看不到放大的虚像,也看不到上偏光镜表面的干涉图实像。要想看到上偏光镜表面的干涉图实像,就得去掉目镜。看到的干涉图实像虽小,但非常清晰,足以满足鉴定的需要。不过,卸、装目镜较麻烦,对初学者不提倡。要想在不去掉目镜的情况下看到干涉图像,必须在目镜一倍焦距之内有一个干涉图实像。一般的做法是在上偏光镜和目镜之间设置一个凸透镜,通过该透镜将上偏光镜表面的干涉图实像成像到目镜一倍焦距之内,这样通过目镜就可以看到一个放大的干涉图虚像。上偏光镜上方设置的这个透镜就叫勃氏镜(Bertrand lens)。由此可见,加入勃氏镜的目的,是为了将干涉图实像成像到目镜一倍焦距之内,以在不去掉目镜的情况下看到一个放大的干涉图虚像。(www.xing528.com)
这里要指出的是,国内外出版的一些晶体光学书中,将干涉图实像画在物镜之上、上偏光镜之下的位置上,这是不正确的,因为:①干涉图是光波干涉结果产生的,而光波的干涉作用发生于上偏光镜之上,在其下方不可能形成干涉图;②如果在上偏光镜下方有干涉图像,则去掉上偏光镜也应能看到它,但实际上,去掉上偏光镜,干涉图随之消失,说明其下方并没有干涉图实像。
观察干涉图的操作中应注意下列事项:
(1)寻找切面之前要校正好显微镜,不仅要校正好中、低倍物镜中心,而且要校正好高倍物镜中心,还要校正好聚光系统中心。
(2)换用高倍物镜之前,用中、低倍物镜寻找切面,将选定的切面置于视域中心。
(3)物镜转盘上的不同放大倍数的物镜,其准焦位基本上是一致的,换上高倍物镜之前不必下降物台,换上之后只要稍微微调物台即可看清切面物像。但换上高倍物镜之前一定要检查薄片的盖玻片是否朝上。若盖玻片朝下,因高倍物镜工作距离很短,换上高倍物镜时,高倍物镜镜头会触及载玻片,强行换上会冲破薄片、磨损镜头!
(4)应在较低处旋上聚光镜,待旋上后再缓缓升高,使它尽量靠近薄片底面,但勿与薄片相碰。
(5)推入勃氏镜时动作要轻,以免移动薄片。
(6)看完干涉图后要及时换回中倍或低倍物镜,去掉勃氏镜。
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