光学显微镜观察方式大盘点：偏光

光学显微镜观察方式大盘点：偏光

偏光观察方式（Polarization，简称Pol）是利用光的偏振特性对具有双折射性物质进行研究鉴定的重要方法，被广泛应用于矿物、化学、生物学和植物学等领域。本文将详细介绍偏光观察的原理、关键部件、成像特点及其在不同领域的具体应用。

偏光观察方式的基本概念

自然光经过反射、折射、双折射及吸收等作用，可得到只在一个方向上振动的光波，这种光波称为“偏光”或“偏振光”。偏光观察方式就是利用光的偏振特性对具有双折射性物质进行研究鉴定，被广泛地应用在矿物、化学、生物学（如鉴定骨骼、牙齿、胆固醇、神经纤维、肿瘤细胞、横纹肌和毛发等）和植物学等领域。

偏光观察下的尼群地平

成像原理

光的偏振

晶体在光学性质上具有双折射性，也称各向异性，即光线在通过晶体时，分解成两种振动方向互相垂直且传播速度不等的偏光，如上图光经过晶体（双折射体）后，被分解成A光和B光两个偏振光，他们方向相互垂直，但相位不同，其差异与双折射体厚度相关。

方解石双折射现象演示

矿物、植物中的纤维、骨骼、牙齿、毛发、淀粉粒等诸多物质属于或含有晶体成体。以方解石演示，透过方解石看纸面上的“光”字，会出现o光和e光两个像，并且随着方晶石的旋转，o光的像不动，e光的像会绕着o光的像旋转。

关键部件

偏光显微镜有简易偏光和专业偏光的区别，简易偏光关键部件是起偏器和检偏器；专业偏光显微镜则还需要带刻度的旋转式载物台、补偿器、勃氏镜、无应力物镜 。

起偏器与检偏器

产生特定偏振方向的偏振光，偏振方向可调且带刻度。可以实现单偏光观察、正交偏光观察，用于判断淀粉等双折射晶体等应用。

带刻度的旋转式载物台

调整样品中心位置并旋转，记录偏振图像变化时的转动角度。可以实现正交偏光下的消光观察，矿片在正交偏光镜下呈现黑暗的现象称为消光，按旋转360°是否出现四次消光，可判断区分均质体矿片和非均质体矿片。

补偿器

主要有石膏、云母、石英等补偿器，用于改变光程等光学属性。生物体的双折射性通常比较弱，可以利用石膏补偿片或云母补偿片来增强进行镜检。

勃氏镜（Bertrand Lens）

勃特兰透镜在锥光观察时使用，用于形成干涉图，干涉图的形态因晶体的光性和切片方向而不同，可借以鉴别晶体的轴性、切片类型、光性符号等属性。必须搭配无应力物镜使用。

无应力物镜

一般物镜具有应力属性，会在锥光观察中产生干扰导致结果不准，因此锥光观察必须搭配无应力物镜。无应力物镜一般是专业偏光显微镜用，会有POL英文标记，有些厂商还会使用红色字体来跟一般物镜作区分。

成像特点

单偏光观察

单偏光下，晶体会因为偏光效应而出现干涉色，起偏检偏的角度变化，干涉色也会发生变化。主要观察矿物的形态、解理、颜色、突起、边缘、糙面、贝克线、色散效应等现象。

正交偏光观察

起偏检偏成90°时，样品从单偏光进入正交偏光状态，正交偏光图像特点，只有晶体会有光，其他非晶体会暗下去，类似荧光。主要观察矿物的消光，干涉色，延性，双晶等现象。

需要补充的是，正交偏光下不一定出现五颜六色的干涉色，初级干涉色是暗灰到黑白的，典型代表食盐。使用补偿器可以改变干涉色。

锥光观察

正交偏光下，将勃氏镜推入光路形成锥光观察的干涉图。干涉图是向中央汇聚的锥形光，不体现样品的形态，图案外观各异，但一定是对称的。

主要应用

生物学

观察细胞、组织、纤维等生物样品的微观结构，研究生物组织的生长、发育和病变过程。或在一些实验中监察实验情况，节省耗材的消耗。

地质学

用于观察矿物、岩石的内部结构，有助于识别矿物种类和分析岩石成因。

材料学

观察材料的偏光特性判断材料性质，对材料的研究和开发具有重要意义。

药物研究

观察药物晶型形成条件和不同晶型下的药物效果，药物晶型对溶出、生物利用度、安全性都有重要影响。

中药鉴定

偏光观察可以快速判别淀粉颗粒、导管结构等特征，帮助提升中药粉末鉴定的速度和准确性。