Поляризационные микроскопы позволяют изучать прозрачные или полупрозрачные объекты в проходящем свете и непрозрачные неоднородные объекты в отраженном свете.
Данные микроскопы применяются в сфере геологии, минералогии, петрографии, биологии, медицине и материаловедении.
Поляризованный свет – это световые волны, электромагнитные колебания которых распространяются только в одном направлении.
Чтобы наблюдать явление поляризации света, нужно пропустить естественный свет через анизотропную среду, которая называется поляризатором и «отсекает» ненужные направления колебаний, оставляя определенное.
Поляризатор представляет собой поляризационный светофильтр (поляроид), принцип действия которого основан на явлении плеохроизма, т.е. через него проходят только лучи, поляризованные в одной плоскости, тогда как лучи с колебаниями в других плоскостях – поглощаются.
Важное и обязательное требование к поляризационному микроскопу – наличие оптики из высококачественного оптического стекла с высоким светопропусканием и отсутствием хроматических аббераций.
В зависимости от назначения поляризационные микроскопы можно разделить на группы по сферам применения:
1. Исследовательский поляризационный петрографический микроскоп проходящего света для изучения оптических свойств минералов, что в свою очередь, позволяет производить качественную и количественную диагностику горных пород угля, кристаллов. Конструкция поляризационного микроскопа должна включать поляризаторы (николи), преобразующие лучи света в плоскополяризованные. Наблюдения производят в поляризованном свете, при одном, или нескольких скрещенных николях.
Важными элементами конструкции поляризационного микроскопа являются рама с осветителем (светодиодным или галогеновым), конденсор с поляризатором, предметный круглый вращающийся толик, револьверная головка с поляризационными объективами, анализатор, тубус с окулярами. Также в конструкцию могут быть внесены компенсаторы.
Принцип работы заключается в следующем: поляризованный свет из поляризатора проходит через изотропное вещество без изменений, с колебаниями, которые лежат в плоскости поляризатора. Анализатор, повернутый в микроскопе на 90 градусов по отношению к поляризатору, эти колебания не пропускает. Все изотропные вещества (зерна, кристаллы, прозрачные клетки и др.) остаются при вращении столика микроскопа темными. При наблюдении образца с кристаллами при скрещенных николях возникает цветовой эффект – интерференционная окраска в яркие цвета. Интерфереционная окраска используется для приближенного определения величины двойного лучепреломления минерала, что является одной из важнейших характеристик при диагностике минералов. Для более точного определения величины двупреломления и порядка цветов интерференции используются специальные элементы конструкции микроскопа – компенсаторы (компенсационные пластинки и кварцевый клин), изменяющие разность хода интерферирующих волн и этим повышающие или понижающие интерференционную окраску минерала.
При двух николях определяется: величина двойного лучепреломления; оптическая ориентация минерала; состав минерала.
С одним николем (только поляризатор) изучаются: форма кристаллов, цвет и плеохроизм, величина относительных показателей преломления зерен минералов по рельефу, шагреневой поверхности.
2. Исследовательские поляризационные металлографические (рудные) микроскопы отраженного света используются в промышленности для изучения основных физических свойств минералов.
Конструктивная особенность рудного микроскопа заключается в наличии осветителя отраженного света, расположенного между рамой и тубусом. В данный элемент конструкции вносится вращаемый поляризатор для отраженного света.
Объектом исследования руд в отраженном свете служат полированные шлифы (аншлифы). Наблюдения в микроскопе производят в поляризованном свете, при одном, или при скрещенных николях. При изучении руд под микроскопом в отраженном свете очень большое значение имеет строго горизонтальное положение полированной плоскости шлифа, следовательно, правильная пробоподготовка образца имеет огромное значение в исследовании. Если исследуются прозрачные или полупрозрачные образцы, то применяются прозрачно-полированные шлифы, которые можно изучать как в проходящем свете (с помощью обычного петрографического метода), так и в отраженном.
Цвет минералов в отраженном свете под микроскопом служит одним из наиболее существенных диагностических признаков. Его различают по яркости (отражательная способность минерала) и по цвету (дисперсия отражательной способности).
Методика определения цвета рудных минералов в отраженном свете сводится к следующему: в полированном шлифе, поблизости от неизвестного минерала имеется минерал-эталон, то можно довольно точно определить не только его цвет, но и слабые оттенки исследуемого образца. Если в шлифе эталонного минерала нет, то одну из боковых сторон изучаемого шлифа и боковую сторону шлифа с минералом-эталоном пришлифовывают, прикладывают друг к другу и монтируют с помощью ручного пресса так, чтобы полированные поверхности обоих шлифов лежали в одной плоскости. Необходимо также, чтобы оба минерала попадали в поле зрения микроскопа. Далее происходит сравнение изучаемого минерала с минералом-эталоном, определяя цвет и яркость.
