偏光顕微鏡に関する知識の紹介
偏光顕微鏡とは、光学顕微鏡の光学系に偏光子や偏光子を挿入し、試料の異方性や複屈折を調べる顕微鏡です。偏光ミラーおよび偏光ミラーは、いずれも偏光板の偏光プリズムまたはニコルプリズムからなる。前者は光源と試料の間に設置され、後者は対物レンズとコンタクトレンズの間またはコンタクトレンズの上に設置されます。生体サンプルでは、筋線維、骨、歯は異方性を示し、デンプン顆粒、染色体、紡錘体は複屈折を示すため、組織細胞の化学研究に使用されます。光源は単一波長光を使用できます。金属組織、岩石、または結晶質の材料と比較して生体サンプルの複屈折は著しく弱いため、高感度の偏光板によって引き起こされる加算および減算現象を通じて干渉色が利用されることがあります。
1、自然光と偏光
光は横波（振動方向が伝播方向と垂直）に属する電磁波です。太陽光、ろうそくの光、蛍光灯、タングステンフィラメントランプなど、実際の光源はすべて自然光と呼ばれる光を発します。これらの光は、多数の原子や分子の発光の合計です。ある原子や分子が発する電磁波の振動方向は、ある瞬間では一定ですが、原子や分子ごとに発する振動の方向も異なり、その変化の周波数は非常に速いです。したがって、自然光は各原子や分子が発する光の総和であり、その電磁波振動の全方向の確率は等しいと考えることができます。
自然光は窓内の特定の物質を通過し、反射、屈折、吸収を経て、電磁波の振動波は一方向に限定され、他の方向の振動波は大幅に弱められるか消去されます。このように一定方向に振動する光を偏光といいます。偏光の振動方向と光波の伝播方向で構成される面を振動面といいます。
直線偏光、円偏光、楕円偏光
1. 直線偏光
直線偏光は、光の振動方向が同一面内にあるため、平面偏光とも呼ばれます。このような光は光の伝播方向から見ると振動方向が直線となるため、直線偏光または直線偏光とも呼ばれます。
2. 円偏光と楕円偏光
(1) 光の複屈折現象と結晶の光軸
光線が異方性結晶に入射すると、光線は異なる方向に伝播する 2 つの光線に分割されます。この現象を複屈折といいます。複屈折を受ける両方の光線は偏光です。これら 2 つの光線のうちの 1 つは常に光の屈折の法則に従い、入射方向を変えても伝播速度は変わりません。この光線は常光線と呼ばれ、o で表されます。もう一方の光線は屈折の法則に従いません。入射光の方向が変わると伝播速度も変わり、光の屈折率も異なります。この光線は異常光と呼ばれ、eで表されます。
異方性結晶では、複屈折が発生しない特定の特殊な方向が存在します。常光線と異常光線は同じ方向と速度で伝播し、これらの方向を結晶の光軸と呼びます。光軸が 1 つある結晶を一軸性結晶、光軸が 2 つある結晶を二軸性結晶といいます。二軸結晶の場合、複屈折後の両方の光線は非常に軽いです。
(2) ウェーブチップ
波長板は波長板と略され、光の偏光を変更またはテストするために使用できます。一軸性の結晶軸に沿って自然光が入射すると、複屈折は発生しません。結晶の光軸に垂直に入射したときに発生したo光とe光が元の入射方向に沿って伝播する場合、伝播速度と屈折率は異なり、伝播速度の差が最も大きくなります。薄膜を結晶の光軸と平行な方向に切断し、チップの表面が光軸と平面である場合、得られたチップを波動チップと呼びます。偏光が波長板の光軸に垂直に入射すると、波長板内で伝播方向は同じで伝播速度の異なるo光とe光が形成されます。
