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奥林巴斯显微镜沃拉斯顿和诺马斯基棱镜的波前剪

2015-04-02  发布者:admin 

探索和渥拉斯顿诺马斯基棱镜 如何充当分光器分离或剪切的光的偏振光束分成穿过两个相干和正交分量,并与在微分干涉对比(DIC)显微镜检体的略微不同的区域进行交互。 这个交互式指南检查干涉平面在两个棱镜的类型的位置,以及如何面的位置可以与在一单个棱镜楔形改变光轴方向变化之间的差异。

教程初始化与一个标准的渥拉斯顿棱镜出现在窗口和线性(平面)偏振通过棱镜的底部部分以45度角入射的光的光束。 作为直线偏振波进入Wollaston棱镜的下部,它是分割(或剪切)成的取向相互垂直(正交)的两个彼此平面偏振分量。 之一波的被指定为普通(O)波和振动在垂直于棱镜的光轴的方向上,而另一个被称为非凡(E)的波平行于棱镜光轴振动方向。 普通的波阵面是由蓝柱表示,他们通过沃拉斯顿棱镜进步,和非凡的波阵面的特点是红色的吧。 此外,个别棱镜楔形的光轴是由在上楔的箭头(平行于浏览器窗口)中的下楔块,或靶心物镜(垂直于浏览器窗口)来表示。 干涉平面是用虚线表示。

为了操作的教程,使用棱镜位置滑块化合物棱镜平移来回(向左和向右)横跨入射偏振光束。 作为棱镜被移动到右侧,光束穿过下半棱镜更大的距离,从而影响新兴正常和非常波前之间的关系。 当棱镜被移动到左侧时,光束穿过在下部棱镜只有很短的距离,在遍历上楔块的较大部分。

平移棱镜类型滑块向左产生在光轴的在下部棱镜楔形的取向的改变,并且还变换化合物棱镜从沃拉斯顿到诺马斯基设计。 同时,干涉平面的位置从复合棱镜的中央区域移动时,第一到上楔块,并最终到棱镜的外部。作为棱镜类型被改变时,普通和特殊的波前的轨迹被修改,以反映如何每个这些正交分量穿过棱镜。

渥拉斯顿棱镜由石英或方解石两种几何上相同楔(其是双折射的,或者双折射材料)切断的方式,它们的光学轴被取向当它们胶合在一起以形成棱镜垂直。 在DIC显微镜偏振片(定位在渥拉斯顿棱镜下方)是这样取向的线性偏振光进入棱镜以45度角相对于所述两块双折射棱镜半部的光轴。

每个经剪切的波前的经历而变化的渥拉斯顿棱镜的组合物略微不同的折射率。 由石英制成,这是一种正性单轴晶体的棱镜,显示的0.6%的数量级上的折射率差。 因为通过晶体的波的传播速度是成反比的折射率,每个波行进在一个稍微不同的速度。 在石英,普通射线行进比异常波更快由于稍低的折射率 可替代地,在负性单轴晶体(例如方解石),则异常波经历低的折射率和传播比普通波更快。

在该教程中,每个波前由或蓝色(普通)或红色(特别)栏表示,如前面所讨论。 由于虚拟沃拉斯顿棱镜在本教程是由石英,普通波(蓝条)过程通过晶体在更高的速度并不比异常波(红色条)的下部。 当海浪遇到居住在渥拉斯顿棱镜内部的胶合表面上,它们在去角波分裂和每一波需要稍微不同的过程中由于折射界面处。 此外,渥拉斯顿棱镜的结晶轴的方向反转在边界的折射率的差异,从而导致普通波成为异常波,因为它进入棱镜的上部。 类似的情况发生的异常波,这颠倒的角色,成为普通的浪潮。 这一概念体现在教程的变化波前条的颜色为每一波遇到胶结棱镜交界处(蓝波成为红波,反之亦然)。

当的教程初始化时,入射偏振光波进入Wollaston棱镜的下部中央部分,并转移到一个普通和特殊的波前。 作为波穿过棱镜的下部,普通波前(蓝色条)前进朝向接合边界比非凡的波前(红色条)更快。 穿过边界和扭转身份后,非凡的波阵面(这原本是普通的波阵面)减慢而普通的波阵面(原非凡的波前)上涨速度。 最终,在普通的波前进到与非凡波前相同的位置,并同时从沃拉斯顿棱镜的上表面两者出现零路径差。 因为每个波前遇到一个相同的折射率(空气中)在离开棱镜,两个波在相同的速度行驶的道路上的标本。

为了修改该剪切波之间的光程差,渥拉斯顿棱镜可以在垂直的方向上,该入射偏振光束使用 Prism 位置滑动的移位。 当滑块被转换到左边,渥拉斯顿棱镜也移动到左侧,减小通过棱镜的由波前下部行进的距离。 在这种情况下,普通的波前不前进到一个显著程度以上的非凡的波前的接合边界遇到之前。 在逆转在棱镜的上部波前身份,新普通波前进展比非凡波前更快第一射出棱镜表面。 这创建了可以通过调节渥拉斯顿棱镜的位置而变化的光程差。 或者,当棱镜被滑块向右移动,普通波前进到一个相当大的程度相对于棱镜的下部的非凡的波前。 当所述边界被碰到,只有很短的距离为每个波离开棱镜之前行进。 在这种情况下,新的非凡的波前(先前在下部棱镜部的普通波前)遥遥领先普通波前和首次遭遇所述沃拉斯顿棱镜的上表面上。 最终结果是光程差是所述一个时,沃拉斯顿棱镜偏移到左侧展示的对面。

该诺马斯基棱镜,就像一个沃拉斯顿棱镜,包括在斜边胶合在一起的两个光学石英楔子。 一楔形的是相同的一个常规渥拉斯顿石英楔并具有光轴方向平行于棱镜的表面上。 然而,第二楔通过切割石英晶体在该光轴倾斜取向相对于所述棱镜的平表面这样的方式进行修改。 当楔形件相结合以形成一个双折射棱镜化合物,焦平面(与干涉条纹时产生偏振光通过棱镜传递)的棱镜板外在于,如上所述,并如图1所示。这种效应的发生是因为剪切现在只需发生在空气 - 石英界面(图1(b)),并且在折射石英楔之间的界面会使剪切波前会聚在棱镜之外的一个交叉点。 的诺马斯基棱镜 焦平面的实际位置可以通过改变光轴的倾斜角在所述第二石英楔用来构造棱镜(使用在教程的棱镜类型的滑块)进行调整的范围内几毫米。

虽然诺马斯基棱镜被广泛用作在现代微分干涉对比显微镜物镜棱镜,有较少的空间限制为聚光镜棱镜,它通常可以精确地内的开口面放置。 因此,常规的渥拉斯顿棱镜有时可以插入显微镜聚光,但在许多情况下,利用诺马斯基棱镜代替。 当利用诺马斯基棱镜被用在聚光镜中,棱镜的设计,以产生一个位于更接近于棱镜比那些用于与物镜的使用构成一个干涉平面。 其结果是,除了被安装在具有不同几何形状的框架,在现代DIC显微镜发现两个诺马斯基棱镜被切割不同,不能互换。 总之,对于微分干涉显微镜,聚光镜棱镜(也称为次要的 , 辅助的 ,或补偿化合物棱镜)作为一个主分光镜剪切极化波前,而物镜棱镜( 委托人棱镜)重组分离的波和调节普通和特殊的波阵面之间的障碍程度。

剪切对于特定渥拉斯顿或诺马斯基棱镜度是由制造商设置,并且必须与该匹配光束组合棱镜,设在(有效)物镜后侧焦点面的重合。 每个剪切对光线将穿过聚光镜和由透镜元件被折射,使得两束行进相互平行,因为它们离开聚光镜和穿过试样。 该光束由一个非常小的距离,该距离的物镜的分辨率下实际分离(光束分离或剪切距离,通常在0.15和0.6微米之间的范围,是在教程大大夸大)。

因为单独的光束被剪切由渥拉斯顿或诺马斯基棱镜之前来自于同一来源,它们是一致和能力的干扰。 离开聚光镜之后,剪切光束通过试样,这往往导致所述两束由于局部折射率和厚度变化量之间的光程差的紧密相邻的区域。 光束离开所述样品是由物镜所捕获,并在后侧焦点面,在这里的第二沃拉斯顿或诺马斯基棱镜被策略性地放置于重新组合的光束到一个共同的路径带入焦点。 成对的光束,还是偏振和定向与振动方向是垂直的,下一个穿过第二偏振器( 分析器 )。 该分析仪具有一个交叉相对于所述第一偏振器和定向于45度角,以离开第二棱镜的光束的偏振平面。 光束振动在分析仪的偏振平面的组件能够重新组合和干涉,以形成由一个传统的或CCD照相机系统中的显微镜目镜观察或拍摄到的图像。