偏光顯微鏡中偏振光下透明物相的特殊光學(xué)效應(yīng)

1. 顯示透明度及色彩

金屬的組成相是不透明的，在偏振光下只能靠金屬磨面的反射規(guī)律觀察與鑒別。而另有透明物相在偏振光下易于觀察的原因可由圖2說(shuō)明：當(dāng)試樣被線偏振光照明時(shí)，從平滑外表面反射的光線仍為線偏振光，不能通過(guò)處于正交位置的檢偏鏡，呈現(xiàn)黑暗；但在透明物相處光線既在外表面反射，又在透明物相內(nèi)折射，折射至透明物相與基體界面處產(chǎn)生不規(guī)則的內(nèi)反射，因而改變了入射光的振動(dòng)方向，故通過(guò)檢偏鏡可觀察到物相的顏色與亮度，一些物相，如鋼或合金中的某些夾雜物是透明的，并有其固有顏色(又稱體色)。后者即屬我們所指的透明物相。下面以?shī)A雜物為例說(shuō)明其偏振光下的特殊光學(xué)效應(yīng)。

(1)各向同性體在偏振光下觀察到的顏色與暗場(chǎng)下一致，即為白光照明時(shí)，透射光所顯示的顏色一體色；

(2)各向異性透明物相在偏振光下觀察的顏色包括體色和表色。體色與不規(guī)則內(nèi)反射有關(guān)，表色與磨面反射時(shí)發(fā)生振動(dòng)面的旋轉(zhuǎn)有關(guān)。因此，只有在消光位置才能觀察到體色。

2．黑十字效應(yīng)與等色環(huán)

透明球狀?yuàn)A雜物在正交偏振光下可看到一個(gè)有趣的現(xiàn)象——呈現(xiàn)黑十字效應(yīng)：黑十字由相互垂直的兩條黑帶組成，十字交點(diǎn)位于物象中心。

當(dāng)一束線偏振光垂直投射在試樣表面時(shí)，入射光在球狀透明體與基體界面處發(fā)生內(nèi)反射，由于分界面為半球面，各方向的反射都有，因此仍有一定強(qiáng)度的光可通過(guò)正交位置的檢偏鏡。但有兩個(gè)方向是例外的，即與振動(dòng)面平行的入射面及與振動(dòng)面垂直的入射面，這兩個(gè)方位的反射光仍為線偏振光，不能通過(guò)正交位置的檢偏鏡。使球狀透明體呈現(xiàn)黑十字特征。

顯然，黑十字的方位是與正交位置的起偏鏡、檢偏鏡振動(dòng)方向相對(duì)應(yīng)的。此外，正交偏振光下還有一種特殊的光學(xué)效應(yīng)：在夾雜物的象上出現(xiàn)等色同心環(huán)。這是夾雜物內(nèi)外表面反射光之間產(chǎn)生等厚干涉引起的。當(dāng)利用自然光照明時(shí)也會(huì)看到同樣現(xiàn)象。

由黑十字效應(yīng)及同心環(huán)的成因可知：這兩種特殊的光學(xué)效應(yīng)只與物相(如夾雜物)是透明的、形狀為球形有關(guān)。形狀破壞，效應(yīng)消失；而與物相是否各向異性無(wú)關(guān)。