Mikroskopy polaryzacyjne ujawniają ukryte struktury mikroskopowe

Standardowe mikroskopy optyczne wykorzystują światło widzialne do oświetlenia próbek, a systemy soczewek do powiększania obrazów do obserwacji mikroskopijnych obiektów.Jest skuteczny w badaniu cech powierzchni, takich jak morfologia komórek lub struktury bakterii., instrumenty te nie mogą ujawniać architektury wewnętrznej ani właściwości optycznych.

W przeciwieństwie do konwencjonalnych modeli, mikroskopy polaryzujące wykorzystują polaryzowane światło do badania właściwości optycznych materiałów.Technologia ta opiera się na charakterze fal elektromagnetycznych światła, gdzie zwykłe światło zawiera losową oscylację pola elektrycznego., podczas gdy polaryzowane światło ogranicza wibracje do określonych płaszczyzn.

Instrument ten osiąga ten cel poprzez dwa kluczowe elementy:polaryzator (filtrujący światło w jedną płaszczyznę wibracyjną) i analizator (wykrywający zmiany polaryzacji po interakcji światła z próbką).

Pozycjonowane pomiędzy źródłem światła a próbką, polaryzatory działają jak filtry optyczne, które przekazują tylko światło wibrujące w określonych kierunkach.Powszechne typy obejmują polaryzatory z kryształów dikroicznych (wykorzystujące minerały takie jak turmalina), polaryzatory foliowe (wielowarstwowe cienkie folie) i polaryzatory sieciowe (równoległe druty metalowe).

Ten wtórny element polaryzujący, umieszczony pomiędzy obiektywem a okularem, zwykle jest ustawiony prostopadle do polaryzatora.Kiedy próbki anizotropowe zmieniają stan polaryzacji światła (poprzez rotację lub rozkład), analizator wykrywa te zmiany, umożliwiając analizę strukturalną.

Prawdziwa moc mikroskopu ujawnia się podczas badania substancji anisotropowych/materiałów wykazujących właściwości zależne od kierunku.Anizotropowe kryształy wykazują unikalne zachowania optyczne:

Kiedy polaryzowane światło wchodzi do materiałów anisotropowych, dzieli się na dwa promienie poruszające się z różnymi prędkościami z różnymi kierunkami polaryzacji - efekt zwany dwustrumieniem.Dzieje się tak, ponieważ takie materiały posiadają wiele wskaźników załamania odpowiadających różnym ośom kryształoograficznym.

Gdy te oddzielone fale świetlne rekombinują się w analizatorze, ich różnice fazowe tworzą wzorce zakłóceń.

• Grubość kryształu ( wpływająca na długość ścieżki optycznej)
• Wskaźniki załamania ( wpływające na prędkość rozprzestrzeniania się światła)
• Orientacja (określenie trasy podróży światła)

Istotne dla analizy petrograficznej, mikroskopy polaryzujące pomagają geologom określić skład minerałów poprzez charakterystyczne liczby interferencji i wzorce wyginięcia.

Naukowcy wykorzystują tę technologię do badania dwustronnych struktur biologicznych, włókien kolagenowych, tkanek mięśniowych, kryształów moczowych, pomagających w diagnozach patologicznych i badaniach biomechanicznych.

Od analizy wyświetlaczy z ciekłych kryształów po badanie krystaliczności polimerów, instrumenty te umożliwiają precyzyjną charakterystykę właściwości optycznych i strukturalnych materiałów syntetycznych.

Standardowe procedury operacyjne obejmują:

1. Wyrównanie oświetlenia Köhler dla optymalnego kontrastu
2. Konfiguracja polaryzatora krzyżowego (przystosowanie ortogonalne)
3. Systematyczna rotacja etapu w celu obserwacji zmienności optycznych
4. Ostrożna interpretacja kolorów interferencji i pozycji zaniku

Choć są one potężne, mają ograniczenia: nie mogą skutecznie analizować materiałów izotropowych, wymagają preparatów cienkiego przecinka i wymagają interpretacji ekspertów.Nowe osiągnięcia mają na celu zwiększenie rozdzielczości za pomocą technik nadrozwijania, przyspieszyć prędkość obrazowania i poszerzyć zastosowania w nanotechnologii i naukach o środowisku.

To niezwykłe połączenie fizyki i optyki nadal oświetla wcześniej niewidzialne wymiary naszego świata, udowadniając, że czasami prawdziwe widzenie wymaga patrzenia w innym świetle.