Il microscopio polarizzante viene solitamente utilizzato nei campi della scienza dei materiali e della geologia per identificare i minerali in base alle loro caratteristiche e colori di rifrazione. In biologia, il microscopio polarizzante viene generalmente utilizzato per identificare o immaginare strutture birifrangenti come cristalli o per le particelle di cellulosa e amido di immagine nelle pareti cellulari vegetali.
La birifrangenza è la chiave del microscopio polarizzante.
Gli oggetti birifrangenti hanno la proprietà di dividere un singolo raggio di luce in due diversi raggi mediante rifrazione. I materiali birifrangenti includono materiali con strutture molecolari altamente ordinate, come cristalli di nitruro di calcite o boro. Anche i campioni biologici (come cellulosa o amido) sono birifrangenti. La combinazione di birifrangenza e luce polarizzata linearmente può essere utilizzata per l'osservazione del microscopio, che può realizzare l'interferenza di due diversi raggi di luce, producendo così effetti di colore, come alone e luminescenza strutturale.
- Allineamento e percorso del raggio del microscopio polarizzante
Il microscopio ottico ordinario necessita di almeno due componenti aggiuntivi per realizzare l'osservazione del microscopio ottico polarizzato. Per rilevare la birifrangenza, la luce polarizzata linearmente deve essere utilizzata per l'illuminazione. Pertanto, due filtri polarizzanti devono essere inseriti nel percorso del raggio del microscopio. La luce polarizzata viene generata dal polarizzatore per illuminare il campione e il secondo filtro polarizzante (chiamato analizzatore) limita la luce rilevata alla luce rifratta.
I filtri di polarizzazione devono essere ad un angolo di 90 tra loro per raggiungere la cosiddetta "posizione tutto nero". Quando il filtro di polarizzazione è impostato in questa posizione, nessuna luce entrerà nella fotocamera o nell'occhio e l'immagine sarà scura. Impostare su "All Black" è un passo importante del microscopio polarizzante, perché può garantire che solo la luce il cui piano di polarizzazione cambia a causa del campione sia visibile.
Figura 1: Principio del microscopio di polarizzazione: la luce non polarizzata è polarizzata dal polarizzatore 1. Dopo aver attraversato il polarizzatore 1, la luce è focalizzata sul campione dal condensatore. Se il campione è birifrangente o ha una struttura birifrangente, il piano di polarizzazione di alcuni raggi sarà distorto da 90 (indicato dalla linea rossa nello schizzo). L'immagine del campione è amplificata dalla lente oggettiva e colpisce il polarizzatore 2. Se il polarizzatore 2 è attorcigliato di 90 gradi rispetto al polarizzatore 1 (la cosiddetta "posizione scura"), solo la luce la cui polarizzazione cambia dopo aver attraversato il campione birefringente può raggiungere il occiano o essere vista dall'osservatore. Pertanto, solo cambiando la struttura della luce polarizzata può essere visibile.
- Polarizzatore e analizzatore
Quando la luce passa attraverso il primo filtro polarizzante, viene generata la luce polarizzata linearmente. Se la luce polarizzata linearmente passa attraverso un materiale birifrangente sul piano di polarizzazione corretto, verrà rifratta e divisa in due travi e il piano di polarizzazione di alcune travi verrà ruotato di 90. Se il secondo polarizzatore (analizzatore) è allineato correttamente (cioè 90 gradi rispetto al primo filtro polarizzatore), la light di polarizzatore (analizzatore) è allineato correttamente (analizzatore è correttamente allineato (analizzatore è correttamente allineato (analizzatore). Pertanto, solo i materiali birifrangenti possono produrre immagini nel microscopio di polarizzazione.
Figura 2: la luce emessa dalla luce solare o dalla lampadina non è polarizzata, cioè le onde elettromagnetiche oscilleranno in tutte le direzioni. Se la luce non polarizzata passa attraverso il polarizzatore 1, produrrà luce con polarizzazione definita, in questo esempio, luce polarizzata verticalmente. Se questa luce polarizzata è irradiata sul polarizzatore 2 e il polarizzatore 2 ruota di 90 gradi, nessuna luce passa attraverso. Pertanto, questi due polarizzatori sono nella cosiddetta "posizione scura", perché la luce non può più essere vista dopo aver attraversato il secondo polarizzatore.
È importante che l'asse di polarizzazione del materiale birifrangente da rilevare sia sullo stesso asse di polarizzazione della luce generata dal primo polarizzatore. Pertanto, molti microscopi di polarizzazione sono dotati di piattaforme rotanti per garantire che il piano di polarizzazione dell'oggetto sia facilmente allineato con il piano di polarizzazione del primo filtro di polarizzazione. Vari accessori possono essere utilizzati per l'applicazione speciale del microscopio polarizzante.
L'obiettivo Bertrand può essere usato per osservare conicamente il modello di cristallo focalizzato dal foro posteriore della lente oggettiva. Inoltre, possono essere utilizzate piastre o compensatori di ritardo per l'analisi quantitativa dei campioni birifrangenti.
