簡單介紹金相顯微鏡的各成像原理

1、明視場、暗視場  

    明視場是金相顯微鏡觀察樣品基本的一種觀察方式，在金相顯微鏡視場區呈現明亮的背景。其基本原理為，當光源垂直或近似垂直的通過物鏡照射到樣品表面，經樣品表面反射回物鏡使其成像。  

暗視場照明方式與明視場不同的地方在于，在金相顯微鏡視場區呈現暗背景，明視場的照射方式為垂直或垂直入射，而暗視場的照射方式為通過物鏡以外的周圍斜射照明樣品，樣品就會對照射光線起到散射或反射的作用，經過樣品散射或反射的光線進入物鏡使樣品成像。暗視場觀察，可將在明視場下不易觀察的無色，細小的晶體或者顏色較為淺淡的細小纖維，在暗視場清楚觀察。  

2、偏振光、干涉  

    光是一種電磁波，而電磁波是一種橫波，只有橫波才有偏振現象。其定義為電矢量相對于傳播方向以一固定方式震動的光。  

    光的偏振現象可以借助于實驗裝置進行檢測。取兩塊相同的偏振片A、B，將自然光先通過塊偏振片A，此時自然光也變成為偏振光，但因為人眼無法辨別所以就需要第二塊偏振片B。將偏振片A固定，偏振片B放置于與A同一水平面，轉動偏振片B，即可發現透射光的強度隨著B的轉動而出現周期性的變化，每轉90°光強度會從大逐漸減弱至暗，接著再轉動90°光強度會從暗逐漸增強到亮，故將偏振片A叫做起偏器，偏振片B叫做檢偏器。  

    干涉即為兩列相干波（光）在相互作用區疊加是產生的光強度加強或減弱現象。光的干涉主要分為雙縫干涉和薄膜干涉。雙縫干涉為兩個獨立的光源發出的光不是相干光,雙縫干涉的裝置使一束光通過雙縫后變為兩束相干光,在光屏上相通形成穩定的干涉條紋。在雙縫干涉實驗中,光屏上某點到雙縫的路程差為半波長的偶數倍時，該點出現亮條紋；光屏上某點到雙縫的路程差為半波長的奇數倍時,該點出現暗條紋為楊氏雙縫干涉。薄膜干涉為讓一束光經薄膜的兩個表面反射后,形成的兩束反射光產生的干涉現象叫薄膜干涉。在薄膜干涉中，前、后表面反射光的路程差由膜的厚度決定,所以薄膜干涉中同一明條紋（暗條紋）應出現在膜的厚度相等的地方。由于光波波長極短,所以薄膜干涉時，介質膜應足夠薄，才能觀察到干涉條紋。  

3、微分干涉襯度DIC  

    DIC利用的是偏振光原理，透射式DIC金相顯微鏡主要有四個特殊的光學組件：起偏振鏡、DIC棱鏡Ⅰ、DIC棱鏡Ⅱ和檢偏振鏡。起偏振鏡直接裝在聚光系統的前面，使光線發生線性偏振。在聚光器中安裝DIC棱鏡，此棱鏡可將一束光分解成偏振方向不同的兩束光（x和y），二者成一小夾角。聚光器將兩束光調整成與金相顯微鏡光軸平行的方向。初兩束光相位一致，在穿過標本相鄰的區域后，由于標本的厚度和折射率不同，引起兩束光發生了光程差。在物鏡的后焦面處安裝了DIC棱鏡Ⅱ，它把兩束光波合并成一束。這時兩束光的偏振面（x和y）仍然存在。后光束穿過第二個偏振裝置，即檢偏振鏡。在光束形成目鏡DIC影像之前，檢偏振鏡與偏光器的方向成直角。檢偏振鏡將兩束垂直的光波組合成具有相同偏振面的兩束光，從而使二者發生干涉。x和y波的光程差決定著透光的多少。光程差值為0時，沒有光穿過檢偏振鏡；光程差值等于波長一半時，穿過的光達到大值。于是在灰色的背景上，標本結構呈現出亮暗差。為了使影像的反差達到佳狀態，可通過調節DIC棱鏡Ⅱ的縱行微調來改變光程差，光程差可改變影像的亮度。調節DIC棱鏡Ⅱ可使標本的細微結構呈現出正或負的投影形象，通常是一側亮，而另一側暗，這便造成了標本的人為三維立體感。