光学显微分析.doc

光学显微分析 概述 15 世纪中叶, 斯泰卢蒂( Francesco Stelluti ) 利用放大镜, 即所谓单式显微镜研究蜜蜂,开始将人类的视角由宏观引向微观世界的广阔领域。此后,人们从简单的单透镜开始学会组装透镜具组,进而学会透镜具组、棱镜具组、反射镜具组的综合使用。约在 1590 年, 荷兰的詹森父子( Hans and Zacharias Janssen ) 创造出最早的复式显微镜。 17 世纪中叶, 物理学家胡克( R. Hooke )设计了第一台性能较好的显微镜,此后惠更斯( Christiaan Huygens )又制成了光学性能优良的惠更斯目镜,成为现代光学显微镜中多种目镜的原型, 为光学显微镜的发展作出了杰出的贡献。 19 世纪德国的阿贝( Ernst Abbe ) 阐明了光学显微镜的成像原理, 并由此制造出的油浸系物镜,使光学显微镜的分辨本领达到了 微米的理论极限,制成了真正意义的现代光学显微镜。目前, 光学显微镜已由传统的生物显微镜演变成诸多种类的专用显微镜,按照其成像原理可分为: ①几何光学显微镜: 包括生物显微镜、落射光显微镜、倒置显微镜、金相显微镜、暗视野显微镜等。②物理光学显微镜:包括相差显微镜、偏光显微镜、干涉显微镜、相差偏振光显微镜、相差干涉显微镜、相差荧光显微镜等。③信息转换显微镜:包括荧光显微镜、显微分光光度计、图像分析显微镜、声学显微镜、照相显微镜、电视显微镜等。在材料科学领域中, 大量的材料或生产材料所用的原料都是由各种各样的晶体组成的。不同材料的晶相组成直接影响到它们的结构和性质;而生产材料所用原料的晶相组成及其显微结构也直接影响着生产工艺过程及产品性能。因此对于各种材料及其原料的性能、质量的评价, 除了考虑其化学组成外, 还必须考虑它的晶相组成及显微结构。所谓显微结构就是指构成材料的晶相形貌、大小、分布以及它们之间的相互关系。 晶体光学基础 光的物理性质电磁波在空间的传播过程中, 电磁场振动垂直其传播方向, 因此光是横波, 即光波振动与传播方向垂直。电磁波的范围极为广泛, 包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线和γ射线等。它们的本质完全相同, 只是波长( 或频率) 不同而特性也不同。按照它们的波长大小依次排列便构成一个电磁波谱,如图 所示。从电磁波谱中可以看出, 可见光只是整个电磁波谱中波长范围很窄的一段, 其波长约为 3900 到 7700 埃。这一小波段电磁波能引起视觉、故称为可见光波。不同波长的可见光波作用在人的视 2-1 网膜上产生的视觉不一样, 因而产生各种不同的色彩。当波长由大变小时. 相应的颜色由红经橙、黄、绿、蓝、靛连续过渡到紫。各种颜色的大致波长范围如图 所示。通常所见的“白光”实质上就是各种颜色的光按一定比例混合成的混合光。图 电磁波谱根据光波的振动特点,光又可以分成自然光和偏光两种。所谓自然光就是从普通光源发出的光波, 如太阳光、灯光等。光是由光源中的大量分子或原子辐射的电磁波的混合波, 光源中的每一个分子或原子在某一瞬间的运动状态各不相同, 因此发出的光波振动方向也各不相同。因此自然光的振动具有两方面的性质: 一方面它和光波的传播方向垂直, 另一方面它又迅速地变换着自己的振动方向, 也就是说自然光在垂直于光的传播