Science Based Art

Pokazałem ostatnio jak w prosty sposób można przerobić zwykły mikroskop jasnego pola na ciemne pole. Dziś zajmiemy się kolejną przeróbką, przerabiając ten sam układ na prosty mikroskop polaryzacyjny.

Mikroskop polaryzacyjny – zasada działania i zastosowanie.

Mikroskop polaryzacyjny to typ mikroskopu optycznego, znajdujący zastosowanie przy badaniu próbek wykazujących aktywność optyczną (anizotropowych). Mówiąc bardzo ogólnie, anizotropia, poza cieczami, gazami czy kryształami o kubicznej strukturze, jest charakterystyczna dla większości stałych substancji. Podstawowym elementem takiego mikroskopu jest para polaryzatorów, skrzyżowanych względem siebie pod kątem 90 stopni. Pierwszy z nich – zwany polaryzatorem – umieszczony jest zwykle tuż za źródłem światła, podczas gdy drugi – zwany analizatorem – znajduje się za obiektywem mikroskopu. Dzięki takiemu rozwiązaniu, przez próbkę przechodzi spolaryzowane liniowo światło. Jeżeli próbka nie wykazuje aktywności optycznej, zostaje ono pochłonięte przez analizator. Ten sam efekt można łatwo zaobserwować, dysponując dwoma filtrami polaryzacyjnymi: przykładając obydwa do siebie i obracając jednym z nich, w pewnej pozycji – gdy osie transmisji polaryzatorów są do siebie prostopadłe – następuje całkowite wygaszenie przechodzącego przez nie światła. Kiedy natomiast pomiędzy polaryzatorami znajdzie się ośrodek aktywny optycznie,  skręca on płaszczyznę polaryzacji światła umożliwjając jego transmisję przez analizator.

Na obrazku poniżej pokazane jest jak kryształy soli kuchennej (A, C) oraz cukru – sacharozy (B, D) zachowują się w jasnym polu (A, B) oraz w polaryzacji (C, D). Brak aktywności optycznej preparatu, jakim jest krystaliczna sól kuchenna powoduje, że spolaryzowane światło nie ulega skręceniu i w całości jest pochłaniane przez analizator. Inaczej zachowuje się sacharoza, która skręca światło, umożliwiając jego przepuszczenie przez analizator.

Ten typ mikroskopu znajduje ogromne zastosowanie w przemyśle szklarskim i włókienniczym, jest niezastąpiony przy badaniach geologicznych, w krystalografii, czy metalografii. Świetnie nadaje się też do badania ciekłych kryształów oraz wyznaczania ich przejść fazowych. Co ciekawe, oprócz analiz jakościowych, umożliwia również pomiary o charakterze ilościowym – np. wyznaczenia suchej masy komórek.

Jak zbudować?

Podobnie jak przy mikroskopie ciemnego pola, o którego budowie pisałem już poradach, jest to sprawa wybitnie prosta. Sprowadza się do umieszczenia dwóch filtrów polaryzacyjnych  na drodze optycznej – jednego przed, a drugiego za próbką. Ja użyłem do tego dwóch starych polaryzacyjnych filtrów fotograficznych, umieszczając jeden z nich na podświetleniu, tuż pod kondensorem, drugi natomiast w tubusie, pomiędzy obiektywem a okularem (lub aparatem).  Na zdjęciu analizator schowany jest wewnątrz adaptera, pomocnego przy sprzęganiu mikroskopu z aparatem.

Może cały układ nie wygląda tak przepięknie jak najnowsza seria polaryzacyjnych Eclipse’ów Nikona, ale do domowych zabaw wystarcza w zupełności. Więcej przykładów znajdziecie w tych postach