材料研究方法(同名68)課件

第三章光學(xué)顯微分析前言

光學(xué)顯微分析的發(fā)展3.1人眼：人眼觀察物體的能力是有限的。一般的情況下，在25cm的明視距離內(nèi)，人眼只能分辨相距0.1-0.2mm的兩個物體。也就是說，當(dāng)兩個物體相距不到0.1mm的時候，人眼就會把它們看成是一個物體了。這個極限便稱為人眼的分辨本領(lǐng)。

第三章光學(xué)顯微分析前言13.2放大鏡：約在四百年前眼鏡片工匠們開始磨制放大鏡。當(dāng)時的放大鏡的放大倍數(shù)只有3—5x

3.3顯微鏡：1590年，荷蘭和意大利的眼鏡制造者造出類似顯微鏡的放大儀器。1673～1677年期間，胡克制成單組元放大鏡式的高倍顯微鏡19世紀(jì)70年代，德國人阿貝奠定了顯微鏡成像的古典理論基礎(chǔ)。1850年出現(xiàn)了偏光顯微術(shù)；1893年出現(xiàn)了干涉顯微術(shù)；1935年荷蘭物理學(xué)家澤爾尼克創(chuàng)造了相襯顯微術(shù)。3.2放大鏡：約在四百年前眼鏡片工匠們開始磨制放大鏡。2材料研究方法(同名68)課件3羅伯特·虎克制造的顯微鏡（1665）放大倍數(shù)：140倍

羅伯特·虎克制造的顯微鏡（1665）放大倍數(shù)：140倍4光學(xué)顯微鏡分類——幾何光學(xué)顯微鏡

生物顯微鏡、落射光顯微鏡、倒置顯微鏡、金相顯微鏡、暗視野顯微鏡等?！锢砉鈱W(xué)顯微鏡

相差顯微鏡、偏光顯微鏡、干涉顯微鏡、相差偏振光顯微鏡、相差干涉顯微鏡、相差熒光顯微鏡等?！畔⑥D(zhuǎn)換顯微鏡

熒光顯微鏡、顯微分光光度計、圖像分析顯微鏡、聲學(xué)顯微鏡、照相顯微鏡、電視顯微鏡等?！胤N光學(xué)顯微鏡

高溫顯微鏡、近場光學(xué)顯微鏡等。光學(xué)顯微鏡分類5一、晶體光學(xué)基礎(chǔ)光的波動性光的波粒二象性波動學(xué)說解釋晶體光學(xué)縱波橫波電磁波譜可見光：3900-7700埃

橫波與縱波一、晶體光學(xué)基礎(chǔ)光的波動性縱波橫波電磁波譜6電磁波譜電磁波譜72.自然光和偏振光——自然光：垂直于光的傳播方向振動，在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)的任意方向振動。

——偏振光：垂直于光的傳播方向振動，且只在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)的某一方向振動。2.自然光和偏振光8偏振光光的偏振現(xiàn)象可以借助于實驗裝置進(jìn)行觀察，P1、P2是兩塊同樣的偏振片。通過一片偏振片P1直接觀察自然光，透過偏振片的光變成了偏振光。如果我們把偏振片P1的方位固定，而把偏振片P2緩慢地轉(zhuǎn)動，就可發(fā)現(xiàn)透射光的強(qiáng)度隨著P2轉(zhuǎn)動而出現(xiàn)周期性的變化。通過偏振片的透射光，它的振動限制在某一振動方向上，我們把第一個偏振片P1叫做“起偏器”，第二個偏振片幫助我們辨別出偏振光，因此它也稱為“檢偏器”。偏振光光的偏振現(xiàn)象可以借助于實驗裝置進(jìn)行觀察，P1、P2是兩93.光的折射光的折射定律光的折射特點：（1）介質(zhì)中光傳播的速度愈大，則該介質(zhì)的折射率愈??；（Vi/Vr=Nr/Ni）。（2）光在真空中的傳播速度最大，n>1（3）同一介質(zhì)的折射率因所用光波波長而異（折射率色散）對于同一介質(zhì)，光波的波長與折射率成反比。3.光的折射光的折射特點：（1）介質(zhì)中光傳播的速度愈大，則104.光的吸收一束光線照射到物質(zhì)表面，一部分被反射，另一部分被透過，還有一部分被物質(zhì)吸收。光的吸收主要是光的波動能轉(zhuǎn)換為熱能等形式。光的吸收指數(shù)定律（Lambert吸收指數(shù)定律）

Ix=Iexp(-ax)其中，Ix為透過厚度為x的光強(qiáng)；I為入射光強(qiáng)；x為透入深度；a為比例常數(shù)。4.光的吸收一束光線照射到物質(zhì)表面，一部分被反射，另一11光的反射定律：反射光線與入射光線、法線在同一平面上，反射光線和入射光線分居法線的兩側(cè)，反射角等于入射角。5.光的反射AOBNθ1θ2AOBNAOBNAOBNθ1θ2θ1θ2θ1θ2平面鏡白紙平行光射到平面鏡上,反射光仍然是平行的,這種反射叫做鏡面反射.平行光照在白紙上,由于紙面凹凸不平,反射光就會射向各個不同的方向,這種反射叫做漫反射.光的反射定律：反射光線與入射光線、法線在同一平面上，反射光線12二、偏光顯微鏡二、偏光顯微鏡13鏡臂、鏡筒、鏡座、反光鏡、下偏光鏡、鎖光圈、聚光鏡、載物臺、物鏡、目鏡、上偏光鏡、勃氏鏡、粗調(diào)螺絲、細(xì)調(diào)螺絲、附件等

偏光顯微鏡的構(gòu)造1、目鏡，2、鏡筒，3、勃氏鏡，4、粗動手輪，5、微調(diào)手輪，6、鏡臂，7、鏡座，8、上偏光鏡，9、試板孔，10、物鏡，11、載物臺，12、聚光鏡，13、鎖光圈，14、下偏光鏡，15、反光鏡偏光顯微鏡的構(gòu)造1、目鏡，2、鏡筒，3、勃氏鏡，4、粗動手輪14鏡臂

反光鏡鏡座鏡臂反光鏡鏡座15下偏光鏡

鎖光圈聚光鏡下偏光鏡鎖光圈聚光鏡16載物臺游標(biāo)尺與彈簧夾鏡筒

載物臺鏡筒17物鏡放大倍數(shù)、數(shù)值孔徑（N.A）機(jī)械筒長、蓋玻璃厚度

10×/0.25160/0.17物鏡放大倍數(shù)、數(shù)值孔徑（N.A）18物鏡的分辨率:顯微鏡能分辨的最小距離，用D表示。顯微鏡的鑒別距離越小，分辨率越高。

光孔角:由標(biāo)本上一點發(fā)出的進(jìn)入物鏡最邊緣光線L和進(jìn)入物鏡中心光線之間的夾角。

數(shù)值孔徑：N.A=nsinθ。數(shù)值孔徑與顯微鏡的分辨率有密切關(guān)系，越短，NA越大，分辨率越高。物鏡的分辨率:顯微鏡能分辨的最小距離，用D表示。顯微鏡的鑒別19目鏡上偏光鏡勃氏鏡目鏡上偏光鏡勃氏鏡20附件

中心校正螺絲補(bǔ)色器（石膏試板、云母試板、石英楔）目鏡十字絲、微尺、方格網(wǎng)、物臺微尺、濾色片附件中心校正螺絲補(bǔ)色器目鏡十字絲、微尺、21三、反光顯微鏡研究不透明晶體的光學(xué)性質(zhì)。反光顯微鏡的構(gòu)造

鏡座、鏡臂、鏡筒、載物臺、物鏡、目鏡、調(diào)焦手輪、光源、視場光闌、孔徑光闌垂直照明器（半反光器、孔徑光闌、視域光闌等）三、反光顯微鏡研究不透明晶體的光學(xué)性質(zhì)。22反光顯微鏡反光顯微鏡23反光顯微鏡（金相顯微鏡）反光顯微鏡（金相顯微鏡）24垂直照明器的構(gòu)造

玻片反射器和棱鏡反射器玻片反射器：光強(qiáng)損失大，視域亮度較弱，有害反射較多，亮度均勻、分辨率較高。棱鏡反射器：光線損失較少，視域明亮，有害的干擾反射光少；明暗不均、分辨率下降垂直照明器的構(gòu)造25照明光源

低壓白熾燈金相顯微鏡的構(gòu)造和調(diào)節(jié)、使用調(diào)節(jié)光源、視場光闌、孔徑光闌、調(diào)焦照明光源26四、特殊顯微光學(xué)分析法特殊照明術(shù)明場照明術(shù)——金相顯微鏡中常用的照明方式?！饩€均勻照射到光片表面，視域中整個樣品表面明亮?！教构馄砻鎸⒋蟛糠止夥瓷浠匚镧R，凹陷部分則將光散射到物鏡外面，光片表面不同表面平整狀態(tài)及不同反射力和顏色等造成明暗反差和顏色反差?！讖焦怅@和視場光闌可充分發(fā)揮物鏡的分辨能力，并兼顧景深，獲得具有良好襯度光學(xué)圖像。四、特殊顯微光學(xué)分析法特殊照明術(shù)27暗場照明術(shù)

——由垂直照明器、暗視場聚光器、物鏡及環(huán)形光圈等部分組成?！谝晥龉怅@后面插入環(huán)形光闌，形成一個環(huán)形光束，經(jīng)物鏡外圍的拋物面反射鏡以大傾斜角投射到樣品表面?！教贡砻嫔系姆瓷涔饩€以極大傾斜角反射而不能進(jìn)入物鏡，在視域內(nèi)呈黑暗色?！锵嗟牧鸭y、凹陷部分、交界面及界線等部位上的部分散射光線有可能射入物鏡而呈現(xiàn)明亮色。造成了極明顯的明暗反差或顏色反差，可更好區(qū)分各種不同礦物。暗場照明術(shù)28斜光照明術(shù)——利用照明光線與顯微鏡光軸成某種角度傾斜照射到光片上以提高分辨率?！霉庠?、孔徑光闌、聚光鏡的調(diào)節(jié)和配合形成斜光照明，達(dá)到斜光照明效果。斜光照明術(shù)29熒光照明術(shù)——利用物質(zhì)的熒光現(xiàn)象研究材料的光學(xué)性質(zhì)?！獰晒猬F(xiàn)象和磷光現(xiàn)象。熒光現(xiàn)象：某些物質(zhì)在外部能量作用下能產(chǎn)生一定的發(fā)光現(xiàn)象，發(fā)光現(xiàn)象隨著外能消失而消失。磷光現(xiàn)象：某些物質(zhì)在外部能量作用下能產(chǎn)生一定的發(fā)光現(xiàn)象，在外能消失后仍能維持一段時間的發(fā)光性。

——配置專門光源、激發(fā)濾光器、暗場聚光鏡（偏光）或?qū)Ｓ么怪闭彰髌鳎ǚ垂猓┑炔考崿F(xiàn)熒光照明。熒光照明術(shù)302.相襯顯微術(shù)

——利用裝在顯微鏡物鏡內(nèi)的相位板，使反射光線產(chǎn)生干涉或疊加，把具有相位差的光轉(zhuǎn)換成具有強(qiáng)度差的光，以鑒別金相組織?！獔A環(huán)遮板+相板。光線經(jīng)圓環(huán)遮板呈環(huán)形光束射入顯微鏡并到達(dá)相板上，環(huán)形光束與相板上相環(huán)吻合?！h(huán)形光束射入不規(guī)則表面后產(chǎn)生直接反射光和部分衍射光，衍射光投射在整個相板上，直接反射光則因通過相環(huán)而產(chǎn)生光程差，兩者產(chǎn)生干涉而改變光的強(qiáng)度，從而達(dá)到提高襯度和分辨率的目的?！孟嘁r顯微鏡可區(qū)分兩相位差在10-150nm范圍內(nèi)金相組織。2.相襯顯微術(shù)313.干涉顯微術(shù)

——將光波的干涉技術(shù)與顯微鏡結(jié)合起來，利用光的干涉研究物相更細(xì)微的表面高度差，觀察數(shù)十納米的高度差?！皇鴨紊馍涞娇諝饧馀蠒a(chǎn)生兩束存在一定光程差的光，并產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，在目鏡中可見明暗相間的條紋?！黄奖砻鎸a(chǎn)生彎曲干涉條紋。根據(jù)干涉條紋的形狀即可檢測樣品表面的細(xì)微高度差和平整情況。3.干涉顯微術(shù)324.高溫顯微分析術(shù)

——包括真空高溫臺及相應(yīng)的物鏡系統(tǒng)。

——真空高溫臺是安放樣品和進(jìn)行加熱、冷卻的裝置。

——使用溫度最高可達(dá)1500℃4.高溫顯微分析術(shù)335.顯微攝影與圖像分析技術(shù)

顯微攝影：將顯微鏡目鏡視域觀察到的物相形態(tài)及顯微結(jié)構(gòu)圖像，利用專門的照相機(jī)或攝影機(jī)拍攝紀(jì)錄。顯微攝影是顯微結(jié)構(gòu)分析中一項重要技術(shù)。利用圖像分析技術(shù)分析各組成相的尺寸、形貌、分布和光密度等結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，為光學(xué)顯微分析提供定量或定性數(shù)據(jù)。5.顯微攝影與圖像分析技術(shù)34五、光學(xué)顯微分析樣品的制備取樣鑲嵌機(jī)械夾持法、塑料鑲嵌法（熱鑲法和冷鑲法）、低熔點鑲嵌法

磨光粗磨、細(xì)磨

拋光機(jī)械拋光、電解拋光、化學(xué)拋光

五、光學(xué)顯微分析樣品的制備取樣35浸蝕

化學(xué)浸蝕、電解浸蝕、物理蝕刻法化學(xué)浸蝕法：除去表面非晶質(zhì)變形層，晶體著色水泥熟料浸蝕劑浸蝕劑名稱浸蝕條件顯形礦物特征蒸餾水20℃，2-3秒游離氧化鈣：呈彩虹色黑色中間相：呈藍(lán)色，棕色1%氯化銨水溶液20℃

，3秒A礦：呈藍(lán)色，少數(shù)呈深棕色B礦：呈淺棕色游離氧化鈣：呈彩色麻面1%硝酸酒精20℃

，3秒A礦：呈深棕色B礦：黃褐色浸蝕浸蝕劑名稱浸蝕條件顯形礦物特征蒸餾水20℃，2-3秒36六光學(xué)顯微鏡的維護(hù)

顯微鏡要輕拿輕放。嚴(yán)禁將表面有水的載片放到顯微鏡上。臨時不用顯微鏡只需將光源亮度調(diào)至最低而無需關(guān)閉。忌頻繁開關(guān)顯微鏡電源。鏡頭臟污只能用專用工具經(jīng)專門程序清洗。使用完畢等燈箱冷卻后罩上防塵罩或放入箱內(nèi)，并存于干燥無塵處。六光學(xué)顯微鏡的維護(hù)顯微鏡要輕拿輕放。37清潔工具清潔工具38材料研究方法(同名68)課件39清潔液配方：1份無水乙醇＋3份乙醚清潔液配方：1份無水乙醇＋3份乙醚40擦拭方法擦拭方法41七、光學(xué)顯微分析技術(shù)的突破

近場光學(xué)顯微鏡1.光學(xué)顯微鏡的分辨率極限顯微分析分辨率儀器分辨兩個物點的本領(lǐng)。分辨率極限對儀器可分辨的最臨近兩個物點間的距離或角度成為該儀器的分辨率極限。

七、光學(xué)顯微分析技術(shù)的突破

近場光學(xué)顯微鏡1.光學(xué)顯微鏡的42衍射光斑的分辨瑞利判據(jù)提高分辨率的傳統(tǒng)途徑：——選擇更短的波長；——采用折射率很高的材料；——增大顯微鏡的孔徑角。無法突破λ/2分辨率極限。衍射光斑的分辨提高分辨率的傳統(tǒng)途徑：432.近場光學(xué)與非輻射場物體結(jié)構(gòu)與周圍光場間關(guān)系

——物體表面電子電流或電荷密度分布與外部電磁場作用相互作用，使之從物體表面向自由空間傳播?！矬w表面的電磁場分布應(yīng)當(dāng)能夠反映物體表面的場密度與電流密度?！獙嶒炗^測的矛盾。遠(yuǎn)場與近場近場區(qū)域：距物體表面僅僅幾個波長的區(qū)域。遠(yuǎn)場區(qū)域：從近場區(qū)域外至無窮遠(yuǎn)處。

2.近場光學(xué)與非輻射場44近場與隱失波近場的構(gòu)成：——可以向遠(yuǎn)處傳播的分量，——僅僅限于物體表面一個波長以內(nèi)的分量。隱失波(evanescentwave)：——“依附”于表面近場區(qū)，——攜帶物體精細(xì)信息，——強(qiáng)度隨離開表面的距離增加而迅速衰減，不能在自由空間存在，——沒有能量向外傳輸?shù)臏?zhǔn)靜電場，為非輻射場。

近場與隱失波453.近場探測原理非輻射場探測器——位于距物體一個波長以內(nèi)的位置上，在場傳播以前將其俘獲?！綔y器位于距離物體表面納米尺度的位置上，既能移動又不碰到樣品?！褂命c狀探測器逐點成像：首先收集納米尺度的局部光信號，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?發(fā)射到自由空間/以波導(dǎo)方式傳播到探測系統(tǒng)，將逐點采集的信息掃描成為二維圖像。光學(xué)隧道效應(yīng)

——將介電探針“浸入”隱失場（非輻射場），產(chǎn)生光學(xué)擾動，探針會將隱失場轉(zhuǎn)變?yōu)閭鞑?，把局限在物體近鄰的信息轉(zhuǎn)換出來。3.近場探測原理464.近場光學(xué)顯微鏡傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡與近場光學(xué)顯微鏡傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡：——光源、載物臺和光學(xué)放大系統(tǒng)。近場光學(xué)顯微鏡：——由激光器和光纖探針構(gòu)成的“局域光源”；——帶有超微動裝置的“樣品臺”；——由顯微物鏡等構(gòu)成的“光學(xué)放大系統(tǒng)”：用掃描技術(shù)使局域光源逐點照明樣品，將接收到的光信號轉(zhuǎn)變成電信號，再借助于計算機(jī)把顯微圖像勾畫出來。4.近場光學(xué)顯微鏡47傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡與近場光學(xué)顯微鏡傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡近場光學(xué)顯微鏡傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡與近場光學(xué)顯微鏡傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡近場光學(xué)顯微鏡48傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡與近場光學(xué)顯微鏡的區(qū)別

照明光源的尺度和照明方法：——傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡用擴(kuò)展光源在遠(yuǎn)場照明樣品，——近場光學(xué)顯微鏡是用納米局域光源在納米尺度的近場距離內(nèi)照明樣品。成像方法：——傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡用肉眼或成像儀器直接觀察?！鼒龉鈱W(xué)顯微鏡用局域光源逐點網(wǎng)格照明樣品，用光電接收器接收光信號，借助計算機(jī)構(gòu)畫圖像。傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡與近場光學(xué)顯微鏡的區(qū)別49光纖探針一般近場光學(xué)顯微鏡分辨率：30-50nm光纖探針一般近場光學(xué)顯微鏡分辨率：30-50nm50八、光學(xué)顯微分析

在材料科學(xué)中的應(yīng)用透射光顯微鏡在材料科學(xué)中的應(yīng)用

在玻璃材料研究中應(yīng)用

在陶瓷、水泥、耐火材料中應(yīng)用

在高分子材料中應(yīng)用八、光學(xué)顯微分析

在材料科學(xué)中的應(yīng)用透射光顯微鏡在材料科學(xué)51反光顯微鏡在材料科學(xué)中的應(yīng)用

反光顯微鏡在材料科學(xué)中的應(yīng)用52材料研究方法(同名68)課件53材料研究方法(同名68)課件54相襯顯微鏡和干涉顯微鏡在材料科學(xué)中的應(yīng)用

相襯顯微鏡和干涉顯微鏡55高溫金相顯微鏡在材料科學(xué)中的應(yīng)用玻璃配合料高溫熔融過程高溫金相顯微鏡在材料科學(xué)中的應(yīng)用玻璃配合料高溫熔融過程56近場光學(xué)顯微鏡的應(yīng)用原子力顯微鏡近場光學(xué)顯微鏡高密度磁盤的磁道觀察近場光學(xué)顯微鏡的應(yīng)用原子力顯微鏡57第三章光學(xué)顯微分析前言

光學(xué)顯微分析的發(fā)展3.1人眼：人眼觀察物體的能力是有限的。一般的情況下，在25cm的明視距離內(nèi)，人眼只能分辨相距0.1-0.2mm的兩個物體。也就是說，當(dāng)兩個物體相距不到0.1mm的時候，人眼就會把它們看成是一個物體了。這個極限便稱為人眼的分辨本領(lǐng)。

第三章光學(xué)顯微分析前言583.2放大鏡：約在四百年前眼鏡片工匠們開始磨制放大鏡。當(dāng)時的放大鏡的放大倍數(shù)只有3—5x

3.3顯微鏡：1590年，荷蘭和意大利的眼鏡制造者造出類似顯微鏡的放大儀器。1673～1677年期間，胡克制成單組元放大鏡式的高倍顯微鏡19世紀(jì)70年代，德國人阿貝奠定了顯微鏡成像的古典理論基礎(chǔ)。1850年出現(xiàn)了偏光顯微術(shù)；1893年出現(xiàn)了干涉顯微術(shù)；1935年荷蘭物理學(xué)家澤爾尼克創(chuàng)造了相襯顯微術(shù)。3.2放大鏡：約在四百年前眼鏡片工匠們開始磨制放大鏡。59材料研究方法(同名68)課件60羅伯特·虎克制造的顯微鏡（1665）放大倍數(shù)：140倍

羅伯特·虎克制造的顯微鏡（1665）放大倍數(shù)：140倍61光學(xué)顯微鏡分類——幾何光學(xué)顯微鏡

生物顯微鏡、落射光顯微鏡、倒置顯微鏡、金相顯微鏡、暗視野顯微鏡等?！锢砉鈱W(xué)顯微鏡

相差顯微鏡、偏光顯微鏡、干涉顯微鏡、相差偏振光顯微鏡、相差干涉顯微鏡、相差熒光顯微鏡等?！畔⑥D(zhuǎn)換顯微鏡

熒光顯微鏡、顯微分光光度計、圖像分析顯微鏡、聲學(xué)顯微鏡、照相顯微鏡、電視顯微鏡等?！胤N光學(xué)顯微鏡

高溫顯微鏡、近場光學(xué)顯微鏡等。光學(xué)顯微鏡分類62一、晶體光學(xué)基礎(chǔ)光的波動性光的波粒二象性波動學(xué)說解釋晶體光學(xué)縱波橫波電磁波譜可見光：3900-7700埃

橫波與縱波一、晶體光學(xué)基礎(chǔ)光的波動性縱波橫波電磁波譜63電磁波譜電磁波譜642.自然光和偏振光——自然光：垂直于光的傳播方向振動，在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)的任意方向振動。

——偏振光：垂直于光的傳播方向振動，且只在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)的某一方向振動。2.自然光和偏振光65偏振光光的偏振現(xiàn)象可以借助于實驗裝置進(jìn)行觀察，P1、P2是兩塊同樣的偏振片。通過一片偏振片P1直接觀察自然光，透過偏振片的光變成了偏振光。如果我們把偏振片P1的方位固定，而把偏振片P2緩慢地轉(zhuǎn)動，就可發(fā)現(xiàn)透射光的強(qiáng)度隨著P2轉(zhuǎn)動而出現(xiàn)周期性的變化。通過偏振片的透射光，它的振動限制在某一振動方向上，我們把第一個偏振片P1叫做“起偏器”，第二個偏振片幫助我們辨別出偏振光，因此它也稱為“檢偏器”。偏振光光的偏振現(xiàn)象可以借助于實驗裝置進(jìn)行觀察，P1、P2是兩663.光的折射光的折射定律光的折射特點：（1）介質(zhì)中光傳播的速度愈大，則該介質(zhì)的折射率愈??；（Vi/Vr=Nr/Ni）。（2）光在真空中的傳播速度最大，n>1（3）同一介質(zhì)的折射率因所用光波波長而異（折射率色散）對于同一介質(zhì)，光波的波長與折射率成反比。3.光的折射光的折射特點：（1）介質(zhì)中光傳播的速度愈大，則674.光的吸收一束光線照射到物質(zhì)表面，一部分被反射，另一部分被透過，還有一部分被物質(zhì)吸收。光的吸收主要是光的波動能轉(zhuǎn)換為熱能等形式。光的吸收指數(shù)定律（Lambert吸收指數(shù)定律）

Ix=Iexp(-ax)其中，Ix為透過厚度為x的光強(qiáng)；I為入射光強(qiáng)；x為透入深度；a為比例常數(shù)。4.光的吸收一束光線照射到物質(zhì)表面，一部分被反射，另一68光的反射定律：反射光線與入射光線、法線在同一平面上，反射光線和入射光線分居法線的兩側(cè)，反射角等于入射角。5.光的反射AOBNθ1θ2AOBNAOBNAOBNθ1θ2θ1θ2θ1θ2平面鏡白紙平行光射到平面鏡上,反射光仍然是平行的,這種反射叫做鏡面反射.平行光照在白紙上,由于紙面凹凸不平,反射光就會射向各個不同的方向,這種反射叫做漫反射.光的反射定律：反射光線與入射光線、法線在同一平面上，反射光線69二、偏光顯微鏡二、偏光顯微鏡70鏡臂、鏡筒、鏡座、反光鏡、下偏光鏡、鎖光圈、聚光鏡、載物臺、物鏡、目鏡、上偏光鏡、勃氏鏡、粗調(diào)螺絲、細(xì)調(diào)螺絲、附件等

偏光顯微鏡的構(gòu)造1、目鏡，2、鏡筒，3、勃氏鏡，4、粗動手輪，5、微調(diào)手輪，6、鏡臂，7、鏡座，8、上偏光鏡，9、試板孔，10、物鏡，11、載物臺，12、聚光鏡，13、鎖光圈，14、下偏光鏡，15、反光鏡偏光顯微鏡的構(gòu)造1、目鏡，2、鏡筒，3、勃氏鏡，4、粗動手輪71鏡臂

反光鏡鏡座鏡臂反光鏡鏡座72下偏光鏡

鎖光圈聚光鏡下偏光鏡鎖光圈聚光鏡73載物臺游標(biāo)尺與彈簧夾鏡筒

載物臺鏡筒74物鏡放大倍數(shù)、數(shù)值孔徑（N.A）機(jī)械筒長、蓋玻璃厚度

10×/0.25160/0.17物鏡放大倍數(shù)、數(shù)值孔徑（N.A）75物鏡的分辨率:顯微鏡能分辨的最小距離，用D表示。顯微鏡的鑒別距離越小，分辨率越高。

光孔角:由標(biāo)本上一點發(fā)出的進(jìn)入物鏡最邊緣光線L和進(jìn)入物鏡中心光線之間的夾角。

數(shù)值孔徑：N.A=nsinθ。數(shù)值孔徑與顯微鏡的分辨率有密切關(guān)系，越短，NA越大，分辨率越高。物鏡的分辨率:顯微鏡能分辨的最小距離，用D表示。顯微鏡的鑒別76目鏡上偏光鏡勃氏鏡目鏡上偏光鏡勃氏鏡77附件

中心校正螺絲補(bǔ)色器（石膏試板、云母試板、石英楔）目鏡十字絲、微尺、方格網(wǎng)、物臺微尺、濾色片附件中心校正螺絲補(bǔ)色器目鏡十字絲、微尺、78三、反光顯微鏡研究不透明晶體的光學(xué)性質(zhì)。反光顯微鏡的構(gòu)造

鏡座、鏡臂、鏡筒、載物臺、物鏡、目鏡、調(diào)焦手輪、光源、視場光闌、孔徑光闌垂直照明器（半反光器、孔徑光闌、視域光闌等）三、反光顯微鏡研究不透明晶體的光學(xué)性質(zhì)。79反光顯微鏡反光顯微鏡80反光顯微鏡（金相顯微鏡）反光顯微鏡（金相顯微鏡）81垂直照明器的構(gòu)造

玻片反射器和棱鏡反射器玻片反射器：光強(qiáng)損失大，視域亮度較弱，有害反射較多，亮度均勻、分辨率較高。棱鏡反射器：光線損失較少，視域明亮，有害的干擾反射光少；明暗不均、分辨率下降垂直照明器的構(gòu)造82照明光源

低壓白熾燈金相顯微鏡的構(gòu)造和調(diào)節(jié)、使用調(diào)節(jié)光源、視場光闌、孔徑光闌、調(diào)焦照明光源83四、特殊顯微光學(xué)分析法特殊照明術(shù)明場照明術(shù)——金相顯微鏡中常用的照明方式?！饩€均勻照射到光片表面，視域中整個樣品表面明亮?！教构馄砻鎸⒋蟛糠止夥瓷浠匚镧R，凹陷部分則將光散射到物鏡外面，光片表面不同表面平整狀態(tài)及不同反射力和顏色等造成明暗反差和顏色反差?！讖焦怅@和視場光闌可充分發(fā)揮物鏡的分辨能力，并兼顧景深，獲得具有良好襯度光學(xué)圖像。四、特殊顯微光學(xué)分析法特殊照明術(shù)84暗場照明術(shù)

——由垂直照明器、暗視場聚光器、物鏡及環(huán)形光圈等部分組成?！谝晥龉怅@后面插入環(huán)形光闌，形成一個環(huán)形光束，經(jīng)物鏡外圍的拋物面反射鏡以大傾斜角投射到樣品表面?！教贡砻嫔系姆瓷涔饩€以極大傾斜角反射而不能進(jìn)入物鏡，在視域內(nèi)呈黑暗色?！锵嗟牧鸭y、凹陷部分、交界面及界線等部位上的部分散射光線有可能射入物鏡而呈現(xiàn)明亮色。造成了極明顯的明暗反差或顏色反差，可更好區(qū)分各種不同礦物。暗場照明術(shù)85斜光照明術(shù)——利用照明光線與顯微鏡光軸成某種角度傾斜照射到光片上以提高分辨率?！霉庠?、孔徑光闌、聚光鏡的調(diào)節(jié)和配合形成斜光照明，達(dá)到斜光照明效果。斜光照明術(shù)86熒光照明術(shù)——利用物質(zhì)的熒光現(xiàn)象研究材料的光學(xué)性質(zhì)。——熒光現(xiàn)象和磷光現(xiàn)象。熒光現(xiàn)象：某些物質(zhì)在外部能量作用下能產(chǎn)生一定的發(fā)光現(xiàn)象，發(fā)光現(xiàn)象隨著外能消失而消失。磷光現(xiàn)象：某些物質(zhì)在外部能量作用下能產(chǎn)生一定的發(fā)光現(xiàn)象，在外能消失后仍能維持一段時間的發(fā)光性。

——配置專門光源、激發(fā)濾光器、暗場聚光鏡（偏光）或?qū)Ｓ么怪闭彰髌鳎ǚ垂猓┑炔考崿F(xiàn)熒光照明。熒光照明術(shù)872.相襯顯微術(shù)

——利用裝在顯微鏡物鏡內(nèi)的相位板，使反射光線產(chǎn)生干涉或疊加，把具有相位差的光轉(zhuǎn)換成具有強(qiáng)度差的光，以鑒別金相組織。——圓環(huán)遮板+相板。光線經(jīng)圓環(huán)遮板呈環(huán)形光束射入顯微鏡并到達(dá)相板上，環(huán)形光束與相板上相環(huán)吻合?！h(huán)形光束射入不規(guī)則表面后產(chǎn)生直接反射光和部分衍射光，衍射光投射在整個相板上，直接反射光則因通過相環(huán)而產(chǎn)生光程差，兩者產(chǎn)生干涉而改變光的強(qiáng)度，從而達(dá)到提高襯度和分辨率的目的?！孟嘁r顯微鏡可區(qū)分兩相位差在10-150nm范圍內(nèi)金相組織。2.相襯顯微術(shù)883.干涉顯微術(shù)

——將光波的干涉技術(shù)與顯微鏡結(jié)合起來，利用光的干涉研究物相更細(xì)微的表面高度差，觀察數(shù)十納米的高度差?！皇鴨紊馍涞娇諝饧馀蠒a(chǎn)生兩束存在一定光程差的光，并產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，在目鏡中可見明暗相間的條紋?！黄奖砻鎸a(chǎn)生彎曲干涉條紋。根據(jù)干涉條紋的形狀即可檢測樣品表面的細(xì)微高度差和平整情況。3.干涉顯微術(shù)894.高溫顯微分析術(shù)

——包括真空高溫臺及相應(yīng)的物鏡系統(tǒng)。

——真空高溫臺是安放樣品和進(jìn)行加熱、冷卻的裝置。

——使用溫度最高可達(dá)1500℃4.高溫顯微分析術(shù)905.顯微攝影與圖像分析技術(shù)

顯微攝影：將顯微鏡目鏡視域觀察到的物相形態(tài)及顯微結(jié)構(gòu)圖像，利用專門的照相機(jī)或攝影機(jī)拍攝紀(jì)錄。顯微攝影是顯微結(jié)構(gòu)分析中一項重要技術(shù)。利用圖像分析技術(shù)分析各組成相的尺寸、形貌、分布和光密度等結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，為光學(xué)顯微分析提供定量或定性數(shù)據(jù)。5.顯微攝影與圖像分析技術(shù)91五、光學(xué)顯微分析樣品的制備取樣鑲嵌機(jī)械夾持法、塑料鑲嵌法（熱鑲法和冷鑲法）、低熔點鑲嵌法

磨光粗磨、細(xì)磨

拋光機(jī)械拋光、電解拋光、化學(xué)拋光

五、光學(xué)顯微分析樣品的制備取樣92浸蝕

化學(xué)浸蝕、電解浸蝕、物理蝕刻法化學(xué)浸蝕法：除去表面非晶質(zhì)變形層，晶體著色水泥熟料浸蝕劑浸蝕劑名稱浸蝕條件顯形礦物特征蒸餾水20℃，2-3秒游離氧化鈣：呈彩虹色黑色中間相：呈藍(lán)色，棕色1%氯化銨水溶液20℃

，3秒A礦：呈藍(lán)色，少數(shù)呈深棕色B礦：呈淺棕色游離氧化鈣：呈彩色麻面1%硝酸酒精20℃

，3秒A礦：呈深棕色B礦：黃褐色浸蝕浸蝕劑名稱浸蝕條件顯形礦物特征蒸餾水20℃，2-3秒93六光學(xué)顯微鏡的維護(hù)

顯微鏡要輕拿輕放。嚴(yán)禁將表面有水的載片放到顯微鏡上。臨時不用顯微鏡只需將光源亮度調(diào)至最低而無需關(guān)閉。忌頻繁開關(guān)顯微鏡電源。鏡頭臟污只能用專用工具經(jīng)專門程序清洗。使用完畢等燈箱冷卻后罩上防塵罩或放入箱內(nèi)，并存于干燥無塵處。六光學(xué)顯微鏡的維護(hù)顯微鏡要輕拿輕放。94清潔工具清潔工具95材料研究方法(同名68)課件96清潔液配方：1份無水乙醇＋3份乙醚清潔液配方：1份無水乙醇＋3份乙醚97擦拭方法擦拭方法98七、光學(xué)顯微分析技術(shù)的突破

近場光學(xué)顯微鏡1.光學(xué)顯微鏡的分辨率極限顯微分析分辨率儀器分辨兩個物點的本領(lǐng)。分辨率極限對儀器可分辨的最臨近兩個物點間的距離或角度成為該儀器的分辨率極限。

七、光學(xué)顯微分析技術(shù)的突破

近場光學(xué)顯微鏡1.光學(xué)顯微鏡的99衍射光斑的分辨瑞利判據(jù)提高分辨率的傳統(tǒng)途徑：——選擇更短的波長；——采用折射率很高的材料；——增大顯微鏡的孔徑角。無法突破λ/2分辨率極限。衍射光斑的分辨提高分辨率的傳統(tǒng)途徑：1002.近場光學(xué)與非輻射場物體結(jié)構(gòu)與周圍光場間關(guān)系

——物體表面電子電流或電荷密度分布與外部電磁場作用相互作用，使之從物體表面向自由空間傳播?！矬w表面的電磁場分布應(yīng)當(dāng)能夠反映物體表面的場密度與電流密度?！獙嶒炗^測的矛盾。遠(yuǎn)場與近場近場區(qū)域：距物體表面僅僅幾個波長的區(qū)域。遠(yuǎn)場區(qū)域：從近場區(qū)域外至無窮遠(yuǎn)處。

2.近場光學(xué)與非輻射場101近場與隱失波近場的構(gòu)成：——可以向遠(yuǎn)處傳播的分量，——僅僅限于物體表面一個