光学显微分析优秀课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
09.10.2020
2 镶样(Inlay) 镶样方法很多，如低熔点合金镶嵌、电木粉或
塑料镶嵌和机械夹持等，多用电木粉镶嵌。
09.10.2020
3 研磨(Grind) 粗磨：砂轮机。软材料：锉刀锉平, 压力要适度、
均匀。磨制过程中要不断用水冷却试样；试样倒角。 细磨: 每换细一级砂纸时，应先将试样清洗干净，
09.10.2020
迎光的传播方向观察到的圆偏振光的光
矢量随时间变化是右旋的圆偏振光，称为右 旋圆偏振光；反之，叫左旋圆偏振光。
09.10.2020
垂直于光传播方向的 平面内，右旋圆偏振光的 电矢量随时间变化示意图
⑶ 椭圆偏振光
垂直于光传播方
向的固定平面内，
光矢量的方向和大
小都在随时间改变，
光矢量的端点描出
在垂直于传播方向的平面内，观测 的最小时间间隔内，各个方向的振动几 率相同，称为自然光。
09.10.2020
迎光矢量图：表示迎(逆)着光时，垂直 于光传播方向的平面内振动方向的矢量图。
迎光矢量图上，自然光是均匀分布的辐 射线。
等效
09.10.2020
2 完全偏振光
⑴ 线偏振光
光振动电矢量总是在一个固定的 平面内(又称平面偏振光)。在与光传 播方向垂直的平面内，电矢量端点 的轨迹是一条直线。
爱里斑
中央明纹区域，边界是第一级暗纹极小值
爱里斑直径：第一级暗环直径 d
第一暗环对应的半张角 0
理论计算：
d0
1.22 2nsin
nsinN .A .(Numaep riec)rat
09.10.2020
点物S和S1 对透镜中心 O 的张角，等于其分
别相应的中央零级衍射中心S'、 S1 '对O的张角。 如图，可分辨这两个物点；当两个物点距离足够 小时，就有能否分辨的问题。
09.10.2020
迎光矢量图上，线 偏振光是一条直线。
自然光可等效为两振幅相等、互 相垂直、无相位关系的线偏振光。
09.10.2020
(2) 圆偏振光
垂直于光传播方向的固定平面内， 光矢量的大小不变，但随时间以角速度 ω旋转，其末端的轨迹是圆，这种光叫 做圆偏振光。在某一固定时刻t，传播方 向上各点对应的光矢量的端点轨迹是螺 旋线。
抛光布: 粗抛时常用帆布或粗呢，精抛时常用绒 布、细呢或丝绸等。抛光时需不断向抛光盘上滴注抛光 液，以产生磨削和润滑作用。
电子显微镜以加速的电子束代替自然光束，波长约 0.1nm，用来观察物质结构。
09.10.2020
2 放大倍数 M =OM/眼=1000
3 数值孔径 N. A.=n• sinθ0
4 焦深(焦点深度或焦 长)：透镜像平面允许的轴向偏差 景深：透镜物平面允许的轴向偏差
09.10.2020
第三节 光学显微镜的原理和构造 一 偏光显微镜
光学显微分析优秀课件
0百度文库.10.2020
列文虎克在17世纪中 期制作的复式显微镜
09.10.2020
20世纪初的显微镜
多用途显微镜
光学显微镜分类
——几何光学显微镜
生物、倒置、金相、暗视野显微镜等。
——物理光学显微镜
偏光、相差、干涉、相差偏光、相差干涉、相差荧光显微 镜等。
——信息转换显微镜
荧光、图像分析、声学、照相、电视显微镜及显微分光光 度计等。
——特种光学显微镜
高温、近场光学显微镜等。
09.10.2020
本章提纲
一 光的物理本质 二 光学显微分析原理 三 偏光显微镜和相差显微镜的原理与 构造 四 光学显微分析制样方法 五 光学显微分析在材料研究中的应用
09.10.2020
第一节 光的物理本质
蓝 青
一 波粒 二象性
09.10.2020
色散实验
09.10.2020
二 自然光与偏振光
光是横波——振动方向与传播方向 垂直。在垂直于光的传播方向的平面内， 光矢量有不同的振动状态。垂直于光传 播方向的二维平面内光矢量的振动状态， 叫光波的偏振态。
按偏振态，光波分为自然光和偏振光。
09.10.2020
1 自然光
光源中包含许多分子和原子，不同 的原子或分子所发光波(或同一原子不同 时刻所发光波)，振动方向、振幅、初始 相位各不相同。
以免把粗砂粒带到下一级砂纸上去，再将试样的磨制 方向调转90°，即磨制方向与上一道磨痕方向垂直。
09.10.2020
试样表面磨痕变化
4 抛光(Polishing) 5 目的：去除细磨后留下的细微磨痕，使磨面呈光亮 镜面。机械抛光、电解抛光和化学抛光等。
过程：抛光机：300-500rpm，粗抛和精抛。粗抛： 转速高；精抛或抛软材料，转速低。
S1
S
O
S’
L
S1’
瑞利判据：点物S1的爱里斑中心恰好与另一个 点物S2的爱里斑边缘相重合时，恰可分辨两物点。
09.10.2020
S1
S2
可分辨
S1
S2
恰可分辨
两爱里斑中心距d0恰好等于爱里斑半径
S1 S2
09.10.2020
不可分辨
•镜头直径 天文望远镜口径
很大：世界最大的天 文望远镜直径16米， 智利。 •波长
1 原理 2 结构
P21 单偏光显微镜 正交偏光显微镜
09.10.2020
二 相差显微镜 1 原理 2 结构
共轭面
补偿面
位相板
09.10.2020
环形光阑
第四节 光学显微分析制样方法
样品光片制备步骤： P44
1 取样(Sampling) • 代表性的部位; • 软金属：手锯或锯床切割； • 硬而脆的材料(如白口铸铁)：锤击； • 极硬材料(如淬火钢)：砂轮切片机或线切割； • 大工件：氧气切割 • 试样大小: 直径ф(12-15)mm、高度(或边长)12-15mm 的圆柱体或正方体。
物S 像S’
L
09.10.2020
09.10.2020
09.10.2020
单目与双目光学金相显微镜
二 光学显微镜主要参数
1 分辨率
平行光经凸透镜
会聚，在焦平面上形
D
成的衍射图样
f
点物成像，会形成一个一定大小的爱里斑(Airy disk)。由于衍射现象，会使图像边缘变得模糊不清， 分辨率下降。
09.10.2020
一个椭圆，叫椭圆
偏振光。
左旋椭圆偏振光
电矢量随时间逆时针旋转
09.10.2020
3 部分偏振光
由自然光和完全偏振光组成的光： (1) 自然光+线偏振光； (2) 自然光+圆偏振光； (3) 自然光+椭圆偏振光。
09.10.2020
第二节 光学显微分析原理 一 光学显微镜成像原理 单个透镜成像，光路等效为：
2 镶样(Inlay) 镶样方法很多，如低熔点合金镶嵌、电木粉或
塑料镶嵌和机械夹持等，多用电木粉镶嵌。
09.10.2020
3 研磨(Grind) 粗磨：砂轮机。软材料：锉刀锉平, 压力要适度、
均匀。磨制过程中要不断用水冷却试样；试样倒角。 细磨: 每换细一级砂纸时，应先将试样清洗干净，
09.10.2020
迎光的传播方向观察到的圆偏振光的光
矢量随时间变化是右旋的圆偏振光，称为右 旋圆偏振光；反之，叫左旋圆偏振光。
09.10.2020
垂直于光传播方向的 平面内，右旋圆偏振光的 电矢量随时间变化示意图
⑶ 椭圆偏振光
垂直于光传播方
向的固定平面内，
光矢量的方向和大
小都在随时间改变，
光矢量的端点描出
在垂直于传播方向的平面内，观测 的最小时间间隔内，各个方向的振动几 率相同，称为自然光。
09.10.2020
迎光矢量图：表示迎(逆)着光时，垂直 于光传播方向的平面内振动方向的矢量图。
迎光矢量图上，自然光是均匀分布的辐 射线。
等效
09.10.2020
2 完全偏振光
⑴ 线偏振光
光振动电矢量总是在一个固定的 平面内(又称平面偏振光)。在与光传 播方向垂直的平面内，电矢量端点 的轨迹是一条直线。
爱里斑
中央明纹区域，边界是第一级暗纹极小值
爱里斑直径：第一级暗环直径 d
第一暗环对应的半张角 0
理论计算：
d0
1.22 2nsin
nsinN .A .(Numaep riec)rat
09.10.2020
点物S和S1 对透镜中心 O 的张角，等于其分
别相应的中央零级衍射中心S'、 S1 '对O的张角。 如图，可分辨这两个物点；当两个物点距离足够 小时，就有能否分辨的问题。
09.10.2020
迎光矢量图上，线 偏振光是一条直线。
自然光可等效为两振幅相等、互 相垂直、无相位关系的线偏振光。
09.10.2020
(2) 圆偏振光
垂直于光传播方向的固定平面内， 光矢量的大小不变，但随时间以角速度 ω旋转，其末端的轨迹是圆，这种光叫 做圆偏振光。在某一固定时刻t，传播方 向上各点对应的光矢量的端点轨迹是螺 旋线。
抛光布: 粗抛时常用帆布或粗呢，精抛时常用绒 布、细呢或丝绸等。抛光时需不断向抛光盘上滴注抛光 液，以产生磨削和润滑作用。
电子显微镜以加速的电子束代替自然光束，波长约 0.1nm，用来观察物质结构。
09.10.2020
2 放大倍数 M =OM/眼=1000
3 数值孔径 N. A.=n• sinθ0
4 焦深(焦点深度或焦 长)：透镜像平面允许的轴向偏差 景深：透镜物平面允许的轴向偏差
09.10.2020
第三节 光学显微镜的原理和构造 一 偏光显微镜
光学显微分析优秀课件
0百度文库.10.2020
列文虎克在17世纪中 期制作的复式显微镜
09.10.2020
20世纪初的显微镜
多用途显微镜
光学显微镜分类
——几何光学显微镜
生物、倒置、金相、暗视野显微镜等。
——物理光学显微镜
偏光、相差、干涉、相差偏光、相差干涉、相差荧光显微 镜等。
——信息转换显微镜
荧光、图像分析、声学、照相、电视显微镜及显微分光光 度计等。
——特种光学显微镜
高温、近场光学显微镜等。
09.10.2020
本章提纲
一 光的物理本质 二 光学显微分析原理 三 偏光显微镜和相差显微镜的原理与 构造 四 光学显微分析制样方法 五 光学显微分析在材料研究中的应用
09.10.2020
第一节 光的物理本质
蓝 青
一 波粒 二象性
09.10.2020
色散实验
09.10.2020
二 自然光与偏振光
光是横波——振动方向与传播方向 垂直。在垂直于光的传播方向的平面内， 光矢量有不同的振动状态。垂直于光传 播方向的二维平面内光矢量的振动状态， 叫光波的偏振态。
按偏振态，光波分为自然光和偏振光。
09.10.2020
1 自然光
光源中包含许多分子和原子，不同 的原子或分子所发光波(或同一原子不同 时刻所发光波)，振动方向、振幅、初始 相位各不相同。
以免把粗砂粒带到下一级砂纸上去，再将试样的磨制 方向调转90°，即磨制方向与上一道磨痕方向垂直。
09.10.2020
试样表面磨痕变化
4 抛光(Polishing) 5 目的：去除细磨后留下的细微磨痕，使磨面呈光亮 镜面。机械抛光、电解抛光和化学抛光等。
过程：抛光机：300-500rpm，粗抛和精抛。粗抛： 转速高；精抛或抛软材料，转速低。
S1
S
O
S’
L
S1’
瑞利判据：点物S1的爱里斑中心恰好与另一个 点物S2的爱里斑边缘相重合时，恰可分辨两物点。
09.10.2020
S1
S2
可分辨
S1
S2
恰可分辨
两爱里斑中心距d0恰好等于爱里斑半径
S1 S2
09.10.2020
不可分辨
•镜头直径 天文望远镜口径
很大：世界最大的天 文望远镜直径16米， 智利。 •波长
1 原理 2 结构
P21 单偏光显微镜 正交偏光显微镜
09.10.2020
二 相差显微镜 1 原理 2 结构
共轭面
补偿面
位相板
09.10.2020
环形光阑
第四节 光学显微分析制样方法
样品光片制备步骤： P44
1 取样(Sampling) • 代表性的部位; • 软金属：手锯或锯床切割； • 硬而脆的材料(如白口铸铁)：锤击； • 极硬材料(如淬火钢)：砂轮切片机或线切割； • 大工件：氧气切割 • 试样大小: 直径ф(12-15)mm、高度(或边长)12-15mm 的圆柱体或正方体。
物S 像S’
L
09.10.2020
09.10.2020
09.10.2020
单目与双目光学金相显微镜
二 光学显微镜主要参数
1 分辨率
平行光经凸透镜
会聚，在焦平面上形
D
成的衍射图样
f
点物成像，会形成一个一定大小的爱里斑(Airy disk)。由于衍射现象，会使图像边缘变得模糊不清， 分辨率下降。
09.10.2020
一个椭圆，叫椭圆
偏振光。
左旋椭圆偏振光
电矢量随时间逆时针旋转
09.10.2020
3 部分偏振光
由自然光和完全偏振光组成的光： (1) 自然光+线偏振光； (2) 自然光+圆偏振光； (3) 自然光+椭圆偏振光。
09.10.2020
第二节 光学显微分析原理 一 光学显微镜成像原理 单个透镜成像，光路等效为：