偏光顯微鏡中偏振光下透明物相的特殊光學效應

1. 顯示透明度及色彩

金屬的組成相是不透明的，在偏振光下只能靠金屬磨面的反射規律觀察與鑒別。而另有透明物相在偏振光下易于觀察的原因可由圖2說明：當試樣被線偏振光照明時，從平滑外表面反射的光線仍為線偏振光，不能通過處于正交位置的檢偏鏡，呈現黑暗；但在透明物相處光線既在外表面反射，又在透明物相內折射，折射至透明物相與基體界面處產生不規則的內反射，因而改變了入射光的振動方向，故通過檢偏鏡可觀察到物相的顏色與亮度，一些物相，如鋼或合金中的某些夾雜物是透明的，并有其固有顏色(又稱體色)。后者即屬我們所指的透明物相。下面以夾雜物為例說明其偏振光下的特殊光學效應。

(1)各向同性體在偏振光下觀察到的顏色與暗場下一致，即為白光照明時，透射光所顯示的顏色一體色；

(2)各向異性透明物相在偏振光下觀察的顏色包括體色和表色。體色與不規則內反射有關，表色與磨面反射時發生振動面的旋轉有關。因此，只有在消光位置才能觀察到體色。

2．黑十字效應與等色環

透明球狀夾雜物在正交偏振光下可看到一個有趣的現象——呈現黑十字效應：黑十字由相互垂直的兩條黑帶組成，十字交點位于物象中心。

當一束線偏振光垂直投射在試樣表面時，入射光在球狀透明體與基體界面處發生內反射，由于分界面為半球面，各方向的反射都有，因此仍有一定強度的光可通過正交位置的檢偏鏡。但有兩個方向是例外的，即與振動面平行的入射面及與振動面垂直的入射面，這兩個方位的反射光仍為線偏振光，不能通過正交位置的檢偏鏡。使球狀透明體呈現黑十字特征。

顯然，黑十字的方位是與正交位置的起偏鏡、檢偏鏡振動方向相對應的。此外，正交偏振光下還有一種特殊的光學效應：在夾雜物的象上出現等色同心環。這是夾雜物內外表面反射光之間產生等厚干涉引起的。當利用自然光照明時也會看到同樣現象。

由黑十字效應及同心環的成因可知：這兩種特殊的光學效應只與物相(如夾雜物)是透明的、形狀為球形有關。形狀破壞，效應消失；而與物相是否各向異性無關。