偏光显微镜中偏振光下透明物相的特殊光学效应

1. 显示透明度及色彩

金属的组成相是不透明的，在偏振光下只能靠金属磨面的反射规律观察与鉴别。而另有透明物相在偏振光下易于观察的原因可由图2说明：当试样被线偏振光照明时，从平滑外表面反射的光线仍为线偏振光，不能通过处于正交位置的检偏镜，呈现黑暗；但在透明物相处光线既在外表面反射，又在透明物相内折射，折射至透明物相与基体界面处产生不规则的内反射，因而改变了入射光的振动方向，故通过检偏镜可观察到物相的颜色与亮度，一些物相，如钢或合金中的某些夹杂物是透明的，并有其固有颜色(又称体色)。后者即属我们所指的透明物相。下面以夹杂物为例说明其偏振光下的特殊光学效应。

(1)各向同性体在偏振光下观察到的颜色与暗场下一致，即为白光照明时，透射光所显示的颜色一体色；

(2)各向异性透明物相在偏振光下观察的颜色包括体色和表色。体色与不规则内反射有关，表色与磨面反射时发生振动面的旋转有关。因此，只有在消光位置才能观察到体色。

2．黑十字效应与等色环

透明球状夹杂物在正交偏振光下可看到一个有趣的现象——呈现黑十字效应：黑十字由相互垂直的两条黑带组成，十字交点位于物象中心。

当一束线偏振光垂直投射在试样表面时，入射光在球状透明体与基体界面处发生内反射，由于分界面为半球面，各方向的反射都有，因此仍有一定强度的光可通过正交位置的检偏镜。但有两个方向是例外的，即与振动面平行的入射面及与振动面垂直的入射面，这两个方位的反射光仍为线偏振光，不能通过正交位置的检偏镜。使球状透明体呈现黑十字特征。

显然，黑十字的方位是与正交位置的起偏镜、检偏镜振动方向相对应的。此外，正交偏振光下还有一种特殊的光学效应：在夹杂物的象上出现等色同心环。这是夹杂物内外表面反射光之间产生等厚干涉引起的。当利用自然光照明时也会看到同样现象。

由黑十字效应及同心环的成因可知：这两种特殊的光学效应只与物相(如夹杂物)是透明的、形状为球形有关。形状破坏，效应消失；而与物相是否各向异性无关。