1. 實驗一 偏光顯微鏡
一、預習內容
1.顯微鏡的基本部件及功能;
2.顯微鏡的調試與校正。
二、實驗要求
1.熟悉偏光顯微鏡的結構;
2.掌握偏光顯微鏡的使用方法。
三、實驗內容和步驟
偏光顯微鏡是學習岩石學和礦物學必不可少的儀器設備，如圖1－1所示。
(一)裝卸目鏡和物鏡
將目鏡(10倍或5倍)對准目鏡孔，輕輕插入鏡筒上端，調整目鏡間的距離使之與自己雙眼間的距離相當。此時通過目鏡看向視域，輕輕旋轉以調整目鏡中的十字絲方向，使之呈東西、南北方向。
物鏡分為兩種類型———彈性夾型和轉盤型，本實驗室所使用的偏光顯微鏡之物鏡為轉盤型。安裝時從鏡頭盒取出物鏡放置在轉換器上旋緊。將物鏡裝好後，打開鎖光圈，目視鏡筒內，轉動反光鏡使之對准光源，直至視域最明亮為止。
裝卸物鏡需將物台下降(或將鏡筒提升)到一定高度，以免碰壞鏡頭。在整個裝卸過程中，目鏡或物鏡都應輕拿輕放，切忌用手觸摸鏡頭。
(二)調節照明(對光)
檢查電源連接情況，將電壓調節至最低，打開電源開關，並去掉上偏光鏡，調節電壓旋鈕使電壓升高，直至亮度合適為止。
圖1－1 XP－213型透射偏光顯微鏡
光線強度太大或太小都易使眼睛疲勞，故應根據薄片(如透明度)和偏光系統等適當調節照明亮度。調節裝置主要有兩個:光源開關和鎖光圈，前者控制光強，後者控制進光量。
(三)調節焦距(准焦)
調節焦距是為了使薄片中的物像清晰可見。「調節焦距」或「准焦」是一種習慣性的說法，實際上是調節物距，即調節物鏡與薄片中礦物之間的距離，使物鏡成的礦物實像位於目鏡一倍焦距之內的合適位置上，以便通過目鏡可以看到清晰的、放大的礦物虛像。准焦的步驟如下:
1.放置薄片
完成裝卸鏡頭及調節照明之後，將欲測礦片置於物台中心，並用物台上的一對彈簧夾把礦片固定好，使薄片的蓋玻璃朝上，否則不能准焦，特別是使用高倍物鏡時應尤其注意。
2.低倍物鏡的准焦
將低倍物鏡旋至工作范圍，從鏡頭側面觀察(視線基本與物鏡同一高度)，轉動粗動調焦螺旋，使鏡筒下端的物鏡與物台上的薄片比較靠近為止。從目鏡中觀察，轉動粗動調焦螺旋，使鏡筒下降或使物台上升至視域內物像基本清楚，再轉動微動調焦螺旋，直至視域內物像完全清晰為止。
准焦以後，物鏡前端與薄片平面之間的距離稱工作距離。工作距離的長短與物鏡的放大倍率有關。一般說來，物鏡的放大倍率愈小，工作距離愈長，物鏡的放大倍率愈大，工作距離愈短。在顯微鏡的說明書中可以查到不同放大倍率物鏡的工作距離。
3.中倍物鏡的准焦
從低倍物鏡的准焦位旋上中倍物鏡，一般應在准焦位附近，調節物台或鏡筒升降螺旋(一般只要調節微動螺旋)，直到物像完全清晰為止。
4.高倍物鏡的准焦
在中倍物鏡的准焦位上旋上高倍物鏡(旋上前要檢查蓋玻片是否朝上)，一般應在准焦位附近。調節微動螺旋，直到物像完全清晰為止。
使用高倍物鏡調節焦距時，絕不能眼睛看著鏡筒內而下降鏡筒或上升物台。因為這樣很容易使物鏡與薄片相碰，不僅壓碎薄片而且易損壞物鏡。因為高倍物鏡的工作距離很短，准焦後物鏡幾乎與薄片平面接觸。如果薄片上的蓋玻璃向下放時，根本不能准焦，而且最容易壓碎薄片及損壞物鏡。初學者最好先使用低倍或中倍物鏡准焦後，再換用高倍物鏡准焦。
(四)校正中心
在偏光顯微鏡的光學系統中，物台的旋轉軸、物鏡中軸及目鏡中軸應當嚴格在一條直線上。此時，轉動物台，視域中心(即目鏡十字絲交點)的物像不動(圖1－2A)，其餘物像繞視域中心做圓周運動。如果它們不在一條直線上，當轉動物台時，視域中心的物像將離開原來的位置，連同其他部分的物像繞另一中心旋轉(圖1－2B，1－3B)。這個中心點(o)代表物台的旋轉軸出露點位置。在這種情況下，不僅可能把視域內的某些物像轉出視域之外(圖1－2C，1－3C)妨礙觀察，而且影響某些光學數據的測定精度。特別是使用高倍物鏡時，根本無法觀察。因此，必須進行校正，使目鏡中軸、物鏡中軸與物台旋轉軸一致。
當焦距對好之後，常出現以下三種情況:
a.目鏡中軸、物台旋轉軸和物鏡中軸在一條直線上(圖1－2A);
b.三者不在一條直線上，但在視域范圍內可看到旋轉中心(圖1－2B);
c.三者不在一條直線上，且在視域范圍內看不到旋轉中心(圖1－2C)。
當出現b，c兩種情形時，需要進行中心校正。在偏光顯微鏡的光學系統中，目鏡中軸是固定的，部分顯微鏡的物台也是固定的，只能校正物鏡中軸，有些顯微鏡的物台也能校正。校正物鏡中軸是藉助於安裝在物鏡上或物鏡旋轉盤上的兩個定心校正螺絲來進行的。
圖1－2 旋轉物台時質點繞視域之內的某點做圓周運動示意圖
在校正中心之前，必須首先檢查物鏡是否安裝在正確的位置上。如果物鏡沒有安裝在正確位置上，不僅不能校正好中心，而且容易損壞定心校正螺絲。如果發現定心校正螺絲扭動困難或扭不動時，切勿強行扭動，應立即檢查原因，並與實驗室管理人員或指導老師聯系。
物鏡出露點在視域之內的校正，如圖1－3所示。具體步驟為:①檢查物鏡是否裝好;②選一質點a，並移至視域中心(圖1－3A);③使該質點做圓周運動，找出質點做圓周運動的圓心點o(圖1－3B);④旋轉物台180°，使a點由十字絲交點移至a'處(圖1－3C);⑤在物鏡上部插入校正螺絲，將十字中心移至圓心o處(圖1－3D);⑥移動薄片，使質點a從o點移到十字絲中心(圖1－3E，F)。
對於那些質點旋轉中心不在視域內的校正，則其步驟為:①當質點旋轉中心距視域中心偏離很遠時，轉動物台，質點將由十字絲交點移至視域之外(圖1－4);②根據質點移動情況，估計偏心圓圓心o點在視域外的位置及偏心圓半徑長短，將質點轉回十字絲交點;③扭動物鏡上的定心校正螺絲，使質點由十字絲交點，向偏心圓圓心o點相反方向移動大約相當於偏心圓半徑的距離(圖1－4);④再移動薄片，使質點回移至十字絲交點處，轉動物台，該質點可能在視域內呈小圓圈移動，此時可按上述中心偏離較小的方法進行校正;⑤如果中心仍偏離較大，質點仍移出視域之外，再按偏心大的方法校正;⑥經過3～4次校正之後，中心仍然偏離較大，則應檢查原因或報告指導老師。
圖1－3 物鏡出露點在視域內時物鏡中心的校正步驟(據李德惠，1997)
圖1－4 質點旋轉中心不在視域內時物鏡中心的校正
(五)視域直徑的測定
1.中、低倍物鏡可用透明直尺直接測量
由於在中低倍物鏡下觀察顆粒的直徑大小約在2～4.7mm，利用透明直尺可以直接觀察顆粒在視域中的直徑(圖1－5)。具體方法是下降物台至最低，將透明直尺放置在物台的中心，上升物台至最高，然後從目鏡觀察並下降物台，直至刻度成像清晰為止。觀察視域直徑的長度值，記錄該數值備以後查用。
2.高倍鏡可用物台微尺測量
在利用高倍物鏡時視域直徑約為0.7mm，利用直尺不能測定，只能利用物台微尺(圖1－6)來測定。微尺長1mm，刻有100個小格，每小格0.01mm。測量時將物台微尺置於物台中心，對准焦點，觀察視域直徑相當於物台微尺的多少小格。若為70格，則視域直徑等於70×0.01=0.7mm。
(六)偏光鏡的校正
在偏光顯微鏡的光學系統中，下、上偏光鏡振動方向應當正交，下偏光鏡振動方向PP應平行於東西方向，上偏光鏡振動方向AA應平行於南北方向，且分別與目鏡十字絲平行。否則，需進行校正，校正方法如下。
1.確定下偏光的振動方向
使用中倍物鏡准焦後，在岩石薄片中找一個具極完全解理縫的黑雲母置於視域中心。轉動物台，使黑雲母的顏色變得最深為止。此時，黑雲母解理縫方向代表下偏光鏡振動方向(因為光波沿黑雲母解理縫方向振動時，吸收最強，顏色最深)。如果黑雲母解理縫方向與目鏡十字絲的橫絲(東西方向)平行，則下偏光鏡位置正確，不需要校正。如果不平行(圖1－7A)，轉動物台，使黑雲母解理縫方向與目鏡十字絲的橫絲平行，旋轉下偏光鏡，至黑雲母的顏色變得最深為止。此時下偏光鏡振動方向位於東西方向(圖1－7B)。
圖1－5 中、低倍物鏡可用透明直尺直接測量
圖1－6 高倍鏡測量使用的物台微尺
圖1－7 下偏光鏡振動方向的校正(據李德惠，1997)
2.檢查上、下偏光鏡振動方向是否正交
使用中倍物鏡，調節照明使視域最亮。推入上偏光鏡，如果視域黑暗，證明上、下偏光鏡振動方向正交。若視域不黑暗，說明上、下偏光鏡振動方向不正交。如果下偏光鏡振動方向已經校正至東西方向，則需要校正上偏光鏡振動方向。轉動上偏光鏡至視域黑暗為止(相對黑暗)。如果顯微鏡中的上偏光鏡不能轉動，則需要作專門修理。
經過上述校正之後，目鏡十字絲應當嚴格與上、下偏光鏡振動方向一致。但有些顯微鏡的目鏡沒有定位螺絲，使用過程中或更換目鏡時，可能使目鏡十字絲位置改變，因此，需要校正目鏡十字絲的位置。
3.檢查目鏡十字絲是否嚴格與上、下偏光鏡振動方向一致
圖1－8 目鏡十字絲的檢查示意圖
在偏光顯微鏡的光學系統中，上、下偏光鏡振動方向應當正交，而且是東西、南北方向(圖1－8)分別與目鏡十字絲橫、縱絲平行。如果十字絲不正交，則選擇具有直邊的礦物薄片進行檢查，具體步驟如下:
a.選擇具有直邊的礦物顆粒置於視域中心，轉動物台使礦物的直邊平行於目鏡十字絲的縱絲，記錄物台讀數m;
b.轉動物台，使礦物直邊與目鏡十字絲橫絲平行，記錄物台讀數n;
c.計算m－n的數值，如果結果為90°，則十字絲正交，否則斜交，需作專門修理。
(七)偏光顯微鏡的使用和保養
偏光顯微鏡是精密而貴重的儀器，又是教學和科研工作中必不可少的常用儀器，如有損壞，將會直接影響到教學和科研工作。因此，應經常對偏光顯微鏡進行保養和維護，使用過程中應自覺的遵守以下的操作規程。
(1)使用前應進行仔細地檢查。
(2)要對座固定位置使用偏光顯微鏡，最好不要隨意搬動顯微鏡設備，如確實需要改動或搬動顯微鏡時，動作一定要輕，嚴防震動，以免損壞光學系統。在移動顯微鏡的過程中，應以右手握鏡臂，左手托住偏光顯微鏡底座。
(3)顯微鏡所有鏡頭一般均經過校驗，不得隨意自行拆開;鏡頭必須隨時保持清潔，如有塵土，需用筆刷或者鏡頭紙輕輕將灰塵清除，切勿用手或者其他物品擦拭，以防止損壞顯微鏡鏡頭。
(4)顯微鏡鏡頭及其他附件，均需放置於原附件盒中，並將各自在指定位置放好，嚴防墜地，附件盒用完後放回原處。
(5)切勿隨便自行拆卸顯微鏡，或將附件任意調換使用。
(6)薄片置於物台上時，其蓋玻片必須向上，而且用彈簧夾夾緊。
(7)用高倍物鏡調焦時，需用眼睛在旁一邊留意觀察，切忌薄片被壓碎或者損壞鏡頭。
(8)更換物鏡時，一定要用手握住轉盤轉動，切忌用手直接握住物鏡轉動，以免物鏡發生松動。
(9)使用上偏光鏡及勃氏鏡，在推送時切忌用力過猛，以免震壞。
(10)儀器損壞或者調節失靈時，應及時與管理人員聯系，切勿強力扭動或者擅自處理。
(11)偏光顯微鏡操作使用完畢，需將上偏光鏡及勃氏鏡推入，轉動粗動手輪將物鏡提起，鏡筒上留一個目鏡，關閉電源並罩上儀器罩。
(八)岩石薄片的磨製
在偏光顯微鏡下研究岩石和礦物，需要將其磨製成薄片進行觀察。用切面機從岩石標本上切下一小岩塊(定向或不定向)。先把一面磨平，用加拿大樹膠把這一平面粘在載玻璃片上(其大小為25mm×50mm，厚約1mm)。再磨另一面，磨至厚度0.03mm為止。用加拿大樹膠把蓋玻片粘在它的表面(蓋玻片大小為15mm×15mm～20mm×20mm，厚度0.1～0.2mm)。
圖1－9 薄片磨製示意圖
因此，岩石薄片是由薄的礦片、載玻片和蓋玻片組成的(圖1－9)。礦片的頂、底部都塗有薄的加拿大樹膠。為了某種需要，如觀察長石的解理縫、薄片染色等，對某些薄片可以不加蓋薄片。在磨製疏鬆岩石標本薄片時，需先浸在加拿大樹膠中煮過以後再切製成薄片。要求礦片厚度0.03mm，載玻片厚度為1mm，蓋玻片厚度0.1mm。
需要說明的是，在磨製薄片時使用金剛砂，無論金剛砂多細，礦片表面總會因磨劃而留下溝痕(顯微溝痕)。因此，礦片表面並不是絕對光滑的。
晶體光學實驗教程
2. 十萬火急的物理問題:在楊氏干涉實驗裝置後雙縫後面各放置一個偏振片,若兩偏振片的透振方向相互垂直,
產生干涉的條件之一就是兩列波的振動方向不能垂直啊。兩個偏振片垂直，出來的光的振動方向就垂直，自然沒有干涉條紋了。各點的光強不用考慮相位問題直接疊加，自然是有光照到屏上了。現象就和沒用雙縫一樣嘛。
3. 正交偏光鏡的裝置及特點
一、正交偏光鏡（Orthoscope）的裝置
在下偏光鏡的基礎上，推入上偏光鏡，使上、下偏光鏡的振動方向互相垂直，並分別平行於目鏡十字絲的方向。偏光顯微鏡一般以十字絲代表上、下偏光鏡的振動方向。PP代表下偏光鏡的振動方向，AA代表上偏光的振動方向。
在正交偏光鏡裝置下，可以觀察礦物晶體的消光、消光位和消光類型；測定消光角；觀察礦物的干涉色並測定干涉色的級序；觀察雙晶；測定礦物延性的正負等。
二、正交偏光鏡下的特點
（1）載物台上不放置任何礦片，視域是黑暗的。因為光波通過下偏光鏡後，即成為PP方向振動的偏光，這個方向恰與上偏光鏡的振動方向AA垂直，光波不能通過上偏光鏡，所以視域黑暗（圖5-1A）。
圖5-1 正交偏光鏡的裝置及光學特點
（2）載物台上放置均質體任意切面或者非均質體垂直光軸切面，光波進入到這種圓切面內任意振動而直接透出，不會發生雙折射，亦不改變原有的振動方向，透出礦片的偏光振動方向仍然平行PP，與AA垂直，不能透過上偏光鏡，視域黑暗（圖5-1B）。
（3）載物台上放置非均質體斜交光軸切面，但光率體橢圓半徑之一平行PP，從下偏光鏡透出的偏光通過礦片時不改變振動方向，與AA垂直，光波射入這種切面不能透過上偏光鏡，則視域黑暗（圖5-1C）。
（4）載物台上放置非均質體斜交光軸切面，但光率體橢圓半徑與PP、AA斜交，光波射入這種橢圓切面，必然發生雙折射，分解成兩種偏光，其振動方向分別平行於光率體橢圓的長、短半徑，則按平行四邊形法則分解，可以透過上偏光鏡，視域明亮（圖5-1D）。
總之，光率體軸與偏光振動方向有三種情況：相互垂直通不過；二者平行全通過；斜交分解，垂直通不過。
4. 某同學在做雙縫干涉實驗時，安裝好實驗裝置，在光屏上卻觀察不到干涉圖樣，這可能是由於()
光束的中央軸線與遮光筒不一致，會導致光屏上產生的干涉條紋很弱 ，
若相差較大回 ，則干涉條紋產答生在干涉儀的桶壁上而不是光屏上 (這有點類似凸透鏡成像實驗)，
所以 A 正確 ；
單縫與雙縫不平行 ，會導致 干涉條紋 不清晰 —— 因為這個實驗中 ，
單縫起的作用是提供一個線狀光源 ，單縫與雙縫平行 ，
則 單縫各處到雙縫對應位置的距離差相等 ，雙縫就相當於兩個頻率相同相差恆定的相干光源 ，而單縫與雙縫不平行，則單縫各處到雙縫對應位置的距離差就不相等，雙縫光源的相差就會不同 。
5. 偏振光干涉實驗原理
偏振光干涉的實驗與利用的就是偏振光的話，對於其他信息的影響以及環境的區別。
所以理論依據與實驗結果是相同的。
6. 正交偏光鏡的裝置
正交偏光鏡的裝置就是使用反光鏡、下偏光鏡、物鏡、上偏光鏡、目鏡組成光路系統。即在下偏光鏡的基礎上，再推入上偏光鏡，而且上、下偏光鏡的振動方向互相垂直（圖5-1）。並分別平行於十字絲的方向，「PP」代表下偏光鏡的振動方向，「AA」代表上偏光鏡的振動方向。
圖5-1 正交偏光鏡的裝置及光學特點
（據李德惠，2002）
7. 化學實驗中 怎樣判斷實驗的發生裝置或實驗裝置應選哪一套裝置（初三化學，請說的簡略點，通俗易懂點）
發生裝置：（初中的兩種類型）
1、如果題目是：反應物為固體，且需要加熱
則回答：發生裝置選用固固加熱型。
理由：反應物為固體，且需要加熱。
2、如果目是：反應物為固體和液體，且不需要加熱
則回答：發生裝置選用固液不加熱型。
理由：反應物為固體和液體，且不需要加熱。
初中就兩種愛考
收集裝置：（只給出氣體）
1、如果題目是：該氣體密度比空氣大
則回答：可以採用「向上排空氣法」收集。
理由：XX氣體密度比空氣大。
2、如果題目是：該氣體密度比空氣小
則回答：可以採用「向下排空氣法」收集。
理由：XX氣體密度比空氣小。
3、如果題目是：該氣體密度比空氣略大/略小
則回答：不能採用「排空氣法」收集。
理由：XX氣體密度比略大/略小。
4、如果題目是：該氣體可/能/易溶於水
則回答：不能採用「排水法」收集。
理由：XX氣體可/能/易溶於水。
5、如果題目是：該氣體難/不能/不易溶於水
則回答：可以採用「排水法」收集。
理由：XX氣體難/不能/不易溶於水。
總結：綜合回答，記住字眼：「只能」「或」
如果題目是：該氣體密度比空氣大，且可/能/易溶於水
則回答：只能採用「向上排空氣法」收集。
理由：XX氣體密度比空氣大，且可/能/易溶於水。
如果題目是：該氣體密度比空氣小，且難/不能/不易溶於水
則回答：可以採用「向下排空氣法」或「排水法」收集。
理由：XX氣體密度比空氣小，且難/不能/不易溶於水。
不懂的可以繼續問
8. 怎麼設置一個實驗裝置用來區別橢圓偏振光和部分偏振光
橢圓偏振光
光矢量端點在垂直於光傳播方向的截面內描繪出橢圓軌跡。檢偏器旋轉一周，光強兩強兩弱。
橢圓偏振光可用兩列沿同一方向傳播的頻率相等、振動方向相互垂直的線偏振光疊加得到。這兩列線偏振光的相位差不等於0、π；如果二線偏振光的振幅相等，它們的相位差應不等於0、±π/2、π。
偏振光(Polarization)
光是一種電磁波，電磁波是橫波。而振動方向和光波前進方向構成的平面叫做振動面，光的振動面只限於某一固定方向的，叫做平面偏振光或線偏振光。通常光源發出的光，它的振動面不只限於一個固定方向而是在各個方向上均勻分布的。這種光叫做自然光。光的偏振性是光的橫波性的最直接，最有力的證據，光的偏振現象可以藉助於實驗裝置進行觀察，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（如燈光或陽光），透過偏振片的光雖然變成了偏振光，但由於人的眼睛沒有辨別偏振光的能力，故無法察覺。如果我們把偏振片P1的方位固定，而把偏振片P2緩慢地轉動，就可發現透射光的強度隨著P2轉動而出現周期性的變化，而且每轉過90°就會重復出現發光強度從最大逐漸減弱到最暗；繼續轉動P2則光強又從接近於零逐漸增強到最大。由此可知，通過P1的透射光與原來的入射光性質是有所不同的，這說明經P1的透射光的振動對傳播方向不具有對稱性。自然光經過偏振片後，改變成為具有一定振動方向的光。這是由於偏振片中存在著某種特徵性的方向，叫做偏振化方向，偏振片只允許平行於偏振化方向的振動通過，同時吸收垂直於該方向振動的光。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」，它的作用是把自然光變成偏振光，但是人的眼睛不能辨別偏振光。必須依靠第二片偏振片P2去檢查。旋轉P2，當它的偏振化方向與偏振光的偏振面平行時，偏振光可順利通過，這時在P2的後面有較亮的光。當P2的偏振方向與偏振光的偏振面垂直時，偏振光不能通過，在P2後面也變暗。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」。