奧林巴斯顯微鏡沃拉斯頓和諾馬斯基棱鏡的波前剪

探索和渥拉斯頓諾馬斯基棱鏡 如何充當分光器分離或剪切的光的偏振光束分成穿過兩個相干和正交分量，并與在微分干涉對比（DIC）顯微鏡檢體的略微不同的區域進行交互。 這個交互式指南檢查干涉平面在兩個棱鏡的類型的位置，以及如何面的位置可以與在一單個棱鏡楔形改變光軸方向變化之間的差異。

教程初始化與一個標準的渥拉斯頓棱鏡出現在窗口和線性（平面）偏振通過棱鏡的底部部分以45度角入射的光的光束。 作為直線偏振波進入Wollaston棱鏡的下部，它是分割（或剪切）成的取向相互垂直（正交）的兩個彼此平面偏振分量。 之一波的被指定為普通（O）波和振動在垂直于棱鏡的光軸的方向上，而另一個被稱為非凡（E）的波平行于棱鏡光軸振動方向。 普通的波陣面是由藍柱表示，他們通過沃拉斯頓棱鏡進步，和非凡的波陣面的特點是紅色的吧。 此外，個別棱鏡楔形的光軸是由在上楔的箭頭（平行于瀏覽器窗口）中的下楔塊，或靶心物鏡（垂直于瀏覽器窗口）來表示。 干涉平面是用虛線表示。

為了操作的教程，使用棱鏡位置滑塊化合物棱鏡平移來回（向左和向右）橫跨入射偏振光束。 作為棱鏡被移動到右側，光束穿過下半棱鏡更大的距離，從而影響新興正常和非常波前之間的關系。 當棱鏡被移動到左側時，光束穿過在下部棱鏡只有很短的距離，在遍歷上楔塊的較大部分。

平移棱鏡類型滑塊向左產生在光軸的在下部棱鏡楔形的取向的改變，并且還變換化合物棱鏡從沃拉斯頓到諾馬斯基設計。 同時，干涉平面的位置從復合棱鏡的中央區域移動時，*到上楔塊，并*終到棱鏡的外部。作為棱鏡類型被改變時，普通和特殊的波前的軌跡被修改，以反映如何每個這些正交分量穿過棱鏡。

渥拉斯頓棱鏡由石英或方解石兩種幾何上相同楔（其是雙折射的，或者雙折射材料）切斷的方式，它們的光學軸被取向當它們膠合在一起以形成棱鏡垂直。 在DIC顯微鏡偏振片（定位在渥拉斯頓棱鏡下方）是這樣取向的線性偏振光進入棱鏡以45度角相對于所述兩塊雙折射棱鏡半部的光軸。

每個經剪切的波前的經歷而變化的渥拉斯頓棱鏡的組合物略微不同的折射率。 由石英制成，這是一種正性單軸晶體的棱鏡，顯示的0.6％的數量級上的折射率差。 因為通過晶體的波的傳播速度是成反比的折射率，每個波行進在一個稍微不同的速度。 在石英，普通射線行進比異常波更快由于稍低的折射率。 可替代地，在負性單軸晶體（例如方解石），則異常波經歷低的折射率和傳播比普通波更快。

在該教程中，每個波前由或藍色（普通）或紅色（特別）欄表示，如前面所討論。 由于虛擬沃拉斯頓棱鏡在本教程是由石英，普通波（藍條）過程通過晶體在更高的速度并不比異常波（紅色條）的下部。 當海浪遇到居住在渥拉斯頓棱鏡內部的膠合表面上，它們在去角波分裂和每一波需要稍微不同的過程中由于折射界面處。 此外，渥拉斯頓棱鏡的結晶軸的方向反轉在邊界的折射率的差異，從而導致普通波成為異常波，因為它進入棱鏡的上部。 類似的情況發生的異常波，這顛倒的角色，成為普通的浪潮。 這一概念體現在教程的變化波前條的顏色為每一波遇到膠結棱鏡交界處（藍波成為紅波，反之亦然）。

當的教程初始化時，入射偏振光波進入Wollaston棱鏡的下部中央部分，并轉移到一個普通和特殊的波前。 作為波穿過棱鏡的下部，普通波前（藍色條）前進朝向接合邊界比非凡的波前（紅色條）更快。 穿過邊界和扭轉身份后，非凡的波陣面（這原本是普通的波陣面）減慢而普通的波陣面（原非凡的波前）上漲速度。 *終，在普通的波前進到與非凡波前相同的位置，并同時從沃拉斯頓棱鏡的上表面兩者出現零路徑差。 因為每個波前遇到一個相同的折射率（空氣中）在離開棱鏡，兩個波在相同的速度行駛的道路上的標本。

為了修改該剪切波之間的光程差，渥拉斯頓棱鏡可以在垂直的方向上，該入射偏振光束使用 Prism 位置滑動的移位。 當滑塊被轉換到左邊，渥拉斯頓棱鏡也移動到左側，減小通過棱鏡的由波前下部行進的距離。 在這種情況下，普通的波前不前進到一個顯著程度以上的非凡的波前的接合邊界遇到之前。 在逆轉在棱鏡的上部波前身份，新普通波前進展比非凡波前更快*射出棱鏡表面。 這創建了可以通過調節渥拉斯頓棱鏡的位置而變化的光程差。 或者，當棱鏡被滑塊向右移動，普通波前進到一個相當大的程度相對于棱鏡的下部的非凡的波前。 當所述邊界被碰到，只有很短的距離為每個波離開棱鏡之前行進。 在這種情況下，新的非凡的波前（先前在下部棱鏡部的普通波前）遙遙*普通波前和首次遭遇所述沃拉斯頓棱鏡的上表面上。 *終結果是光程差是所述一個時，沃拉斯頓棱鏡偏移到左側展示的對面。

該諾馬斯基棱鏡，就像一個沃拉斯頓棱鏡，包括在斜邊膠合在一起的兩個光學石英楔子。 一楔形的是相同的一個常規渥拉斯頓石英楔并具有光軸方向平行于棱鏡的表面上。 然而，第二楔通過切割石英晶體在該光軸傾斜取向相對于所述棱鏡的平表面這樣的方式進行修改。 當楔形件相結合以形成一個雙折射棱鏡化合物，焦平面（與干涉條紋時產生偏振光通過棱鏡傳遞）的棱鏡板外在于，如上所述，并如圖1所示。這種效應的發生是因為剪切現在只需發生在空氣 - 石英界面（圖1（b）），并且在折射石英楔之間的界面會使剪切波前會聚在棱鏡之外的一個交叉點。 的諾馬斯基棱鏡 焦平面的實際位置可以通過改變光軸的傾斜角在所述第二石英楔用來構造棱鏡（使用在教程的棱鏡類型的滑塊）進行調整的范圍內幾毫米。

雖然諾馬斯基棱鏡被廣泛用作在現代微分干涉對比顯微鏡物鏡棱鏡，有較少的空間限制為聚光鏡棱鏡，它通常可以精確地內的開口面放置。 因此，常規的渥拉斯頓棱鏡有時可以插入顯微鏡聚光，但在許多情況下，利用諾馬斯基棱鏡代替。 當利用諾馬斯基棱鏡被用在聚光鏡中，棱鏡的設計，以產生一個位于更接近于棱鏡比那些用于與物鏡的使用構成一個干涉平面。 其結果是，除了被安裝在具有不同幾何形狀的框架，在現代DIC顯微鏡發現兩個諾馬斯基棱鏡被切割不同，不能互換。 總之，對于微分干涉顯微鏡，聚光鏡棱鏡（也稱為次要的 ， 輔助的 ，或補償化合物棱鏡）作為一個主分光鏡剪切極化波前，而物鏡棱鏡（ 委托人棱鏡）重組分離的波和調節普通和特殊的波陣面之間的障礙程度。

剪切對于特定渥拉斯頓或諾馬斯基棱鏡度是由制造商設置，并且必須與該匹配光束組合棱鏡，設在（有效）物鏡后側焦點面的重合。 每個剪切對光線將穿過聚光鏡和由透鏡元件被折射，使得兩束行進相互平行，因為它們離開聚光鏡和穿過試樣。 該光束由一個非常小的距離，該距離的物鏡的分辨率下實際分離（光束分離或剪切距離，通常在0.15和0.6微米之間的范圍，是在教程大大夸大）。

因為單獨的光束被剪切由渥拉斯頓或諾馬斯基棱鏡之前來自于同一來源，它們是一致和能力的干擾。 離開聚光鏡之后，剪切光束通過試樣，這往往導致所述兩束由于局部折射率和厚度變化量之間的光程差的緊密相鄰的區域。 光束離開所述樣品是由物鏡所捕獲，并在后側焦點面，在這里的第二沃拉斯頓或諾馬斯基棱鏡被策略性地放置于重新組合的光束到一個共同的路徑帶入焦點。 成對的光束，還是偏振和定向與振動方向是垂直的，下一個穿過第二偏振器（ 分析器 ）。 該分析儀具有一個交叉相對于所述*偏振器和定向于45度角，以離開第二棱鏡的光束的偏振平面。 光束振動在分析儀的偏振平面的組件能夠重新組合和干涉，以形成由一個傳統的或CCD照相機系統中的顯微鏡目鏡觀察或拍攝到的圖像。