偏光技術(shù)在材料研究中的應(yīng)用
應(yīng)用偏振光研究材料組織，已有近百年的歷史。
偏振光金相研究也有幾十年的時(shí)間，主要用于以下兩方面。
① 金屬顯微組織的研究，有一些金屬及合金，用一般金相顯微鏡無(wú)法觀察其真實(shí)組織，而在偏振光照明下，顯微組織。晶粒大小及位向等則清晰可辯；對(duì)于經(jīng)受大量塑性變形的金屬，偏振光下還可以測(cè)定其擇優(yōu)取向。
圓度儀|圓柱度儀|輪廓度儀|粗糙度儀|一鍵測(cè)量?jī)x|光學(xué)測(cè)量方案|測(cè)量自動(dòng)化系統(tǒng)|測(cè)量投影儀|全自動(dòng)影像測(cè)量?jī)x|二次元|三次元測(cè)量?jī)x|恒溫恒濕箱|冷熱沖擊試驗(yàn)箱|烤箱|服務(wù)器SAG平面度測(cè)量?jī)x|絲錐尺寸自動(dòng)測(cè)量?jī)x② 鑒定非金屬夾雜物
1、偏振光的基礎(chǔ)知識(shí)
從物理光學(xué)可知，如果光波的振動(dòng)方向都互相平行，只在一個(gè)固定方向振動(dòng)的光稱線偏振光，簡(jiǎn)稱偏振光。偏振光的振動(dòng)方向和傳播方向所組成的面稱振動(dòng)面。天然光通過(guò)起偏鏡后可成為線偏振光。偏振光可用檢偏鏡來(lái)檢查。不同狀態(tài)的偏振光通過(guò)檢偏鏡后，將有不同的變化規(guī)律。
對(duì)于線偏振光，當(dāng)起偏鏡與檢偏鏡成正交位置時(shí)，通過(guò)檢偏鏡的光線最弱。因此起偏鏡與檢偏鏡的相對(duì)位置每轉(zhuǎn)90°交替出現(xiàn)強(qiáng)度最大和消光。
對(duì)于圓偏振光，不論檢偏鏡的位置如何，總有等量的偏振光通過(guò)檢偏鏡，光的強(qiáng)度不變，無(wú)消光現(xiàn)象。
對(duì)于橢圓偏振光，光的強(qiáng)度隨檢偏鏡的位置而改變，起偏鏡與檢偏鏡之間的相對(duì)位置每轉(zhuǎn)90°交替出現(xiàn)強(qiáng)度的極大和極小。
圓度儀|圓柱度儀|輪廓度儀|粗糙度儀|一鍵測(cè)量?jī)x|光學(xué)測(cè)量方案|測(cè)量自動(dòng)化系統(tǒng)|測(cè)量投影儀|全自動(dòng)影像測(cè)量?jī)x|二次元|三次元測(cè)量?jī)x|恒溫恒濕箱|冷熱沖擊試驗(yàn)箱|烤箱|服務(wù)器SAG平面度測(cè)量?jī)x|絲錐尺寸自動(dòng)測(cè)量?jī)x偏振光通過(guò)各向異性的單軸晶體時(shí)將產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象，分成尋常光（O光）和非尋常光（e光），它們?cè)诰w內(nèi)的傳播速度不同，因而造成光程差ΔL0符合一定條件時(shí)，出射光可成為橢圓偏振光。偏振光通過(guò)一些非金屬夾雜物時(shí)，將產(chǎn)生上述效應(yīng)而獲得橢圓偏振光。當(dāng)試樣被線偏振光照射時(shí)，從平滑外表面反射的光仍為線偏振光，不能通過(guò)正交位置的檢偏鏡，因而在目鏡中看到黑暗；但在夾雜物處，光線既在外表面反射，又從夾雜物和金屬之間的界面反射后再經(jīng)夾雜物折射出來(lái)，成為具有不同橢圓度的橢圓偏振光。能通過(guò)正交位置的檢偏鏡而進(jìn)入目鏡，因此在目鏡中能清楚地看到夾雜物，所以偏光顯微鏡可用來(lái)觀察鑒定非金屬夾雜物。
圓度儀|圓柱度儀|輪廓度儀|粗糙度儀|一鍵測(cè)量?jī)x|光學(xué)測(cè)量方案|測(cè)量自動(dòng)化系統(tǒng)|測(cè)量投影儀|全自動(dòng)影像測(cè)量?jī)x|二次元|三次元測(cè)量?jī)x|恒溫恒濕箱|冷熱沖擊試驗(yàn)箱|烤箱|服務(wù)器SAG平面度測(cè)量?jī)x|絲錐尺寸自動(dòng)測(cè)量?jī)x
金屬材料按其晶體結(jié)構(gòu)不同可分為各向同性與各向異性。立方點(diǎn)陣的金屬都具有各向同性的特征，一般情況下對(duì)偏振光不起作用。非立方點(diǎn)陣的金屬，如六方晶系，三斜晶系，正方晶系等金屬都屬各向異性，對(duì)偏振光的反應(yīng)極為靈敏。
當(dāng)偏振光照射到一個(gè)多晶體的各向異性的金屬磨面上時(shí)，假如偏振光與某一晶粒的光軸成φ角，則反射光（為線偏振光）的振動(dòng)面將旋轉(zhuǎn)一個(gè)ω角，它使得反射偏振光與檢偏鏡改變了原來(lái)的正交位置，部分反射偏振光能通過(guò)檢偏鏡進(jìn)入目鏡。由于各個(gè)晶粒光軸方向各不一樣，φ角不等，因而每一個(gè)晶粒的反射偏振光的振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)的角度ω也不同，通過(guò)檢偏鏡的光線強(qiáng)度也不同，因而我們能夠在目鏡中觀察到明暗不一的多晶粒。對(duì)于弱各向異性的金屬，往往將檢偏鏡偏轉(zhuǎn)極小角度（不完全正交），可以使晶粒明暗差別顯著。金相映相襯度提高有利于組織觀察。以密排六方晶格的鋅為例，其晶體結(jié)構(gòu)造成了光學(xué)各向異性，可以利用偏光技術(shù)觀察。
Zn的明場(chǎng)圖像（密排六方） Zn的偏光圖像（視場(chǎng)同左）
石墨球的三維結(jié)構(gòu)是什么樣子的？通過(guò)偏光效果可以得到一定的解釋。典型的“黑十字”現(xiàn)象。說(shuō)明：石墨球的截面上不是一個(gè)晶體的同一晶面；進(jìn)一步的研究，人們了解到，石墨球的三維結(jié)構(gòu)像是一個(gè)團(tuán)緊的花蕾，有一個(gè)核心。
球形石墨鑄鐵拋光明場(chǎng)像 球形石墨鑄鐵拋光偏光像：“黑十字”
當(dāng)偏振光照射到各向同性金屬試樣磨面時(shí)，反射偏振光的振動(dòng)不能旋轉(zhuǎn)，仍與檢偏鏡成正比位置，反射偏振光不能通過(guò)檢偏鏡，因而在正交偏振光下觀察各向同性金屬試樣，只能看到黑暗一片。
如果將磨面深侵蝕，不同位相的晶粒將露出不同程度傾斜的一定晶面，這時(shí)偏振光照射后經(jīng)反射可得不同橢圓度的橢圓偏振光，部分光線可以通過(guò)檢偏鏡而觀察到明暗不一的晶粒。