13.4.3. Метод ультрамікроскопії

М етод ультрамікроскопії засновано на такому ж принципі як і метод темного поля у прохідному світлі. Освітлення препарату в ультрамікроскопах проводиться перпендикулярно до напрямку спостереження. Стає можливим виявити наддрібні деталі об'єкту, розміри яких знаходяться в межах (2...50)10^-9 м, а це є далеко за межами роздільної здатності звичайних світлових мікроскопів і зумовлено дифракцією світла на частинках, наприклад, колоїдних. При сильному бічному освітленні кожна частинка в ультрамікроскопі відмічається спостерігачем як яскрава дифракційна пляма на темному фоні. Ультрамікроскоп не дає зображень оптичних досліджуваних об'єктів, тому не можна визначити істинні розміри, форму і структуру частинок. Проте, використовуючи цей метод, можна встановити наявність і концентрацію частинок, розрахувати їх середній розмір.

Ультрамікроскоп розробили німецький Фізик Г.Зідентопф і австрійський хімік Р.Зігмонді (1903р.). В запропонованій ними схемі ультрамікроскопа із щілиною (рис. 13.5, а) досліджувана система нерухома.

Кювета 5 із досліджуваним об'єктом освітлюється джерелом світла 1 (2 - конденсор, 4 - освітлювальний об'єктив) через вузьку прямокутну щілину 3, зображення якої проектується у зону спостереження. В окуляр мікроскопа спостереження 6 видно крапкоподібні світні плями від частинок, що знаходяться у площині зображення щілини. Вище і нижче зони освітлення наявність частинок не виявляється.

В ультрамікроскопі із проточною кюветою 5 (рис. 13.5, б) досліджувані частинки рухаються назустріч оку спостерігача. Перетинаючи зону освітлення, вони реєструються як яскраві спалахи візуально або за допомогою фотометричного пристрою. Регулюючи яскравість освітлення частинок рухомим фотометричним клином 7, можна виділити для реєстрації частинки, розмір яких перевищує задані граничні межі. За допомогою даного методу визначають концентрацію золю в межах від 1 до 10⁷ частинок в 1 см³.

Ультрамікроскопію використовують для дослідження дисперсних систем, степеню забруднення оптично прозорих середовищ сторонніми включеннями для контроля чистоти води та ін. рідин.

13.4.4. Метод спостереження об'єктів у поляризованому світлі

Метод спостереження у поляризованому світлі (як у прохідному, так і у відбитому) використовується для дослідження під мікроскопом анізотропних об'єктів, таких як мінерали, руда, зерна в шліфах сплавів та ін.

Лінійно- або плоскополяризоване світло являє собою світлові хвилі із одним-єдиним напрямком коливань вектора напруженності електричного поля і магнітного поля (між собою вони взаємноперпендикулярні) у площині перпендикулярній до напрямку поширення світла, тобто хвилі із цілком впорядкованим напрямком коливань. В той час як природнє світло являє собою сукупність світлових хвиль із всіма можливими напрямками коливань, швидко і невпорядковано міняючими один одного; сукупність ця статистично симетрична відносно хвильової нормалі, тобто характеризується невпорядкованим напрямком коливань.

Оптична анізотропія - це різні оптичні властивості середовища в залежності від напрямку поширення у ньому оптичного випромінювання (світла) та його поляризаціі. Вона проявляється у подвійному променезаломленню, дихроізму, у зміні еліптичної поляризації світла і обертанні площини поляризації, що відбувається в оптично активних речовинах.

За допомогою аналізаторів і компенсаторів, які включені в оптичну систему мікроскопа вивчається зміна поляризаціі світла, яке пройшло через препарат. Використання фазоконтрасного пристрою дозволяє визначити показники заломлення дрібнокристалічних речовин і проводити вивчення тонких структур (глинистих мінералів та ін.). Поляризоване світло необхідне для визначення оптичної густини. Оптична густина Д- це міра непрозорості шару речовини завтовшки l для світлових променів. Вона характеризує послаблення оптичного випромінювання в шарах різних речовин. У випадку невідбиваючого шару оптична густина дорівнює:

(13.4)

де І₀ - інтенсивність променя, що падає на поглинаюче середовище; І -інтенсивність випромінювання, яке пройшло поглинаюче середовище; k_ -показник поглинання середовища для випромінювання із довжиною хвилі . Оптична густина зручна для обрахунків, оскільки вона змінюється на декілька одиниць, тоді як величина І₀/І може для різних зразків і на різних ділянках спектру змінюватись на кілька порядків.