尼康顯微鏡光波與相差標(biāo)本的相互作用

當(dāng)遇到一個(gè)相位樣本，一個(gè)入射照明光的波陣面，根據(jù)該標(biāo)本的幾何形狀，折射率，厚度變形。這種互動(dòng)式教程探索了多種在波前形狀觀察到具有不同特性的標(biāo)本照射光的平面梁的變形。

教程初始化與矩形標(biāo)本（用深灰色框表示）出現(xiàn)在窗口中，并且具有1.50的任意折射率（近似的玻璃塊的折射率）。檢體是由較低折射率（1.30默認(rèn)情況下）的一個(gè)介質(zhì)包圍。一個(gè)連續(xù)系列的平面波前沖擊并穿過(guò)標(biāo)本程序從窗口到右側(cè)的左手側(cè)。當(dāng)每個(gè)波前穿過(guò)標(biāo)本，它是根據(jù)標(biāo)本的幾何形狀，折射率差，并且厚度變形和滯后（或高級(jí)）。

尼康顯微鏡為了操作的教程，使用滑塊，單選按鈕和下拉菜單來(lái)改變樣品和周?chē)橘|(zhì)參數(shù)誘導(dǎo)的變化與標(biāo)本相互作用的波 陣面。該標(biāo)本的寬度和標(biāo)本高度滑塊控制這些幾何參數(shù)，并且可以用于產(chǎn)生簡(jiǎn)單的線性變化到標(biāo)本和相應(yīng)的波前形狀。增加的寬度為具有比周?chē)慕橘|(zhì)產(chǎn)生的波前穿過(guò)樣品的該部分的相位差的量較大的折射率高的標(biāo)本。與此相反，同樣的動(dòng)作用的標(biāo)本具有較低的折射率比介質(zhì)將前進(jìn)波前。增加在平行于該波前的方向在一個(gè)較大的變形的標(biāo)本結(jié)果的高度。

檢體和周?chē)橘|(zhì)之間的折射率比可以與被調(diào)節(jié)標(biāo)本的RI：環(huán)繞RI滑塊。標(biāo)本的折射率范圍為1.20?1.50，而周?chē)橘|(zhì)的折射率固定為1.30（近似緩沖食鹽水）。波陣面風(fēng)格可切換的一對(duì)之間的單選按鈕平面波前 ，其具有尖銳的前緣，在強(qiáng)度逐漸減小，線性波前，用線表示。幾個(gè)樣品的幾何形狀，包括矩形，復(fù)雜和橢圓，可以使用被選擇的樣品形狀下拉菜單。

入射波前存在于光的照射光束變成在穿過(guò)相位樣本分成兩個(gè)分量。主要組分是一種undeviated（或非衍射; 第零階）平面波前 ，通常稱(chēng)為一個(gè)環(huán)繞（S）波穿過(guò)并圍繞標(biāo)本，但不與它進(jìn)行交互。另外，偏斜或衍射的波陣面（在e 1/2波）也產(chǎn)生，它變?yōu)樯⑸湓趯挼膱A?。ㄔ谠S多不同的方向），與標(biāo)本尺寸增大。

即散由非吸收性的，透明的相位標(biāo)本的入射光被延遲的相位由四分之一波長(zhǎng)相對(duì)于那些光波不直接與原子和分子，包括檢體進(jìn)行交互。以類(lèi)似于光通過(guò)介質(zhì)傳播的方式，散射涉及光波與原子和光由該原子的后續(xù)重新發(fā)射的相互作用。當(dāng)電磁波（諸如包含在入射光波）與原子或分子相互作用，電子被移位以擺動(dòng)方式響應(yīng)于該變化的電場(chǎng)的波。一種新的電磁波被重新發(fā)射的電子在一個(gè)方向上的*加速，然后在另一個(gè)。當(dāng)電子在休息時(shí)，發(fā)射的字段是零。因此，所產(chǎn)生的電磁輻射成比例變化的電荷，電荷的加速度的速度的速率。因?yàn)樵谝粋€(gè)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的加速度是速度背后四分之一波長(zhǎng)，所發(fā)射的光波滯后入射波后面對(duì)應(yīng)四分之一波長(zhǎng)。

作為照射的波前通入一非吸收性介質(zhì)，如在水中的薄玻璃板，在每個(gè)級(jí)別中的一些板的原子與入射光波和再發(fā)射的光，被延遲的相位由四分之一交互1/4波長(zhǎng)。每個(gè)原子作為一個(gè)點(diǎn)光源，并且統(tǒng)稱(chēng)為發(fā)射的波形成滯后，通過(guò)或圍繞在所述玻璃板的原子已經(jīng)通過(guò)入射波前后面四分之一波長(zhǎng)的一個(gè)新的平面波。這個(gè)新延遲波前是低振幅和建設(shè)性與入射波前干擾，以產(chǎn)生是受一小部分（約二十分之一）的波長(zhǎng)的阻礙，如示于圖1中所得的波陣面（a）中。由于相消干涉，側(cè)向散射基本上是零。凈結(jié)果是，在水中浸漬的薄玻璃板，在入射波前一個(gè)略微凸起的區(qū)域（參見(jiàn)圖1（b））。重述，波陣面的凸部分可以被視為入射波前（零階光），并且通過(guò)四分之一波長(zhǎng)延遲了散射或衍射光的低振幅的波陣面的總和。作為該過(guò)程不斷重復(fù)（對(duì)于較厚的和不規(guī)則的標(biāo)本）時(shí)，所得的波陣面是日益延遲相對(duì)于不通過(guò)樣品的波前。

平板玻璃板包含跨在兩個(gè)維度上大區(qū)域的原子無(wú)數(shù)位面。然而，該板（如大多數(shù)生物和材料樣品）中還包括具有原子數(shù)散射光延遲由四分之一波長(zhǎng)相對(duì)于入射波前一個(gè)邊緣。在邊緣處產(chǎn)生的波傳播在所有方向上，但不會(huì)形成沿光軸或在事件發(fā)生的波陣面的方向傳播的平面波。光通過(guò)樣品的邊緣衍射由四分之一波長(zhǎng)相對(duì)于零級(jí)入射照明一個(gè)阻礙，并且邊緣越厚，越此衍射光的強(qiáng)度。較厚的標(biāo)本衍射更多的光比更薄的標(biāo)本，但相位關(guān)系保持不變（延遲四分之一波長(zhǎng)）。