Исследование микроструктур в поляризационном свете

В основе приборов, используемых для исследований в поляризованном свете, лежит система из поляризатора и анализатора, расположенных вдоль направления световых лучей, между которыми помещается исследуемый объект. Анализатор устроен подобно поляризатору,

Рис. 60. Расположение плоскостей поляризатора и анализатора.

но приспособлен для вращения вокруг продольной оси системы.

Если плоскости поляризатора П и анализатора А совпадают, то свет полностью проходит через анализатор и образует на экране Э светлое пятно (рис. 60, а; поляризатор П и анализатор А - поляроидные пленки, плоскости колебаний на которых обозначены стрелками).

При повороте анализатора яркость пятна на экране убывает. Убывание интенсивности I света, прошедшего через анализатор) происходит по соотношению (закон Малюса) интенсивность света, где интенсивность света, прошедшего через поляризатор и анализатор соответственно, и α — угол поворота плоскости анали­затора (рис. 60, б). При взаимно перпендикулярном расположении плоскостей поляризатора и анализатора свет полностью гасится (рис. 60, в) анализатором. Таким образом, за один полный оборот (на 360°) анализатора экран дважды полностью освещается и дваж­ды полностью затемняется. Поляризованный свет приме­няется при исследовании оптиче­ски анизотропных элементов раз­личных структур, в частности тканей организма. Во многих случаях при этом возможно установить рас­положение и строение элементов структуры, которые не выявляются при микроскопировании в естест­венном свете.

Оптическая анизотропия наблю­дается, например, у мышечных, соединительнотканных (коллагеновых) нервных волокон. Поэтому название скелетных мышц - поперечнополосатые - связано с тем, что при мик­роскопировании в естественном свете волокно наблюдается состоя­щим из чередующихся более темных и более светлых участков, это и придает ему поперечную исчерченность. Исследование мышечного волокна в поляризованном свете обнаруживает, что более темные участки являются анизотропными, тогда как более светлые – изотропными, что и является причиной их различия в естествен­ном свете.

Коллагеновые волокна це­ликом анизотропны, оптиче­ская ось их расположена вдоль оси волокна. Мицеллы в мякотной оболочке нейрофибрилл также анизотропны, но оптические оси их расположены в радиальных направле­ниях.

Д ля гистологического исследования этих структур применяется поляризационный микроскоп. Это биологический микроскоп, снабжен­ный двумя призмами Николя: одна расположена перед конденсатором и служит поляризатором, вторая — в тубусе между объективом и окулятором - служит анализатором. Предметный столик вращает­ся вокруг продольной оси микроскопа на 360°.

Рис. 61. Микрофотография тонкого среза кости, полученная с помощью поляризационного микроскопа

Если в поляризационный микроскоп, установленный на полное затемнение поля зрения («скрещенные николи»), поместить препарат с изотропной структурой, то поле зрения останется темным. В случае, когда между поляризатором и анализатором помещен препарат с ани­зотропными структурами, свет, прошедший поляризатор, будет в них вновь двояко преломляться. В связи с этим он не гасится полностью анализатором и соответствующие структуры выступают светлыми на общем темном фоне поля зрения. В качестве примера на рис. 61 при­ведена микрофотография тонкого среза кости, полученная с помощью поляризационного микроскопа. На срезе видны только те остеоны, коллагеновые волокна которых лежат в плоскости среза. Волокна, расположенные перпендикулярно плоскости среза, через которые свет проходит вдоль оптической оси (т. е. без двойного лучепреломления), остаются невидимыми.