2014年1月1日 星期三

用手機看見分子的結構排列: 手機變身數位偏光顯微鏡!

光是觀察物質最有用的方式,因為所有物質都會跟光作用,對於微小的物體,最一般的生物光學顯微鏡利用物質吸收光的強弱來看出內部的結構,金像顯微鏡技術利用反射光來看清楚不透明物體的表面。但是對於分子內部的排列,一般的方式的顯微鏡就沒有辦法得知了。

當物質的結構有方向性排列的時候,常常會讓通過的光改變偏振的方向,因為光是電磁場的震盪,所以因為分子有方向性的排列就會讓不同方向的電磁震盪傳遞速度不同,所以光走著走的偏振方向就轉方向了。這些物質有方向性的排列發生在很多地方,像是擠拉出來的高分子纖維,受到外力的物質,有方向性的晶體,有規則性排列的分子,細胞組織結構等等...而要看到這些分子的排列方向性.最簡單的方式就是利用偏光來觀察了。原理是利用一對偏振方向垂直的偏振片,本來光應該無法通過,可是如果兩偏振片中間放置有方向性排列的物質,因為電磁震盪的速度各方不同,光的偏振就會轉向,然後可以通過一對偏振片,就會在黑暗的偏振消光條件中看到因為光改變振動方向的亮光。

雖然原理簡單,應用範圍也很廣,從高分子液晶的檢測,生物物質結構的分析,礦物的光學分析到疾病如痛風的診斷等。但是目前市面上有的偏光顯微鏡都很高價,如果加上專業的旋轉載物台與數位紀錄設備,除了專業研究人員之外幾乎沒有其他人有機會使用。

之前介紹了怎麼利用手機變成數位顯微鏡,其實只要再多加一點點裝置就可以變成專業的數位偏光顯微鏡了。設計上很簡單,在光源處跟手機的鏡頭前加入一對偏振片,鏡頭前端的偏振片固定方向 ,利用燈源的圓形結構可以自由調整光源的偏振方向來達到不同的消光條件。再利用C形的結構,在原有的載物台上加上有刻度的轉盤,這樣一來手機用的全套偏顯微鏡就完成了!


上面就是在手機顯微鏡上加上偏光模組後合體的照片,可以看到上面提到的一對偏振片跟轉盤。轉盤的功能在調整觀測物體的方向來觀察其偏振特性,在礦物研究上很有用。

以下是觀測白雲石的結果,上方照片為沒有偏振消光下的顯微照片,下方照片則是在偏振消光後的照片,原本看似平凡的石頭,卻透露出非常多彩又美麗的訊息。 ( 樣本感謝台大地質系黃同學提供 ~)   


之後製作的手機顯微鏡也都會提供偏光模組讓想使用的朋友使用,希望這樣的輕便易用的偏光顯微鏡能讓更多朋友能更容易接觸到這種有用的技術,看到更多分子方向性排列所透露出來的自然秘密!  



4 則留言:

匿名 提到...

這個設計很實用,可以定購一台嗎?email:ace5866@qq.com

scimage 提到...

請到這https://www.facebook.com/groups/720651754612879/ 看相關訊息~

匿名 提到...

謝謝你,我已加入索取了

李嘉雄 提到...

好想看不同音樂 水分子的變化 自家裡有石英4奈米 也想看看什麼樣子

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