捕捉波浪:顯微鏡工作者應該知道的相位對比
相襯顯微鏡是一種光學顯微鏡技術，主要用於觀察活細胞。通過使用各種濾波器和冷凝器，相位對比產生的圖像可以讓我們看到活細胞的更多細節，並可以突出顯示細胞內結構等方麵。
讓你的細胞保持活力!
觀察細胞的最佳方法是染色——然而，許多組織學染色和技術對細胞是有毒的，顯然不適合讓你的細胞存活!因此，相襯顯微鏡在細胞培養實驗室中是一項非常有用的技術。
獲得諾貝爾獎的發現
相襯顯微鏡是由弗裏茨·澤尼克——一位荷蘭物理學家，他在20世紀30年代研究可見光譜的光學特性。第一台相位對比顯微鏡是在二戰期間建造的澤尼克教授最終1953年獲得諾貝爾獎．
相當容易理解
相位對比的原理很容易理解。當光穿過一個半透明的物體時，它的性質在相位方麵發生了變化。任何以這種方式與光相互作用的物體(如細胞)都被稱為“相位物體”。現在想象一下，光從倒置顯微鏡的光源照射上來，通過細胞培養皿照射到你俯視的物鏡和目鏡上。穿過培養皿中實際細胞的光會被放慢，並且與穿過介質和容器的光具有不同的相位。然而，這種相位變化隻是四分之一波長(或90o)這並不足以對人眼產生明顯的變化。我們隻能探測到光的振幅(或亮度)的差異。
減速和加速
澤尼克教授設計的是一種改變不與樣本相互作用的光的速度的方法。使用環形濾光片和電容器，無偏差光的相位提前了四分之一(90o)．由於穿過樣品的光也改變了四分之一相位，那麼被細胞(例如)“影響”的光與繞過或穿過“未受影響”的樣品的光之間的差現在改變了半波長的相位(或180o)．這種相位的偏移導致了經典的幹涉圖樣。我相信許多讀者在學習物理時會記得這一點——波和波穀相互抵消，而兩個波或兩個波穀會導致振幅增加。
我能看見!
振幅的變化可以被人眼檢測到——我們看到這是強度的變化。這種強度變化可以是在波或波穀中——暗或亮。那些我們希望看到的“相位對象”現在是“振幅對象”，對比度現在是人眼可見的。
黑暗的階段
有兩種類型的相位對比——“正”(或“暗相”)和“負”(或“光相”)。這些類型可以通過在顯微鏡中使用不同的相位對比環來確定。在正(暗)相，光通過物體/細胞是180o(或半波長)與未偏移光相異。這種“破壞性幹涉”導致細胞或標本在淺色背景下呈深色。
光階段
在負(光)相中，穿過物體/細胞的光與未偏離的光處於相位-這種“建設性幹涉”導致細胞或樣本在黑暗背景下是光。
在海浪中嬉戲
現在輪到你了——通過加速(或減慢)光，你可以創造出大波，或平坦的平靜，暗細胞或光細胞……