Фазовый контраст

Метод фазового контраста применяется для изучения прозрачных и бесцветных объектов, невидимых при наблюдении по методу светлого поля. К таковым относятся, например, живые неокрашенные животные ткани, некоторые минеральные и органические компоненты.

Сущность метода заключается в том, что световая волна, проходя через объект наблюдения имеющего в своем составе элементы с незначительными различиями в показателях преломления, претерпевает разные изменения по фазе (приобретает так называемый фазовый рельеф). Однако фазовые изменения не воспринимаются непосредственно ни глазом, ни фотопластинкой. Для получения контрастного изображения необходимо превратить фазовые изменения световой волны в видимые амплитудные изменения (амплитудный рельеф). С этой целью применяются специальные оптические устройства – фазово-контрастный конденсор и фазовый объектив.

Фазово-контрастный конденсор представляет собой обычный объектив с револьвером и набором кольцевых диафрагм для каждого объектива. Фазовый объектив снабжен фазовой пластинкой, которую получают нанесением солей редкоземельных элементов на объектив. Изображение кольцевой диафрагмы совпадает с кольцом фазовой пластинки соответствующего объектива.

Неотклонённые в образце лучи от осветителя, дающие изображение диафрагмы, должны полностью проходить через фазовое кольцо, которое значительно ослабляет их (его делают поглощающим) и изменяет их фазу на l/4 (l – длина волны света). А лучи, даже ненамного отклоненные (рассеянные) в образце, проходят через фазовую пластинку, минуя фазовое кольцо, и не претерпевают дополнительного сдвига фазы. С учётом фазового сдвига в материале препарата полная разность фаз между отклоненными и неотклонёнными лучами близка к 0 или l/2, и в результате интерференции света в плоскости изображения препарата они заметно усиливают или ослабляют друг друга, давая контрастное изображение структуры препарата. Отклоненные лучи имеют значительно меньшую амплитуду по сравнению с неотклонёнными, поэтому ослабление основного пучка в фазовом кольце, сближая значения амплитуд, также приводит к большей контрастности изображения.

Получаемое таким образом изображение называется фазово-контрастным. 

Метод дает возможность различать малые элементы структуры, практически невидимые в методе светлого поля. Прозрачные частицы, сравнительно не малые по размерам, рассеивают лучи света на столь небольшие углы, что эти лучи проходят вместе с неотклонёнными через фазовое кольцо. Для таких частиц фазово-контрастный эффект имеет место только вблизи их контуров, где происходит сильное рассеяние.