陽光和幾乎所有其他形式的自然或人造照明都會產生光波，其電場矢量在垂直于光傳播方向（即輻射方向）的所有平面上振動。 如果電場矢量穿過將光束過濾并限制在單個平面上的特殊材料，則該光被稱為相對于傳播方向的平面偏振或線偏振。 所有在某個平面上振動的光稱為平面平行光或平面偏振光（平面或平面）。
人眼無法區分隨機定向光和偏振光，只能通過強度或顏色效果來檢測平面偏振光。 例如，偏光太陽鏡可以減少照射到眼睛的陽光強度。 事實上，人類無法區分從偏光顯微鏡獲得的高對比度真實圖像和使用非偏振光數字捕獲并投影到屏幕上的同一樣本的相同圖像。 偏振光的基本原理如上圖所示。 非偏振光束入射到兩個線性偏振器上。 電場矢量被描述為入射光以正弦波的形式向各個方向振動（360°；圖中僅使用了6個波，以60°的間隔表示）。 事實上，入射光的電場矢量在垂直于傳播方向的平面中振動，并且在到達第一偏振器之前它們均勻地分布在每個平面中。 通過第一個偏振器后，僅留下垂直偏振波。 垂直偏振波不能穿過水平偏振器。 兩個相互垂直的偏振片稱為正交偏振片（光）。 如下圖所示，交叉偏振光下光線無法通過（中圖）。
2.偏光顯微鏡
偏光顯微鏡（光、PLM）的結構圖如下圖所示。 它在普通顯微鏡的基礎上增加了上下兩塊偏光板（）。 偏振器實際上是具有沿單一方向排列的長鏈聚合物分子的濾光片。 與排列的聚合物分子在同一平面上振動的入射光被吸收，并且與聚合物平面成直角振動的光穿過第一偏振濾光器。 第一偏振器的偏振方向垂直于入射光并且只能通過垂直矢量電場的波。 穿過第一偏振器的波隨后被第二偏振器阻擋，因為該偏振器相對于電場矢量的方向水平定向。 如上所述，使用兩個相互垂直的偏振器的想法通常稱為正交偏振，這是偏振光顯微鏡的基礎。 在偏光顯微鏡中，有兩個偏光裝置——偏光鏡——上偏光鏡和下偏光鏡。 這兩個偏振片允許通過的偏振光的振動方向彼此垂直。 當自然光穿過下偏光片時，會留下與下偏光片允許的方向一致的偏振光。 然而，這種偏振光無法穿過與其正交的上偏振片，因此我們會在視野中看到全黑的場景。 如果我們在上下偏光片中放置異質晶體，那么通過下偏光片的偏振光穿過晶體時，其偏振方向會受到晶體光學取向一定角度的影響。 偏轉。 因此，當偏振光到達上偏光片時，不會垂直于偏光片的方向，因此一定量的光線會穿過上偏光片，讓我們在視野內看到明亮的光線（如圖上圖中）三種情況，如果在正交的1和2之間添加3，則部分光線可以通過）。 如果我們將上偏光片旋轉一定角度，使其與透過樣品的偏振光垂直偏光顯微鏡的結構，視場就會恢復黑暗，這就是所謂的“消光”。 上偏光片旋轉的角度稱為“消光角”。 由于均質晶體不會引起偏振光的偏轉，因此當上下偏振光相互垂直時，它就會熄滅。 非晶態樣品也是各向同性的，因此不會引起偏振光的偏轉。 當兩個偏光鏡相互垂直時，視野是暗的。
3. 申請
偏光顯微鏡首先是顯微鏡，因此它可以用來觀察樣品的形態（晶體）。 下圖為幾種常見的晶體形態，包括針狀、片狀、塊狀等。不同的晶體形態可能有不同的物理性質，如流動性、溶出度、機械性能等。對于醫藥原料藥，塊狀或棒狀通常優選晶體。 具有這種形貌的晶體具有更好的流動性和機械性能，適合配方工藝開發。 對于片狀和針狀晶體，過濾可能會更困難。 如果樣品顆粒非常小，也可能存在過濾問題。 雖然晶體形態和晶型之間沒有必然聯系，但對于特定的化合物，在對其晶型進行深入研究后，或許可以通過顯微鏡快速確定其晶型。 例如，晶型A為針狀，而晶型B為片狀。 無需XRPD測試，通過顯微鏡即可快速確定晶型。
此外，偏光顯微鏡可用于快速區分結晶和非晶樣品。 由于晶體樣品具有雙折射，而非晶樣品則沒有，因此 PLM 存在差異。 如下圖所示，第一張圖中的樣品是非晶態的。 樣品都是透明的并且沒有雙折射。 第二張圖像顯示雙折射，樣品是片狀晶體。 需要注意的是，當樣品顆粒較大時，一般較容易區分，但當樣品顆粒較小時，則難以區分，仍需要XRPD進行檢測分析。 有時在PLM上觀察到微弱的亮點，但XRPD測試顯示無定形，這可能是因為XRPD有一定的檢測限。
偏光顯微鏡還可以配備熱臺來觀察樣品狀態隨溫度的變化。 這種顯微鏡稱為熱臺顯微鏡（HSM）。 當然，如果熱臺顯微鏡配備冷卻裝置，也可以在低溫下觀察樣品。 下圖是常見熱臺顯微鏡的照片。 顯微鏡左側是溫度控制裝置。 顯微鏡物鏡下方是熱臺。 熱臺中間有一個小孔，供光源穿過熱臺照射樣品。
對于溶劑化物或水合物，加熱過程中的去溶劑化或脫水常常伴隨著假多晶型樣品的非晶化。 可以觀察到雙折射消失并且晶體邊緣變圓。 所有不同的結晶形式（非溶劑化形式或溶劑化物）都可以熔化而不會發生相變。 熔融產物可以是穩定的無定形或重結晶成另一種結晶形式。 如下圖所示，晶體在115.5℃開始熔化，在125℃完全熔化。 隨著溫度升高，熔化的產物重結晶，形成新的晶型。 最終偏光顯微鏡的結構，新的晶體形式也會熔化并完全變成液體。 熱臺顯微鏡可以與DSC很好地結合進行相變分析。 例如，DSC上的吸熱峰可能是熔化或去溶劑化。 如果溫度不是很高，峰不是很尖銳（焓值很低），可能無法通過DSC直接判斷是熔融過程還是脫溶劑過程。 。 結合熱臺顯微鏡，可以非常直觀地進行判斷。
