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科普摄影展

“科学与美”

“科技摄影与物理影像”、“科学摄影”课程师生作品 - 科普摄影展

金相显微镜下的材料表面·赵亦博
2025-07-18 11:02  

这张照片以独特的视觉语言揭示了金属材料微观结构的奥秘。画面被分为上下两部分,分别展示了同一材料在不同显微观察模式下的图像:上半部分为暗场照明(Dark Field)下的10倍与20倍放大图像,下半部分则为亮场照明(Bright Field)下的相应倍数图像。整体呈现出纵横交错、如蛛网般的划痕与晶界纹理,在光影对比中展现出金属表面复杂而有序的微观世界。

这组图像由金相显微镜拍摄而成,是材料科学中用于分析金属及合金组织结构的重要工具。金相显微镜是一种专门用于观察金属和合金显微组织的光学显微设备,其核心原理基于光线在样品表面的反射、折射与散射行为。通过调节照明方式,可以突出不同的微观特征:

亮场(Bright Field):光源直接照射样品,反射光进入物镜形成图像。此时背景明亮,样品表面的形貌、晶粒边界、夹杂物等在明暗对比中清晰可见。图中下半部分即为此模式,呈现出温暖的金色调,清晰展现了材料表面的划痕分布与晶体取向差异。

暗场(Dark Field):光源从侧面斜入射,仅让被样品散射的光线进入物镜。正常区域不发光,只有存在表面起伏或缺陷的地方才会产生亮点。因此,暗场成像能突出微小的表面瑕疵、晶界、位错等细节,增强对比度。图中上半部分的深色背景与亮线交织,正是暗场下对微小划痕和晶格畸变的敏感响应。

此外,金相显微镜常配合蚀刻技术使用:在观察前对样品进行化学蚀刻,可使晶界、相界面等结构因腐蚀程度不同而显现出来,进一步提升图像信息量。

这组照片不仅是一次精密仪器的视觉呈现,更体现了材料微观结构与宏观性能之间的内在联系。通过观察这些细微的“伤痕”与“纹理”,科学家能够判断材料的加工历史、热处理状态以及力学性能,从而优化制造工艺。它提醒我们:最坚固的金属,其内在世界也充满了脆弱与秩序并存的诗意——每一道划痕,都是材料经历过的温度、压力与时间的印记。


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