应用偏光显微镜测定木材纤维胞壁的纤丝角_尹思慈

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1、第2 2卷第2明1956年5月林业科学IE SC IA N ITS LVAESIINACEVol.22.No.2May,1956应用偏光显微镜测定木材纤维胞壁的纤丝角尹思慈阮锡根(南京林业大学)孙成志谢国恩( 中国林业科学研究院林产化学工业研究所) 毒偏光 显微 镜 是研 究 晶体光 学性质 的工具,在木材解剖构造 的 研究中可用它来度量 一些 胞壁 结构的 特性卜的。本文以马尾松(尸in u :阴a s s ol n 。、Lamb.)为材料,探讨应用偏光显微镜测 定纤丝角”的原理和方 法。一、原理本偏光显微镜具有一个能够转动的、有刻度的载物台和二个偏振片。偏振片能吸 收某一方向的光振动,而只

2、让与这个方 向相垂直的光振动通过,此通过的方 向即偏振片的偏振化方向。在正 交 偏光下所有各向同 性的均质物质都是完全 黑暗的,不管载物台如何转动都见不到有光线透过。中间如经过离解的木材纤维单壁,载物台转动 时就会发生明、暗变化。暗,就表明产生了消光。当一束光线折射入各向异 性 的木材纤维时,将产生双折射现象。这是由于光线 进入纤维素晶体后,分成两束光线,沿不同方 向折射而引起的。两束拆射光线之一恒遵守通常的折射定律,是寻常光线,另一束光线不遵守折射定律,是非常光线。产生双折射的原因是 由于寻常光线与非常光线在 晶体中具有不同的传播速度。在纤维素晶体内部有一确定的方向,沿这方向寻常光线和非常光

3、线的传播速度相等。这一方向是晶体的光轴。纤维素晶体的光轴平行于纤丝长轴,即b轴代通过光轴并与任一天然晶面 相正交的面,即由光轴与该晶面的法线所组成的平面,是 这晶体的主截面。在垂直晶面入射条件下,寻常光和非常光的振幅月。 A,co sa,A。= 月;sina o式中月。、Ae一寻常光和非常光的振幅,刁:一入射完全偏振光的振幅,a- 入射完全偏振光的振动 方 向与主截面间的 夹角。当垂直于 晶面入射的入射光线振动方向在主截面内时,a二0,则A。= A:,也就是说只有振动面平行于主截面的非常光线。木材纤丝长轴方向平行于胞壁层,成层状排列的。当垂直胞壁面入射的完全偏振光振动纤维轴向纤丝方向幸入射自然

4、光图1木材纤维胞璧在正交偏光下的消光原理1 )纤丝与微纤丝的走向一致.210林业于:l孕2 2卷、面平行于主截面时,通过木材纤维试样后 的光矢量 振动 方 向不变在正 交偏光下,就 出现消光(图1)。在上述条件下,消光角即纤丝角。利用这个特 性即可确定木材纤维的纤丝、 角。二、试验试材采自湖南省鄙县林区的马尾松干材中段,直径约5c 0m(5 0多年生 ),截取圆盘_l几心材部分第1 0年轮,边材部分第4 0年轮,制成长 c 3m、宽 c Zm、厚3一4个年轮的试样,放 在水、中煮沸软化,至适于切片为止。将软化好的木材,在指 定 的年轮部位上,由早材至晚材连 续切取约2 0l lm厚 的 弦切片

5、。每个部位任意挑选1 0 一30片一,经过脱木素处理,使其 离解成 草根半壁 的 纤维,以使 测定。其程序如下:把切片放在 l D 拓硝 酸和1 0 终格酸 的混 台液;!了,浸渍1一2天(时间的长短视温度不同而异 ),直至 用玻璃棒能充分离解为止,用流水冲洗,除净酸蔽,保存在5 0 多酒精中待用。一采用国产XP T一6型透射式偏光显微镜(南京江南光学仪器厂 制 )。测定时用目镜二1 0倍、物镜4 0倍,放大率40 0倍。在正交偏光下,旋转放有纤维切片的载物台。符合 测定要求的纤维是载物台转动中观察的纤维壁 时亮时暗,最暗时要达到完全消光。测定步骤:抽出上偏 振片,旋转 载 物台,使纤维壁中央

6、纵轴与目镜十字线纵线重合,记下载物台角度。而后,插入一 仁偏振片,旋转至消光位置,再记下载物台角度。载物台前、后角度之差,就是所要测定 的纤丝角。、 落鑫三、结果和讨论(一)光洲定对脸盈的要求木材纤维次生壁中层 的纤丝环绕细 胞呈右手螺旋状排列帕。这样,邻近观察者 的 胞壁纤丝方向由左向右;而对壁就原观察方位而言,纤丝 方 向是 由右向左(图2)。由起偏镜来的完全偏振光通过纤维时,它的行径路线必然包含纤维的相对两派图2木材纤维次生壁 S , 层纤丝的回旋 方向壁。如仅有单壁,当它的纤丝 和偏光镜偏振化方向一致时,就会产生消光。但存在纤丝方向相反的对壁,则会有双折射,而不能形成消光。这说明,只有

7、细胞单壁才适合用偏光显微镜测定纤丝角。解离的木材完整纤维具纤丝方 向相反的对应壁,木材切片上所见的纵切面也包含有相邻细胞的两层细胞壁和它们中间的胞间质。这两层壁 的S:层的纤丝方向则相反。所以,解离的完整纤维和 一般木材切片的纵切面都不符合偏光显微镜测定纤丝角度的要求。木材切片厚度在小于纤维平均径向直径较多的情况下,纵切面就不可能保持横向完整的纤维,解离这种切片就会获得符合 要奢求的单壁。本试验所制的切片,经解离处理后,在偏光显微镜下能观察到有明显消光位。这说明解离的纤维达到了单壁的要求。管胞末端纤丝角度较小。例如马尾松管胞,正常部位的平均纤丝角为1 1.4“。而末端仅. 23。要想得到可用于

8、比较的正常值,应测定管胞长向的中间部分。2期尹巴慈等:应 明偏光 显微镜测定木材纤维胞壁 的纤丝角添(二)消光角的选定次生壁是细 胞 壁 的主要部分,其中又以中层(S:)为最厚。消光反应主要是S:纤丝 定向排列 的结果,因此求得的单壁消光角是52的纤丝角。原田浩帕认为,可 用52的微纤丝角代表平均微纤丝角,这一点也适川于 阔叶树材的管胞 和纤维。通过起偏器的完全 偏振光 的 偏振面与52层纤丝内纤维素晶体的主截面一致时,会出现消光 现象。在 它 门 相互垂直 时c x (9。“)也会出现消光现象,因在这个 条件下A。一。、几。一A,A。的振动方 向与品体主截面 方 向垂直,即仍与起偏 器偏振方

9、 向一致。这使载 物台 转动360“或者 说转动一周,消光位有4次。消光位间的角距是90“。从纤维 轴顺、逆时针 转动均可达消光位,两者转动的角度不!为90“,应选角度小者为测 定的 平均纤丝角。这与电子显微镜观察一般木材纤维次生壁 微纤丝角在10。一2 0“范围内的 结论帕相符。在完 成一个部位上的木材纤维 的纤丝角度测定后,应进行正态分布检验,如有不符,在遵循随机取样的要求下,全部重测。(三)偏光显微镜测定结 果与其它方法的比较表】马尾松管胞胞盆的纤丝角份测定奋偏光显微镜测定汽_ 二东必摘翼怜干暑大停12? 一2。一、2 5一23一最少 停z”22平均值2”, 5标准差”0354。3X射线

10、衍射0.6T法吕1 64碘染色祛。.偏光显微镜每个试样测定纤维8 0根。介从偏光显微镜测定结果(表1),可看出早材管胞的纤丝角大于晚材。这说明纤丝角与细胞的长度和横向尺寸有关。一般是细胞长、横向尺寸小的,纤丝角亦小;反之,则纤丝角大。这与纤丝角和管胞长度间有相反关系的结论帕一致。偏光显微镜测定的平均值与X射线衍射法和碘染色法的结果基本致。四、结论正交偏光下,在旋转的载物台上可观察到木材纤维单壁有明、暗变化。这是在偏光显微镜下见到的木材纤维素晶体的光学特性。用 偏光显微镜测定马尾松次生壁S:层的纤丝角,早材( 1 2.1,1 3.4 )大于晚 材(9.1,1 1.5 );边材( 1 3.4,1

11、1.5 )大于 心材( 1 2.1,9.1)。它与X射线衍射(0 02)弧法和碘染色法的测定结果具有一致性。212林业幸l学22卷利用 偏光显微镜测定木材纤维单壁 的纤丝角度,是一种适 用而简便的方 法。参考文献(1孙 成志、尹思慈.1 9 8 0.十种国产针叶树材管胞次生壁纤丝角的测定.林业科学.1 6(4),30 2一303。(2 阮锡根、尹思慈、孙成志.1 9 8 2,应用X射线衍射(002 )衍射弧法测定木材纤维次生壁的 微 纤丝角.林业 科学,1 8(1).64一70。3岛地谦、须 藤彰司、原田浩.1976,木材构造.森北,47一94。4Jan e,F.W.,1盯0.T 五es tr

12、 ut Cu r eof下o od,A damnlngthefibr盈Ila rangleInwo odtraehel ds,Jour nalofMler oseopy,90(2),15了一143.9Pr es t on,R.D.,1952.Themole e ula rarehi te etur eofplantCellwalls,Chap ma nand Hall,176.甚F IBR ILAN G L EME ASU RE MEN T SO FW0 0 D F IB E RWAL L S B YPO L A R M IC ROSCOP E月.吧自YinSieiRu a nXigen(Na

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