ISO 8576:1996

Optics and optical instruments - Microscopes - Reference system of polarized light microscopy

Establishes a reference system incorporating all calibrated motions of rotation and displacement on the microscope and its accessories so that the measuring procedures are uniform. Particular attention is given to the polarization parameters and measuring accessories.

Optique et instruments d'optique — Microscopes — Système de référence en microscopie de polarisation

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 18-Dec-1996
• ICS: 37.020 - Optical equipment
• Technical Committee: ISO/TC 172/SC 5 - Microscopes and endoscopes
• Drafting Committee: ISO/TC 172/SC 5 - Microscopes and endoscopes
• Current Stage: 9093 - International Standard confirmed
• Start Date: 09-Sep-2021
• Completion Date: 13-Dec-2025

Overview

ISO 8576:1996 - "Optics and optical instruments - Microscopes - Reference system of polarized light microscopy" defines a unified reference system for polarized light microscopy. Its purpose is to standardize the description and calibration of all rotational and translational motions on a microscope and its accessories so that measurement procedures and reporting are uniform. The standard places particular emphasis on polarization parameters and measuring accessories such as rotating stages, polarizers/analyzers and compensators.

Key topics and technical requirements

• Reference coordinate system: Uses a Cartesian X, Y, Z system with Z along the preferred light‑propagation direction (lamp → observer). All directions in polarized observations are referenced to the highest refractive index direction.
• Rotation and displacement conventions:
  • Positive rotations in planes perpendicular to Z are read counterclockwise when viewed through the eyepiece.
  • Stage zero orientation: X axis of the mechanical stage is coincident with a reference direction (west–east) when the rotating stage is at v = 0°.
• Stage and accessory calibration:
  • Defines conventions for crossed polarizers (polarizer v = 0°, analyzer w = 90°) and for the zero position of cross‑stages and theodolite stages.
  • Specifies indexing and sign conventions for multi‑axis theodolite stages (rotation and tilt axes), including how axis indices affect successive motions.
• Polarizing elements and compensators:
  • Terminology for polarizer (before specimen), analyzer (after specimen), compensators and auxiliary plates.
  • Procedures for aligning anisotropic samples: extinction (indices parallel to polarizer/analyzer), measurement (diagonal at 45°).
  • Procedures for common compensation techniques:
    • Brace‑Köhler (Brace‑Kholer): orientation and measurement procedure, with the relation T = TC · sin 2p for deriving specimen retardation from compensator settings.
    • Sénarmont method: use of a quarter‑wave plate and analyzer rotation to calculate optical path difference from measured rotation and wavelength (difference of retardation limited to ≤ one wavelength).

Applications and users

ISO 8576 is directly useful for:

• Manufacturers of polarizing microscopes and stage accessories (design and calibration).
• Microscopy laboratories in geology, mineralogy, petrology and materials science performing birefringence and retardation measurements.
• Metrology and QA labs that certify microscope motions, rotation/tilt readings and polarimetric measurement procedures.
• Standards bodies and instrument users needing consistent reporting of orientation, rotation sense and compensator‑based measurements.

Related standards

• Prepared by ISO/TC 172 (Optics and optical instruments), subcommittee SC 5 (Microscopes and endoscopes). Users should consult other ISO microscope and optical instrumentation standards within ISO/TC 172 for complementary mechanical, optical and testing requirements.

Keywords: ISO 8576, polarized light microscopy, microscope reference system, polarizer, analyzer, compensator, rotating stage, birefringence, retardation, Sénarmont, Brace‑Köhler.

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL
STANDARD
First edition
1996-12-15
Optics and optical instruments -
Reference system of
Microscopes -
polarized light microscopy
Optique et instruments d’optique - Microscopes - Systeme de
rkfbence en microscople de polarisation
Reference number
IS0 8576:1996(E)
IS0 8576: 1996(E)
Foreword
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide
federation of national standards bodies (IS0 member bodies). The work of
preparing International Standards is normally carried out through IS0
technical committees. Each member body interested in a subject for
which a technical committee has been established has the right to be
represented on that committee. International organizations, governmental
and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. IS0
collaborates closely with the International Electrotechnical Commission
(IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are
circulated to the member bodies for voting. Publication as an International
Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting
a vote.
International Standard IS0 8576 was prepared by Technical Committee
ISO/TC 172, Optics and optical instruments, subcommittee SC 5,
Microscopes and endoscopes.
0 IS0 1996
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be
reproduced or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical, including
photocopying and microfilm, without permission in writing from the publisher.
International Organization or Standardi zation
Case Postale 56 l CH-121 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
ii
INTERNATIONALSTANDARD @ IS0 IS0 8576: 1996(E)
Optics and optical instruments - Microscopes -
Reference system of polarized light microscopy
1 Scope
This International Standard establishes a reference system incorporating all calibrated motions of rotation and
displacement on the microscope and its accessories so that the measuring procedures are uniform. Particular
attention is given to the polarization parameters and measuring accessories such as rotary microscope stages,
polarizing devices, and compensators.
2 Principles
The optical properties of an anisotropic, non-absorbing crystal of minimum symmetry under constant conditions of
pressure, temperature and wavelength are described by a triaxial index ellipsoid. The lengths of the semi-axes are
given by the principal refractive indices ~2~ and np and ny of the crystal. A random plane through the index ellipsoid
containing the centre of the ellipsoid generally has the shape of an ellipse with the axes of length n2,’ and ny’. By
definition, the relationship ~2~ s n,’ s np s ny’ s ny is true.
All directions specified in observations in polarized light are referred to the direction of the highest refractive index
9.
in an object, the subscripts y and a are often used instead of y’ and a’.
NOTE - To emphasize that ~1
1 VI >lQl
The index ellipsoid of uniaxial crystals is a rotation ellipsoid. This is characterized by two principal axes specified by
no and ne, where w refers to the ordinary and E refers to the extraordinary vibration direction. The latter is the
direction of the rotation axis. The following definitions are true:
= n, (positive)
= np = nw # ny
%t
= np =n, fn, = nE (negative)
i.e. if nE is larger than nci) the crystal is uniaxial and optically positive; if no is larger than nE the crystal is uniaxial
and optically negative.
3 Reference system for rotation directions and displacements (see figure 1)
3.1 General
Generally, a positive Cartesian reference coordinate system X, y, z is used as a basis whose z-direction is
determined by the privileged direction of light propagation from the lamp towards the observer. Accordingly, in
observation through the ocular, rising angles u in planes perpendicular to z are read off in a counterclockwise
direction, in the mathematically positive sense. This is true for upright and inverted microscopes.

IS0 8576: 1996(E)
direction of light propagation
2:
X: zero position
x = 90”
O:Y
x = 90”
o=z
-
-
90”
QYZ
C
P X
Reference direction: west-east
Figure 1
3.2 Mechanical stage (see figure 2)
The mechanical stage is attached to the rotary microscope stage in order to move the object in coordinate
directions x and y. In the zero rotation position of the microscope stage, the positive x-direction of the mechanical
stage and the reference direction are thereby identical (U = OO).
Microscope stage Vernier
Position of observer
Figure 2
3.3 Rotation position of the microscope stage
The rotation position is zero when the x-direction of the mechanical stage is west-east, i.e. parallel to the vibration
the polarizer, the latter being in v = 0” (see 4.2).
dire ction of light supplied by
NOTE - If any direction other than west-east (u = 0’) is taken as the basis orientation of the polarizer, then it should be
indicated on the microscope.
3.4 Rotation and tilting directions of the universal stage (see figures 3 and 4)
The universal stage is a device attached to the microscope stage, with which the object is turned towards any
A,
spatial direction. It has a system of rotary and tilting axes, specified by subscripts (according to Berek), as
,
where n = 1, 2, 3.
The highest number specifies the rotation axis of the microscope stage. Odd numbers refer to axes which, in the
zero position of the universal stage, are vertical, even numbers to axes which are horizontal. The movement of one
axis changes the position of all axes with a smaller subscript number.

@ IS0
IS0 8576:1996(E)
In the zero rotation position of the microscope stage, the scales for reading the tilting positions of the axes A, and
A4 are towards the right side of the observer so that the directions of the axes are defined as 180°. The working
direction of A, is mostly perpendicular to the direction of A,, i.e. 90". When the universal stage is tilted around A,,
the direction 90° is that of the projection of A,. Seen in the directions of A, and A,, the tilting angles around A, and
A4 are defined as clockwise positive, starting at the
...

NORME
INTERNATIONALE
Première édition
1996-I 2-I 5
Optique et instruments d’optique -
Microscopes - Système de référence en
microscopie de polarisation
Optics and optical instruments - Microscopes - Reference system of
polarized ligh t microscopy
Numéro de référence
60 8576: 1996(F)
Avant-propos
LIS0 (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre intéressé par une
étude a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernemen-
tales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO colla-
bore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques
sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des co-
mités membres votants.
La Norme internationale ISO 8576 a été élaborée par le comité technique
ISO/TC 172, Optique et instruments d’optique, sous-comité SC 5, Micro-
scopes et endoscopes.
0 ISO 1996
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
cédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord
écrit de l’éditeur.
de normalisation
Organisation internationale
Genève 20 l Suisse
Case postale 56 l CH-l 211
Imprimé en Suisse
ii
NORME INTERNATIONALE 0 ISO ISO 8576:1996(F)
Optique et instruments d’optique - Microscopes -
Système de référence en microscopie de polarisation
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale établit un système de référence concernant la mesure de tous les déplacements
et rotations sur le microscope et les accessoires afin d’uniformiser les procédures de mesure. Une attention
particulière est accordée aux paramètres de polarisation et aux équipements auxiliaires tels que platines tournantes
de microscopes, éléments polarisants et compensateurs.
2 Principes
Les propriétés optiques d’un cristal anisotrope, non absorbant et présentant un minimum de symétrie, à pression,
température et longueur d’onde constantes, sont décrites par un ellipsoïde des indices dont les trois demi-axes
sont égaux respectivement aux indices principaux IZ~, IZ~ et ny du cristal. Toute section plane passant par le centre
de l’ellipsoïde est une ellipse dont les axes ont pour longueur yt,’ et ny’. Par définition, la relation
Sn ISn < n 1 s ny est vraie.
a
4x
P Y
Toutes les directions spécifiées dans les observations en lumière polarisée sont rapportées à la direction de l’indice
de réfraction le plus élevé y.
NOTE - Pour souligner le fait que dans un objet Iny’1 > IIZ~~~, souvent on utilise simplement les indices y et a au lieu de y’ et
a’.
L’ellipso’ide des indices des cristaux uniaxes est de révolution. Ses deux demi-axes sont égaux respectivement aux
indices principaux no et ne, où o se rapporte à la direction de la vibration ordinaire et E se rapporte à la direction de
la vibration extraordinaire. Cette dernière est la direction de l’axe de révolution de l’ellipsoïde. On a par définition:
= np = na # ny = nE (positif)
na
= np = n, #na = n, (négatif)
Cela signifie que si n, est supérieur à n,, le cristal est uniaxe et optiquement positif. Si n, est supérieur à yle:, le
cristal est uniaxe et optiquement négatif.
3 Système de référence pour les sens de rotation et déplacement (voir figure 1)
3.1 Généralités
Généralement, un système cartésien d’axes de coordonnées X, y, z est utilisé, dont la direction z est déterminée
par la direction privilégiée de propagation de la lumière depuis la lampe vers l’observateur. Ainsi, lors de
l’observation à travers l’oculaire, les angles croissants, U, de rotation dans dés plans perpendiculaires à Z, sont lus

dans le sens inverse des aiguilles d’une montre, sens positif adopté en mathématiques. Ceci est valable pour les
microscopes droits et inversés.
direction de propagation de la lumière
2:
x: position zéro
= 90 0
+Y x
bz x = 90 0
+Y2 - - 90 0
Direction de référence: ouest-est
Figure 1
3.2 Platine à mouvements croisés (voir figure 2)
La platine à mouvements croisés est fixée sur la platine tournante pour déplacer l’objet suivant les coordonnées x
et Y. Dans la position zéro de la platine tournante du microscope, la direction positive suivant x de la platine à
mouvements croisés et la direction de référence sont confondues (U = OO).
ine tournante
Position de L’observateur
Figure 2
3.3 Orientation de la platine tournante du microscope
La platine est en position zéro quand la direction x de la platine à mouvements croisés est orientée ouest-est, c’est-
à-dire parallèle à la vibration lumineuse transmise par le polariseur dans la position v = 0” (voir 4.2).
NOTE - Si une direction autre que ouest-est = Oo) est prise comme d’orientation du polariseur, ceci devrait être
(U
indiqué sur le microscope.
3.4 Rotation et inclinaisons sur la platine théodolite (voir figures 3 et 4)
La platine théodolite est un dispositif fixé sur la platine du microscope qui permet d’orienter l’objet dans toutes les
directions de l’espace. Elle a un système d’axes de rotation et d’inclinaison repérés, d’après Berek, par des indices
tels que A, où n = 1, 2, 3, . . .
I
L’indice le plus grand désigne l’axe de rotation de la platine du microscope. Quand la platine théodolite est dans la
position zéro, les axes verticaux sont repérés par des indices impairs, les axes horizontaux par des indices pairs.
L’action suivant un axe modifie la position de tous ceux repérés par un indice plus petit.

0 ISO
Dans la position zéro de la platine du microscope, les échelles de lecture d’inclinaison des axes A, et A, sont à
droite de l’observateur de sorte que leur inclinaison est 180°. La direction d’utilisation de A, est, le plus souvent,
perpendiculaire à A4, soit 9Oo. Quand la platine théodolite est inclinée autour de A,, la direction 90° est celle de la
projection de A,. Vus dans les directions de A, et A4, les angles d’inclinaison a
...

NORME
INTERNATIONALE
Première édition
1996-I 2-I 5
Optique et instruments d’optique -
Microscopes - Système de référence en
microscopie de polarisation
Optics and optical instruments - Microscopes - Reference system of
polarized ligh t microscopy
Numéro de référence
60 8576: 1996(F)
Avant-propos
LIS0 (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre intéressé par une
étude a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernemen-
tales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO colla-
bore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques
sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des co-
mités membres votants.
La Norme internationale ISO 8576 a été élaborée par le comité technique
ISO/TC 172, Optique et instruments d’optique, sous-comité SC 5, Micro-
scopes et endoscopes.
0 ISO 1996
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
cédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord
écrit de l’éditeur.
de normalisation
Organisation internationale
Genève 20 l Suisse
Case postale 56 l CH-l 211
Imprimé en Suisse
ii
NORME INTERNATIONALE 0 ISO ISO 8576:1996(F)
Optique et instruments d’optique - Microscopes -
Système de référence en microscopie de polarisation
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale établit un système de référence concernant la mesure de tous les déplacements
et rotations sur le microscope et les accessoires afin d’uniformiser les procédures de mesure. Une attention
particulière est accordée aux paramètres de polarisation et aux équipements auxiliaires tels que platines tournantes
de microscopes, éléments polarisants et compensateurs.
2 Principes
Les propriétés optiques d’un cristal anisotrope, non absorbant et présentant un minimum de symétrie, à pression,
température et longueur d’onde constantes, sont décrites par un ellipsoïde des indices dont les trois demi-axes
sont égaux respectivement aux indices principaux IZ~, IZ~ et ny du cristal. Toute section plane passant par le centre
de l’ellipsoïde est une ellipse dont les axes ont pour longueur yt,’ et ny’. Par définition, la relation
Sn ISn < n 1 s ny est vraie.
a
4x
P Y
Toutes les directions spécifiées dans les observations en lumière polarisée sont rapportées à la direction de l’indice
de réfraction le plus élevé y.
NOTE - Pour souligner le fait que dans un objet Iny’1 > IIZ~~~, souvent on utilise simplement les indices y et a au lieu de y’ et
a’.
L’ellipso’ide des indices des cristaux uniaxes est de révolution. Ses deux demi-axes sont égaux respectivement aux
indices principaux no et ne, où o se rapporte à la direction de la vibration ordinaire et E se rapporte à la direction de
la vibration extraordinaire. Cette dernière est la direction de l’axe de révolution de l’ellipsoïde. On a par définition:
= np = na # ny = nE (positif)
na
= np = n, #na = n, (négatif)
Cela signifie que si n, est supérieur à n,, le cristal est uniaxe et optiquement positif. Si n, est supérieur à yle:, le
cristal est uniaxe et optiquement négatif.
3 Système de référence pour les sens de rotation et déplacement (voir figure 1)
3.1 Généralités
Généralement, un système cartésien d’axes de coordonnées X, y, z est utilisé, dont la direction z est déterminée
par la direction privilégiée de propagation de la lumière depuis la lampe vers l’observateur. Ainsi, lors de
l’observation à travers l’oculaire, les angles croissants, U, de rotation dans dés plans perpendiculaires à Z, sont lus

dans le sens inverse des aiguilles d’une montre, sens positif adopté en mathématiques. Ceci est valable pour les
microscopes droits et inversés.
direction de propagation de la lumière
2:
x: position zéro
= 90 0
+Y x
bz x = 90 0
+Y2 - - 90 0
Direction de référence: ouest-est
Figure 1
3.2 Platine à mouvements croisés (voir figure 2)
La platine à mouvements croisés est fixée sur la platine tournante pour déplacer l’objet suivant les coordonnées x
et Y. Dans la position zéro de la platine tournante du microscope, la direction positive suivant x de la platine à
mouvements croisés et la direction de référence sont confondues (U = OO).
ine tournante
Position de L’observateur
Figure 2
3.3 Orientation de la platine tournante du microscope
La platine est en position zéro quand la direction x de la platine à mouvements croisés est orientée ouest-est, c’est-
à-dire parallèle à la vibration lumineuse transmise par le polariseur dans la position v = 0” (voir 4.2).
NOTE - Si une direction autre que ouest-est = Oo) est prise comme d’orientation du polariseur, ceci devrait être
(U
indiqué sur le microscope.
3.4 Rotation et inclinaisons sur la platine théodolite (voir figures 3 et 4)
La platine théodolite est un dispositif fixé sur la platine du microscope qui permet d’orienter l’objet dans toutes les
directions de l’espace. Elle a un système d’axes de rotation et d’inclinaison repérés, d’après Berek, par des indices
tels que A, où n = 1, 2, 3, . . .
I
L’indice le plus grand désigne l’axe de rotation de la platine du microscope. Quand la platine théodolite est dans la
position zéro, les axes verticaux sont repérés par des indices impairs, les axes horizontaux par des indices pairs.
L’action suivant un axe modifie la position de tous ceux repérés par un indice plus petit.

0 ISO
Dans la position zéro de la platine du microscope, les échelles de lecture d’inclinaison des axes A, et A, sont à
droite de l’observateur de sorte que leur inclinaison est 180°. La direction d’utilisation de A, est, le plus souvent,
perpendiculaire à A4, soit 9Oo. Quand la platine théodolite est inclinée autour de A,, la direction 90° est celle de la
projection de A,. Vus dans les directions de A, et A4, les angles d’inclinaison a
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