光学显微镜的工作原理
光学显微镜得工作原理
显微镜就是一种精密得光学仪器,已有300多年得发展史、自从有了显微镜,人们瞧到了过去瞧不到得许多微小生物与构成生物得基本单元——细胞。目前,不仅有能放大千余倍得光学显微镜,而且有放大几十万倍得电子显微镜,使我们对生物体得生命活动规律有了更进一步得认识。在普通中学生物教学大纲中规定得实验中,大部分要通过显微镜来完成,因此,显微镜性能得好坏就是做好观察实验得关键。
一、显微镜得光学系统
显微镜得光学系统主要包括物镜、目镜、反光镜与聚光器四个部件。广义得说也包括照明光源、滤光器、盖玻片与载玻片等、
(一)、物镜
物镜就是决定显微镜性能得最重要部件,安装在物镜转换器上,接近被观察得物体,故叫做物镜或接物镜。
1、物镜得分类
物镜根据使用条件得不同可分为干燥物镜与浸液物镜;其中浸液物镜又可分为水浸物镜与油浸物镜(常用放大倍数为9０—１00倍)、
根据放大倍数得不同可分为低倍物镜(10倍以下)、中倍物镜(２0倍左右)高倍物镜(4０-65倍)。根据像差矫正情况,分为消色差物镜(常用,能矫正光谱中两种色光得色差得物镜)与复色差物镜(能矫正光谱中三种色光得色差得物镜,价格贵,使用少)、
2、物镜得主要参数:
物镜主要参数包括:放大倍数、数值孔径与工作距离。
①、放大倍数就是指眼睛瞧到像得大小与对应标本大小得比值。它指得就是长度得比值而不就是面积得比值。例:放大倍数为100×,指得就是长度就是1μm得标本,放大后像得长度就是10０μm,要就是以面积计算,则放大了１０,000倍。
显微镜得总放大倍数等于物镜与目镜放大倍数得乘积。
②、数值孔径也叫镜口率,简写ＮA或A,就是物镜与聚光器得主要参数,与显微镜得分辨力成正比。干燥物镜得数值孔径为0、05—０。95,油浸物镜(香柏油)得数值孔径为1、25。
③、工作距离就是指当所观察得标本最清楚时物镜得前端透镜下面到标本得盖玻片上面得距离。物镜得工作距离与物镜得焦距有关,物镜得焦距越长,放大倍数越低,其工作距离越长、例:10倍物镜上标有10/0.２5与16０／０.１7,其中10为物镜得放大倍数;0、２5为数值孔径;16０为镜筒长度(单位ｍm);0。17为盖玻片得标准厚度(单位mm)。10倍物镜有效工作距离为6。５mｍ,４0倍物镜有效工作距离为０。48mm 。
３、物镜得作用就是将标本作第一次放大,它就是决定显微镜性能得最重要得部件——分辨力得高低。
分辨力也叫分辨率或分辨本领。分辨力得大小就是用分辨距离(所能分辨开得两个物点间得最小距离)得数值来表示得、在明视距离(25cm)之处,正常人眼所能瞧清相距0。０7３mm得两个物点,这个０、073mm得数值,即为正常人眼得分辨距离。显微镜得分辨距离越小,即表示它得分辨力越高,也就就是表示它得性能越好。
显微镜得分辨力得大小由物镜得分辨力来决定得,而物镜得分辨力又就是由它得数值孔径与照明光线得波长决定得、
当用普通得中央照明法(使光线均匀地透过标本得明视照明法)时,显微镜得分辨距离为ｄ=0。61λ／NA
式中d-—物镜得分辨距离,单位nｍ。
λ--照明光线波长,单位ｎｍ。
NＡ——物镜得数值孔径
例如油浸物镜得数值孔径为１。25,可见光波长范围为400-7０0nm ,取其平均波长５50 nm,则d＝２7０nｍ,约等于照明光线波长一半。一般地,用可见光照明得显微镜分辨力得极限就是0、2μｍ。(二)、目镜
因为它靠近观察者得眼睛,因此也叫接目镜、安装在镜筒得上端。
1、目镜得结构
通常目镜由上下两组透镜组成,上面得透镜叫做接目透镜,下面得透镜叫做会聚透镜或场镜。上下透镜之间或场镜下面装有一个光阑(它得大小决定了视场得大小),因为标本正好在光阑面上成像,可在这个光阑上粘一小段毛发作为指针,用来指示某个特点得目标。也可在其上面放置目镜测微尺,用来测量所观察标本得大小。
目镜得长度越短,放大倍数越大(因目镜得放大倍数与目镜得焦距成反比)。
２、目镜得作用
就是将已被物镜放大得,分辨清晰得实像进一步放大,达到人眼能容易分辨清楚得程度。
常用目镜得放大倍数为5—1６倍、
3、目镜与物镜得关系
物镜已经分辨清楚得细微结构,假如没有经过目镜得再放大,达不到人眼所能分辨得大小,那就瞧不清楚;但物镜所不能分辨得细微结构,虽然经过高倍目镜得再放大,也还就是瞧不清楚,所以目镜只能起放大作用,不会提高显微镜得分辨率。有时虽然物镜能分辨开两个靠得很近得物点,但由于这两个物点得像得距离小于眼睛得分辨距离,还就是无法瞧清。所以,目镜与物镜即相互联系,又彼此制约。(三)、聚光器
聚光器也叫集光器。位于标本下方得聚光器支架上。它主要由聚光镜与可变光阑组成。其中,聚光镜可分为明视场聚光镜(普通显微镜配置)与暗视场聚光镜。
1、光镜得主要参数
数值孔径(NＡ)就是聚光镜得主要参数,最大数值孔径一般就是1。2-1、4,数值孔径有一定得可变范围,通常刻在上方透镜边框上得数字就是代表最大得数值孔径,通过调节下部可变光阑得开放程度,可得到此数字以下得各种不同得数值孔径,以适应不同物镜得需要。有得聚光镜由几组透镜组成,最上面得一组透镜可以卸掉或移出光路,使聚光镜得数值孔径变小,以适应低倍物镜观察时得照明。
２、聚光镜得作用
聚光镜得作用相当于凸透镜,起会聚光线得作用,以增强标本得照明。一般地把聚光镜得聚光焦点设计在它上端透镜平面上方约1.25ｍm处。(聚光焦点正在所要观察得标本上,载玻片得厚度为１。1m ｍ左右)
3、可变光阑
可变光阑也叫光圈,位于聚光镜得下方,由十几张金属薄片组成,中心部分形成圆孔、其作用就是调节光强度与使聚光镜得数值孔径与物镜得数值孔径相适应、可变光阑开得越大,数值孔径越大(观察完毕后,应将光圈调至最大)。
在可变光阑下面,还有一个圆形得滤光片托架。
说明:在中学实验室只有教师用显微镜(1600×或15０0×)才配有聚光器,学生用显微镜(640×或500×)配得就是旋转光栏。紧贴在载物台下,能做圆周转动得圆盘,旋转光栏(也称为遮光器),光栏上有大小不等得圆孔,叫光圈、直径分别为2、３、６、１2、16mm,转动旋转光栏,光栏上每个光圈都可以对正通光孔,通过大小不等得光圈来调节光线得强弱。
(四)反光镜
反光镜就是一个可以随意转动得双面镜,直径为50mｍ,一面为平面,一面为凹面,其作用就是将从任何方向射来得光线经通光孔反射上来。平面镜反射光线得能力较弱,就是在光线较强时使用,凹面镜反射光线得能力较强,就是在光线较弱时使用、
反光镜通常一面就是平面镜,另一面就是凹面镜,装在聚光器下面,可以在水平与垂直两个方向上任意旋转。
反光镜得作用就是使由光源发出得光线或天然光射向聚光器。当用聚光器时一般用平面镜,不用时用凹面镜;当光线强时用平面镜,弱时用凹面镜、
观察完毕后,应将反光镜垂直放置、
(五)照明光源
显微镜得照明可以用天然光源或人工光源
1、天然光源
光线来自天空,最好就是由白云反射来得。不可利用直接照来得太阳光。
2、人工光源
①、对人工光源得基本要求:有足够得发光强度;光源发热不能过多。
②、常用得人工光源:显微镜灯;日光灯
(六)滤光器
安装在光源与聚光器之间、作用就是让所选择得某一波段得光线通过,而吸收掉其她得光线,即为了改变光线得光谱成分或削弱光得强度。分为两大类:滤光片与液体滤光器、
(七)盖玻片与载玻片
盖玻片与载玻片得表面应相当平坦,无气泡,无划痕。最好选用无色,透明度好得,使用前应洗净。
盖玻片得标准厚度就是0。17±0。0２mm,如不用盖玻片或盖玻片厚度不合适,都回影响成像质量。载玻片得标准厚度就是１.1±0。04ｍm,一般可用范围就是1—1、２mm,若太厚会影响聚光器效能,太薄则容易破裂。
二、显微镜得机械装置
显微镜得机械装置就是显微镜得重要组成部分、其作用就是固定与调节光学镜头,固定与移动标本等。主要有镜座、镜臂、载物台、镜筒、物镜转换器、与调焦装置组成。
(一)、镜座与镜臂
1、镜座作用就是支撑整个显微镜,装有反光镜,有得还装有照明光源。
2、镜臂作用就是支撑镜筒与载物台、分固定、可倾斜两种、
(二)、载物台(又称工作台、镜台)
载物台作用就是安放载玻片,形状有圆形与方形两种,其中方形得面积为120mm×110mm、中心有一个通光孔,通光孔后方左右两侧各有一个安装压片夹用得小孔。分为固定式与移动式两种。有得载物台得纵横坐标上都装有游标尺,一般读数为0.1mｍ,游标尺可用来测定标本得大小,也可用来对被检部分做标记。
(三)、镜筒
镜筒上端放置目镜,下端连接物镜转换器。分为固定式与可调节式两种。机械筒长(从目镜管上缘到物镜转换器螺旋口下端得距离称为镜筒长度或机械筒长)不能变更得叫做固定式镜筒,能变更得叫做调节式镜筒,新式显微镜大多采用固定式镜筒,国产显微镜也大多采用固定式镜筒,国产显微镜得机械筒长通常就是160mｍ。
安装目镜得镜筒,有单筒与双筒两种、单筒又可分为直立式与倾斜式两种,双筒则都就是倾斜式得、其中双筒显微镜,两眼可同时观察以减轻眼睛得疲劳、双筒之间得距离可以调节,而且其中有一个目镜有屈光度调节(即视力调节)装置,便于两眼视力不同得观察者使用。
(四)、物镜转换器
物镜转换器固定在镜筒下端,有３—4个物镜螺旋口,物镜应按放大倍数高低顺序排列。旋转物镜转换器时,应用手指捏住旋转碟旋转,不要用手指推动物镜,因时间长容易使光轴歪斜,使成像质量边坏。(五)、调焦装置
显微镜上装有粗准焦螺旋与细准焦螺旋、有得显微镜粗准焦螺旋与装在同一轴上,大螺旋为粗准焦螺旋,小螺旋为细准焦螺旋;有得则分开安置,位于镜臂得上端较大得一对螺旋为就是粗准焦螺旋,其转动一周,镜筒上升或下降10ｍm。位于粗准焦螺旋下方较小得一对螺旋为细准焦螺旋,其转动一周,镜筒升降值为０。1ｍm,细准焦螺旋调焦范围不小于１。8mm。
三、显微镜及其部件得使用
1、使用单筒显微镜时,要养成用左眼观察得习惯(因一般用右手画图),观察时要两眼同时睁开,不要睁一只闭一只,因为这样易于疲劳。为了训练学生习惯于两眼同时睁开观察,可剪一块长约１4cm,宽约6cｍ得长方形硬纸片,在靠近左端处挖一个直径比镜筒上端外径略小得圆孔,把圆孔套在镜筒上段,观察时两眼同时睁开,利用纸片得右端挡住右眼得视线,这样训练一段时间后,就能习惯于两眼同时睁开,然后把纸片去掉。
2、直筒显微镜得镜臂与镜座连接处,就是一个机械关节,可用于调节镜筒得倾斜度,便于观察,镜臂不能过于后倾,一般不超过４0°、但就是在使用临时装片观察时,禁止使用倾斜关节(当镜筒倾斜时,载物台也随之倾斜,载玻片上得液体易流出),尤其就是装片内含酸性试剂时严禁使用,以免污损镜体、３、目镜与物镜得使用
一般都就是用一个放大倍数适中得目镜(１０×)与最低倍得物镜开始观察,逐步改用倍数较高得物镜,从中找到符合实验要求得放大倍数、
转换物镜时,先用低倍镜观察,调节到正确得工作距离(成像最清晰)。如果进一步使用高倍物镜观察,应在转换高倍物镜之前,把物像中需要放大观察得部分移至视野中央(将低倍物镜转换成高倍物镜观察时,视野中得物像范围缩小了很多)。低倍物镜与高倍物镜基本齐焦(同高调焦),在用低倍物镜观察清晰时,换高倍物镜应可以见到物像,但物像不一定很清晰,可以转动细准焦螺旋进行调节。
通常认为,使用任何一个物镜时,有效放大倍数得上限就是1,00０乘它得数值孔径,下限就是250乘它得数值孔径。如40×物镜得数值孔径就是0。65,则上、下限分别为:１000×0、65=650倍与25０×0、65≈1６3倍,超过有效放大倍数上限得叫做无效放大,不能提高观察效果。低于下限得放大倍数则人眼无法分辨,不利于观察。一般最实用得放大倍数范围就是500—７00乘数值孔径之间得数字。
4、油浸物镜得使用
使用油浸物镜时,一般不要使用同高调焦。同高调焦只适用于每台显微镜得原配物镜,在使用低倍与高倍物镜时,就是一个极有利得方便条件,但在使用油浸物镜时,则受到一定限制,一般地说,用油镜观察未加盖玻片得标本片(载玻片)时,利用同高调焦得安全度较大,而对于有盖玻片得标本片,要小心使用,因为油浸物镜得工作距离很短,在设计与装配时所考虑得同高就是对标准厚度盖玻片得。
用油浸物镜时,只在标本片上滴香柏油、观察完毕后,要及时进行清洁工作,如不及时进行,香柏油粘上灰尘,擦拭时灰尘粒子可能磨损透镜,香柏油在空气中暴露时间长,还会变稠、变干,擦拭很困难,对仪器很不利。擦拭要细心,动作要轻、油浸物镜前端先用干得擦镜纸擦一两次,把大部分油去掉,再用二甲苯滴湿得擦镜纸擦两次,最后再用干得擦镜纸擦一次、标本片上得香柏油可用“拉纸法”(即把一小张擦镜纸盖在香柏油上,然后在纸上滴一些二甲苯,趁湿把纸往外拉,这样连续三四次,即可干净,一般不会损坏未加盖玻片得涂片标本)擦净。擦镜纸也要防尘,一般在使用前,将每页剪成8小块,贮存在一个干净得小培养皿中,用起来既节省又方便。
5、聚光器得使用方法
①、使用聚光器得原因
当放大倍数增加时,一方面由于放大倍数越高,透镜数目越多,被透镜吸收得光线也越多;另一方面由于视场(指得就是所能瞧到被检标本得范围)得亮度与放大倍数得平方成反比,即放大倍数越高,视场越暗、为了得到足够得亮度,必须安装聚光器,把光线集中到所要观察得标本上。
②、观察时聚光器应处得高度
观察时,要保证得到最好得观察效果,聚光器得聚光焦点应正好落在标本上。要实现这个条件,就必须调节聚光器得高度、当用平行光照明时,聚光器得聚光焦点就是在它上端透镜平面中心上方约1、25mm之处,因此,人们常常要求在观察时将聚光器上升到它上端透镜平面仅稍稍低于载物台平面得高度,这样聚光焦点就可能落到位于标准厚度载玻片上得标本上。当使用比标准厚度薄得载玻片来承放标本时,聚光器得位置要相应地降低一些,而当使用过厚地载玻片时,聚光焦点只能落在标本下方,不利于精细得观察、
③、聚光器与物镜得配合
这里所谓得配合,就就是使聚光器与物镜这两者得数值孔径取得一致,以更好得进行较为精细得观察、假如聚光器得数值孔径低于物镜,那物镜得部分数值孔径就浪费了,从而达不到它得最高分辨力。假如把聚光器得数值孔径大于物镜得数值孔径,则一方面不能提高物镜得规定分辨力,另一方面反会由于照明光束过宽,使物象得清晰度下降。聚光器与物镜配合得操作方法就是:在完成照明、调焦操作后,取下目镜直接向镜筒中瞧,把聚光器下得可变光阑关到最小,再慢慢地开大、开到它得口径与所见视场得直径恰好一样大,然后按上目镜,即可进行观察。每转换一次物镜,都要随着进行依次这样得配合操作。有得聚光器可变光阑得边框上刻有表示开启口径得尺度,可以根据刻度来进行配合、
历史上显微镜得发明与显微镜得每一次创新都给人类得认知带来了飞跃式得发展;给人类得生活带来了空前得拓展。在提倡科技创新得今天,显微镜得使用已经成为中学生得一项基本技能,掌握结构,科学使用,良好维护,使之成为广大青少年探索未来世界得一个窗口。
浅析光学显微镜机械结构设计
浅析光学显微镜机械结构设计 发表时间：2019-04-28T09:29:27.077Z 来源：《基层建设》2019年第6期作者：朱濛1 陈振波2 孔欢3 王鹏程4 姚新科5 [导读] 摘要：光学显微镜（Optical Microscope，简写OM）是利用光学原理，把人眼所不能分辨的微小物体放大成像，以供人们提取微细结构信息的光学仪器。 1、南京工程学院电力工程学院 21167； 2、南京工程学院机械工程学院 21167； 3、南京工程学院电力工程学院 21167； 4、南京工程学院建筑工程学院 21167； 5、南京工程学院自动化学院 21167 摘要：光学显微镜（Optical Microscope，简写OM）是利用光学原理，把人眼所不能分辨的微小物体放大成像，以供人们提取微细结构信息的光学仪器。光学显微镜的使用范围非常的广泛，发展至今，也衍生出了非常多的类型，本文结合光学显微镜的结构组成，从人体工程视角探索光学显微镜的机械结构设计，从使用的安全性、科学性、可靠性的角度分析了光学显微镜的机械结构设计的规范和标准。 关键词：光学显微镜；机械结构；人体工程学 光学显微镜的结构主要有光学结构和机械结构组成，机械结构的部分不仅能对光学结构有很好的固定作用，还起着关键性的调节作用，机械结构能够发挥光学系统的最大功效，辅助光学系统完成相关的显微镜观察工作。光学显微镜的机械结构的部分主要在载物台、物镜转换器以及调焦装置等，这些机械结构的设计不仅要遵循基本的机械结构设计原则，还要保证在光学显微镜中的具体的光学操作，除此之外，设计的原则还要迎合人体操作的需求，使得光学显微镜的机械结构更加的吻合人体工程学的设计要求，使得光学显微镜使用更加的舒适方便。 一、光学显微镜的基本构造 对于光学显微镜的机械设计，我们首先要了解光学显微镜的构造组成部分，而且还要知道这些零部件的作用，只有熟知了这些零部件的作用和使用规范，我们才能更加合理的设计光学显微镜的机械结构部分，光学显微镜一般是由载物台、聚光照明系统、物镜，目镜和调焦机构组成。载物台的作用是放置被观察的物体，使用调焦旋钮来驱动调焦机构能完成对载物台的调节工作。聚光灯照明系统由聚光灯和光源组成，聚光灯的作用能够让光更多的聚集到被观察的部位。物镜距离载物台比较近，是第一级的放大装置。目镜则是于人眼靠近的第二级放大镜头。 这三部分是光学显微镜的重要组成部分，构成了光学显微镜的主要工作原理。 那么机械装置有哪些呢？一般光学显微镜的机械装置有镜座、镜臂、载物台、镜筒、物镜转换器、与调焦装置。这些机械装置的主要作用是固定和调节光学镜头，调节标本的位置等。其中镜座是支撑整个显微镜的装置，而镜臂则用来支撑精通和载物台。 二、基于人体工程学的光学显微镜的机械结构设计 人体工程学的设计原理主要是考虑到人体结构和机械结构尺寸，并且综合考虑到人们劳动、工作效果、工作效能等方面，利用系统工程、控制理论、统计学的原理设计出一系列的设计方法。具体到光学显微镜的机械结构设计中，我们就要考虑到人们的身体尺寸和应用习惯，首先我们从有关部分获得了我国成年人的人体部分尺寸的表格（表-1），以此为根据设计光学显微镜结构部分。 1、载物台的设计 从上面的介绍中我们知道，载物台的作用是用来放置被观察物体的，并且式样能够在载物台上自由的移动，以获取最佳的观察效果。一般的移动范围是30mm*70mm和50mm*70mm，主要的设计标准就是，载物台距离工作底面的距离于载物台和人体的水平距离，分别设为B1和B2，考虑到人在调节使用载物台的过程中的行为习惯，得出计算式。 其中y1和y2分别衣着修正指数和身体活动余量修正。同理得出B2的表达式。经过计算得出： B1=307～357mm B2=301～348mm 2、调焦机构设计 调焦机构用于调节光学结构以便于观察人员获取最佳的成像效果，调焦的动作主要包括了上下移动和粗微调节机构，如何合理的设计能够使得人在调焦的过程中更加的舒适和便捷。首先是调焦旋钮的位置，在具体的使用过程中，显微镜是放在工作台上的，我们无法获取具体的使用高度和姿势，所以我们只能将人体的上身活动分为三个维度的多个不同程度的拆解动作，分别为手肘在X、Y、Z轴上的旋转方向，并在matlab的环境下运行得出，人体的手臂舒适度域： 为了适应大多数人的使用习惯，我们从95百分位这一阶段的数据为设计的参考点，确定出调焦按钮的最佳设计尺寸，从而确定调焦按钮在光学显微镜中的位置。其次是调焦按钮的外形和尺寸，旋钮的截面形状对于人手的握持方式有着一定的影响，当旋钮和手掌的接触面积越大的时候，人手的贴合的程度越好，那么使用的手感就越好，但是太大了会让人手在长期的握持中增加疲劳感，所以对于旋钮的直径设计要求为。旋钮的直径设计保持在35mm-75mm之间，厚度的大小在20mm-50mm范围内波动。最后是旋钮的扭矩M，扭矩的大小设计也非常的重要，太大了会使握持不舒服，太小的话又不利于调焦的准确，由于人类的手部关节的操作力范围为12N-18N，根据人体工程学的计算方法得出M的大小为： 除了基本的形态和尺寸设计，我们还要考虑到载物台移动过程中的摩擦力设计，太小的摩擦力会让调节过程难以掌握精确度，阻力太大的话会增加人使用的机体劳累，所以适当的摩擦力设计也是机械结构设计中需要考虑的内容。 3、物镜转换器的设计 物镜转换器是迅速切换物镜的机械装置，有内定位和外定位两种，转换器的设计直接影响了成像的质量，根据人体工程学的原理，内定位型的转换器比较能够减轻操作的负担，同时还能节省操作台的空间，所以很多光学显微镜的采用内定位转换器，其设计也非常的满足心理学和生理学的设计要求。 结语 本文通过对光学显微镜的主要结构做了介绍，并对光学显微镜的机械部分的功能做了相应的阐述，利用人体工程学的设计理论，对光学显微镜的机械结构部分作出了具体的设计标准的研究，是符合我国当前光学显微镜制造标准的。 参考文献： [1]史红伟，石要武，杨爽等.光学显微镜自动调焦指导函数的评价与选择[J].计算机辅助设计与图形学学报，2013，25（2）：235-24
(完整版)光学仪器基本原理习题及答案
第四章 光学仪器基本原理 1．眼睛的构造简单地可用一折射球面来表示，其曲率半径为5.55mm ，内部为折射率等于4／3的液体，外部是空气，其折射率近似地等于1。试计算眼球的两个焦距。用右眼观察月球时月球对眼的张角为1°，问视网膜上月球的像有多大？ 解；眼球物方焦距；当s ’=∞时，f=﹣5.55／﹙4／3﹣1﹚=﹣16．65㎜=﹣1．665㎝ 眼球的象方焦距：f ＇=s ＇=mm 2.2213455.534 =-? 当u=1°时，由折射定律n 1sinu 1=n 2sinu 2 U 1=1°n 1=1,n 2=4∕3 像高l ＇=f ＇tanu 2=f ＇sinu 2=f ＇×3∕4 sin1o =22.2×3∕4×0.01746=0.29mm 2．把人眼的晶状体看成距视网膜2㎝的一个简单透镜。有人能看清距离在100㎝到300㎝ 间的物体。试问：⑴此人看清远点和近点时，眼睛透镜的焦距是多少？⑵为看清25㎝远的物体，需配戴怎样的眼镜？ 解：人眼s ＇=2cm. S 1=100cm.s 2=300cm 近点时透镜焦距'f =21002 100+?=1.961cm 远点时透镜焦距f ＇=23002 300+? =1.987cm 当s =﹣25cm 时s '=﹣100cm ﹦﹣1m 34125.0100.1111=+-=---=-'= Φs s D 300=度 3．一照相机对准远物时，底片距物镜18㎝，当镜头拉至最大长度时，底片与物镜相距20 ㎝，求目的物在镜前的最近距离？ 解：.18.0m f =' m s 20.0=' 照相机成像公式： f s s '=-'1 11 556.020.01 18.01111-=+-='+'-=s f s m s 8.1-= 目的物在镜前的最近距离为m 8.1
光学显微镜的发展历史
光学显微镜的发展历史、现状与趋势 杨拓拓 (苏州大学现代光学技术研究所，江苏苏州215000) 1基本原理 显微镜成像原理及视角放大率 显微镜由物镜和目镜组成。物体AB 在物镜前焦面稍前处，经物镜成放大、倒立的实像A'B'，它位于目镜前焦面或稍后处，经目镜成放大的虚像，该像位于无穷远或明视距离处。 图1-1显微镜系统光路图 牛顿放大率公式： f f x x ''= 'x 是像点到像方焦点的距离，x 是物点到物方焦点的距离。 根据牛顿放大率公式可得物镜的垂轴放大率为 '1'1'11--f f x ?== β 目镜的视觉放大率为： '22250 f =Γ 组合系统的放大率为 '1f
'2'121250f f ? -=Γ=Γβ 显微镜系统的像方焦距 ?-=/'2'1'f f f '250 f = Γ 显微镜系统成倒像轴向放大率 '2'1'2'1/f f x x =β 若物点A 沿光轴移动很小的距离，则通过显微镜系统的像点'2A 将移动很大的距离，且移动 方向相同。 显微系统的角放大率 '2'1'2'1/x x f f =γ 即入射于物镜为大孔径光束，而由目镜射出为小孔径光束。 显微镜的孔径光阑 单组低倍显微物镜，镜框是孔径光阑。 复杂物镜一般以最后一组透镜的镜框作为孔径光阑。 对于测量显微镜，孔阑在物镜的象方焦面上，构成物方远心光路。 显微镜的视场光阑和视场 在显微物镜的象平面上设置了视场光阑来限制视场。由于显微物镜的视场很小，而且要求象面上有均匀的照度，故不设渐晕光阑。 显微镜是小视场大孔径成像，为获得大孔径并保证轴上点成像质量，显微镜线视场不超过物镜的1/20,线视场要求： 1'120202β?=≤f y
透射电子显微镜的原理及应用
透射电子显微镜的原理及应用 一．前言 人的眼睛只能分辨1/60度视角的物体，相当于在明视距离下能分辨0.1mm 的目标。光学显微镜通过透镜将视角扩大，提高了分辨极限，可达到2000A 。。光学显微镜做为材料研究和检验的常用工具，发挥了重大作用。但是随着材料科学的发展，人们对于显微镜分析技术的要求不断提高，观察的对象也越来越细。如要求分表几十埃或更小尺寸的分子或原子。一般光学显微镜，通过扩大视角可提高的放大倍数不是无止境的。阿贝（Abbe ）证明了显微镜的分辨极限取决于光源波长的大小。在一定波长条件下，超越了这个极限度，在继续放大将是徒劳的，得到的像是模糊不清的。 图1-1（a ）表示了两个点光源O 、P 经过会聚透镜L ，在平面上形成像O ，、P ，的光路。实际上当点光源透射会聚成像时，由于衍射效应的作用在像平面并不能得到像点。图1-1（b ）所示，在像面上形成了一个中央亮斑及周围明暗相间圆环所组成的埃利斑（Airy ）。图中表示了像平面上光强度的分布。约84%的强度集中在中央亮斑上。其余则由内向外顺次递减，分散在第一、第二……亮环上。一般将第一暗环半径定义为埃利斑的半径。如果将两个光源O 、P 靠拢，相应的两个埃利斑也逐渐重叠。当斑中心O ，、P ，间距等于案例版半径时，刚好能分辨出是两个斑，此时的光点距离d 称为分辨本领，可表示如下： α λsin 61.0d n = （1-1） 式中，λ为光的波长，n 为折射系数，α孔径半角。上式表明分辨的最小距离与波长成正比。在光学显微镜的可见光的波长条件下，最大限度只能分辨2000A 。。于是，人们用很长时间寻找波长短，又能聚焦成像的光波。后来的X 射线和γ射线波长较短，但是难以会聚聚焦。 1924年德布罗（De Broglie ）证明了快速粒子的辐射，并发现了一种高速运动电子，其波长为0.05A 。，这比可见的绿光波长短十万倍！又过了两年布施（Busch ）提出用轴对称的电场和磁场聚焦电子线。在这两个构想基础上，1931-1933年鲁斯卡（Ruska ）等设计并制造了世界上第一台透射电子显微镜。经
典型光学仪器的基本原理
1、光学仪器在国民生产和生活中各个领域广泛应用，绝大多数光学仪器可归纳为望远镜系统、显微镜系统和照明系统三类。 2、人眼构造：人眼本身就相当于一个摄影系统，外表大体呈球形，直径约为25mm，由角膜、瞳孔、房水、睫状体、晶状体和玻璃体等组成的屈光系统相当于成像系统的镜头，起聚焦成像作用。眼睛内的视网膜和大脑的使神经中枢等相当于成像系统的感光底片和控制系统，能够接收外界信号并成像。 3、视度调节：眼睛通过睫状肌的伸缩本能地改变水晶体光焦度的大小以实现对任意距离的物体自动调焦的过程称作眼睛的视度调节。 4、视觉调节：人眼除了随着物体距离的改变而调节晶状体曲率外，还可以在不同的明暗条件下工作，人眼能感受非常大范围的光亮度变化，即眼睛对不同的亮度条件下具有适应的调节能力，这种能力称为眼睛的视觉调节。 5、放大镜定义：放大镜(英文名称：magnifier)：用来观察物体细节的简单目视光学器件，是焦距比眼的明视距离小得多的会聚透镜。物体在人眼视网膜上所成像的大小正比于物对眼所张的角（视角）。 6、视角愈大，像也愈大，愈能分辨物的细节。移近物体可增大视角，但受到眼睛调焦能力的限制。使用放大镜，令其紧靠眼睛，并把物放在它的焦点以内，成一正立虚像。放大镜的作用是放大视角。 7、显微镜：显微镜是由一个透镜或几个透镜的组合构成的一种光学仪器，是人类进入原子时代的标志。主要用于放大微小物体成为人的肉眼所能看到的仪器。显微镜分光学显微镜和电子显微镜：光学显微
镜是在1590年由荷兰的詹森父子所首创。现在的光学显微镜可把物体放大1600倍，分辨的最小极限达0.1微米，国内显微镜机械筒长度一般是160mm。 8、光学显微镜由目镜，物镜，粗准焦螺旋，细准焦螺旋，压片夹，通光孔，遮光器，转换器，反光镜，载物台，镜臂，镜筒，镜座，聚光器，光阑组成。 9、显微镜以显微原理进行分类可分为光学显微镜与电子显微镜。 10、光学显微镜：通常皆由光学部分、照明部分和机械部分组成。无
显微镜成像原理
光学显微镜的原理 发布时间：10-05-15 来源：仪表展览网点击量：2284 字段选择：大中小 将微小物体或物体的微细部分高倍放大，以便观察的仪器或设备。它广泛应用于工农业生产及科学研究。生物学和医学工作者在业务中也经常使用显微镜。大致分为光学显微镜和电子显微镜。 光学显微镜即以可见光为光源的显微镜。普通的光学显微镜在结构上可分为光学系统和机械装置两个部分。光学系统主要包括目镜、物镜、聚光器、光阑及光源等部分。机械装置主要包括镜筒、镜柱、载物台、镜座、粗细调节螺旋等部分(图1)。其基本光学原理如图2,图中左边小的凸透镜代表短焦距的一组透镜，称物镜。右边大的凸透镜代表长焦距的一组透镜，称目镜。被观察的物体(AB) 放在物镜焦点(f1)稍外的地方。物体的光线通过物镜后在目镜焦点(f2)稍内方形成一个倒立的放大实像(B'A')。观察者的眼睛通过目镜将该实像(B'A')进一步放大为一个倒立的虚像(B″A″)。 目镜位于显微镜筒的上方，一般由两个凸透镜构成。它除了进一步扩大物镜所形成的实像之外，也限制了眼睛所观察的视野。按放大率分,常用目镜有5倍、10倍和15倍三种。 物镜一般位于显微镜筒的下方，接近所观察的物体。由8～10片透镜组成。其作用一是放大(给物体造成一个放大的实像),二是保证像的质量,三是提高分 辨率。常用物镜可按放大率分为低倍 (4×)、中倍(10×或20×)、高倍(40×) 和油浸物镜(100×)。多个物镜共同镶在换镜转盘上，可以按需要转动转盘选择不同倍数的物镜。 显微镜的放大倍数为目镜倍数乘物镜倍数，如目镜为10倍，物镜为40倍,则放大倍数为40×10倍(放大400倍)。优良的显微镜可放大2000倍，可分辨相距1×10-5cm的两点。 当白光通过凸透镜时,波长较短的光(蓝紫色),其折射度大于长波长的光(红橙色)，因此，成像时在像周出现各色光谱围绕,并且有一圈蓝色或红色的辉光,这种颜色上的缺陷称为色差。由于光线进入(和离开)透镜镜面各部分的角度不同，从透镜四周透过的光线与从透镜中心透过的光线相比，其折射角度较大。因此，成像时在像周出现模糊而歪曲的影像。这种成像面弯曲的缺陷称为球面差。一系
光学显微镜的原理及构造
光学显微镜的原理及构造显微镜是人类认识物质微观世界的重要工具，是现代科学研究工作不可缺少的仪器之一。显微镜自1666年问世以来已有300多年的历史了，其间随着科学技术不断发展，显微镜的品种不断增加，结构和性能逐步得到完善和提高。 根据不同的使用用途，光学显微镜可分为普通光学显微镜、暗视野显微镜、相差显微镜、荧光显微镜、倒置显微镜、体视显微镜、偏光显微镜等10多种。目前，世界上许多国家都可以生产光学显微镜，牌名、种类繁杂，其中德国、日本等国制造的显微镜品质、数量占优势，但价格昂贵。 对于现代的光学显微镜，包括各种简单的常规检验用显微镜、万能研究以及万能照相显微镜等，首先要认识其构造及各部件的功能，同时要掌握正确的调试、使用和保养方法，才能在实际应用中面对各种要求时以不同的显微镜检方法，充分发挥显微镜应有的功能，提高常规检验工作效率. 光学显微镜的原理和构造 随着科学技术的发展，显微镜检方法由最传统的明视野、暗视野发展出了相差法、偏光方法；荧光方法也由透射光激发进展为落射光激发，使荧光效率大为提高；微分干涉相衬方法基于偏光方法，而巧妙地利用了微分干涉棱镜，使之能应用于医学与生物学的样品，又能应用于金相样品的分析与检验。 下面以德国ZEISS公司生产的Axioplan万能研究用显微镜，简单介绍万能显微镜的基本组成部件。 1. 显微镜主机体（stand） 显微镜的主机体设计成金字塔形，而底座的截面呈T字形，使显微镜的整体相当稳固。显微镜的光学部件和机构调节部件、光源的灯室、显微照相装置、电源变压稳压器等，都可安装在主机体上或主机体内。 2. 显微镜的底座（base） 底座和主机体通常组成一个稳固的整体。底座内通常装有透射光照明光路系统（聚光、集光和反光）部件，光源的滤光片组，粗/微调焦机构，光源的视场光阑也安装在底座上。 3. 透射光光源（tranilluminator） 透射光光源由灯室（lamp housing）、灯座（lamp socket）、卤素灯（halogen lamp）、集光与聚光系统（lamp collector and lamp condenser）及其调整装置组成。 4. 透射光光源与反射光光源的转换开关（toggle switch） 这是新一代AXIO系列显微镜特有的装置，透射光和反射光可通用。当具有透/反两用的配置时，利用这一转换开关能方便而又迅速的使透射光 和反射光互相转换。在纯透射光的配置中，这一开关就改为电源开关。
光学显微镜的工作原理
光学显微镜的工作原理 显微镜就是一种精密的光学仪器,已有300多年的发展史。自从有了显微镜,人们瞧到了过去瞧不到的许多微小生物与构成生物的基本单元——细胞。目前,不仅有能放大千余倍的光学显微镜,而且有放大几十万倍的电子显微镜,使我们对生物体的生命活动规律有了更进一步的认识。在普通中学生物教学大纲中规定的实验中,大部分要通过显微镜来完成,因此,显微镜性能的好坏就是做好观察实验的关键。 一、显微镜的光学系统 显微镜的光学系统主要包括物镜、目镜、反光镜与聚光器四个部件。广义的说也包括照明光源、滤光器、盖玻片与载玻片等。 (一)、物镜 物镜就是决定显微镜性能的最重要部件,安装在物镜转换器上,接近被观察的物体,故叫做物镜或接物镜。 1、物镜的分类 物镜根据使用条件的不同可分为干燥物镜与浸液物镜;其中浸液物镜又可分为水浸物镜与油浸物镜(常用放大倍数为90—100倍)。 根据放大倍数的不同可分为低倍物镜(10倍以下)、中倍物镜(20倍左右)高倍物镜(40—65倍)。 根据像差矫正情况,分为消色差物镜(常用,能矫正光谱中两种色光的色差的物镜)与复色差物镜(能矫正光谱中三种色光的色差的物镜,价格贵,使用少)。 2、物镜的主要参数: 物镜主要参数包括:放大倍数、数值孔径与工作距离。 ①、放大倍数就是指眼睛瞧到像的大小与对应标本大小的比值。它指的就是长度的比值而不就是面积的比值。例:放大倍数为100×,指的就是长度就是1μm的标本,放大后像的长度就是100μm,要就是以面积计算,则放大了10,000倍。 显微镜的总放大倍数等于物镜与目镜放大倍数的乘积。 ②、数值孔径也叫镜口率,简写NA 或A,就是物镜与聚光器的主要参数,与显微镜的分辨力成正比。干燥物镜的数值孔径为0、05-0、95,油浸物镜(香柏油)的数值孔径为1、25。 ③、工作距离就是指当所观察的标本最清楚时物镜的前端透镜下面到标本的盖玻片上面的距离。物
光学显微镜成像原理
物体介于物镜的焦距和二倍焦距之间，成倒立放大的实相，据凸透镜成像规律，知实相在异侧二倍焦距之外。实相位于目镜焦点或者焦点之内，被再次放大，形成放大的虚像。而人的眼睛是可以看到虚像的（这个原理自然清楚）。要搞清显微镜的使用原理，就得对物理中的凸透镜成像有所理解。 { 只有当物体对人眼的张角不小于某一值时，肉眼才能区别其各个细部，该量称为目视分辨率ε。在最佳条件下，即物体的照度为50~70lx及其对比度较大时，可达到1'。为易于观测，一般将该量加大到2'，并取此为平均目镜分辨率。物体视角的大小与该物体的长度尺寸和物体至眼睛的距离有关。有公式y=Lε 距离L不能取得很小，因为眼睛的调节能力有一定限度，尤其是眼睛在接近调节能力的极限范围工作时，会使视力极度疲劳。对于标准(正视)而言，最佳的视距规定为250mm(明视距离)。这意味着，在没有仪器的条件下，目视分辨率ε=2'的眼睛，能清楚地区分大小为0.15mm的物体细节。 在观测视角小于1'的物体时，必须使用放大仪器。放大镜和显微镜是用于观测放置在观测人员近处应予放大的物体的。 （一）放大镜的成像原理 表面为曲面的玻璃或其他透明材料制成的光学透镜可以使物体放大成像，光路图如图1所示。位于物方焦点F以内的物AB，其大小为y，它被放大镜成一大小为y'的虚像A'B'。 放大镜的放大率 Γ=250/f' 式中250--明视距离，单位为mm f'--放大镜焦距，单位为mm 该放大率是指在250mm的距离内用放大镜观察到的物体像的视角同没有放大镜观察到的物体视角的比值。 （二）显微镜的成像原理 显微镜和放大镜起着同样的作用，就是把近处的微小物体成一放大的像，以供人眼观察。只是显微镜比放大镜可以具有更高的放大率而已。 图2是物体被显微镜成像的原理图。图中为方便计，把物镜L1和目镜L2均以单块透镜表示。物体AB位于物镜前方，离开物镜的距离大于物镜的焦距，但小于两倍物镜焦距。所以，它经物镜以后，必然形成一个倒立的放大的实像A'B'。A'B'位于目镜的物方焦点F2上，或者在很靠近F2的位置上。再经目镜放大为虚像A''B''后供眼睛观察。虚像A''B''的位置取决于F2和A'B'之间的距离，可以在无限远处（当A'B'位于F2上时），也可以在观察者的明视距离处（当A'B'在图中焦点F2之右边时）。目镜的作用与放大镜一样。所不同的只是眼睛通过目镜所看到的不是物体本身，而是物体被物镜所成的已经放大了一次的像。 （三）显微镜的重要光学技术参数 在镜检时，人们总是希望能清晰而明亮的理想图象，这就需要显微镜的各项光学技术参数达到一定的标准，并且要求在使用时，必须根据镜检的目的和实际情况来协调各参数的关系。只有这样，才能充分发挥显微镜应有的性能，得到满意的镜检效果。
光学显微镜的发展历史
杨拓拓 (苏州大学现代光学技术研究所，江苏苏州215000) 1基本原理 显微镜成像原理及视角放大率 显微镜由物镜和目镜组成。物体AB 在物镜前焦面稍前处，经物镜成放大、倒立的实像A'B'，它位于目镜前焦面或稍后处，经目镜成放大的虚像，该像位于无穷远或明视距离处。 图1-1显微镜系统光路图 牛顿放大率公式： f f x x ''= 'x 是像点到像方焦点的距离，x 是物点到物方焦点的距离。 根据牛顿放大率公式可得物镜的垂轴放大率为 '1'1'11--f f x ?== β 目镜的视觉放大率为： '22250 f =Γ 组合系统的放大率为 '2'121250f f ? -=Γ=Γβ 显微镜系统的像方焦距 ?-=/'2'1'f f f '250 f = Γ 显微镜系统成倒像轴向放大率 ' 1 f
'2'1'2'1/f f x x =β 若物点A 沿光轴移动很小的距离，则通过显微镜系统的像点'2A 将移动很大的距离，且移动 方向相同。 显微系统的角放大率 '2'1'2'1/x x f f =γ 即入射于物镜为大孔径光束，而由目镜射出为小孔径光束。 显微镜的孔径光阑 单组低倍显微物镜，镜框是孔径光阑。 复杂物镜一般以最后一组透镜的镜框作为孔径光阑。 对于测量显微镜，孔阑在物镜的象方焦面上，构成物方远心光路。 显微镜的视场光阑和视场 在显微物镜的象平面上设置了视场光阑来限制视场。由于显微物镜的视场很小，而且要求象面上有均匀的照度，故不设渐晕光阑。 显微镜是小视场大孔径成像，为获得大孔径并保证轴上点成像质量，显微镜线视场不超过物镜的1/20,线视场要求： 1 '120202β?=≤f y 显微镜的分辨率和有效放大率 光学仪器分辨率 瑞利判据：两个相邻的“点”光源所成的像是两个衍射斑，若两个等光强的非相干点像之间的间隔等于艾里圆的半径，即一个像斑的中心恰好落在另一个像斑的第一暗环处，则这两个点就是可分辨的点。当物面在无穷远时，以两点对光学系统的张角可表示两分辨点的距离，其值为：
光学显微镜的工作原理
光学显微镜的工作原理 显微镜是一种精密的光学仪器，已有300多年的发展史。自从有了显微镜，人们看到了过去看不到的许多微小生物和构成生物的基本单元——细胞。目前，不仅有能放大千余倍的光学显微镜，而且有放大几十万倍的电子显微镜，使我们对生物体的生命活动规律有了更进一步的认识。在普通中学生物教学大纲中规定的实验中，大部分要通过显微镜来完成，因此，显微镜性能的好坏是做好观察实验的关键。 一、显微镜的光学系统 显微镜的光学系统主要包括物镜、目镜、反光镜和聚光器四个部件。广义的说也包括照明光源、滤光器、盖玻片和载玻片等。 （一）、物镜 物镜是决定显微镜性能的最重要部件，安装在物镜转换器上，接近被观察的物体，故叫做物镜或接物镜。 1、物镜的分类 物镜根据使用条件的不同可分为干燥物镜和浸液物镜；其中浸液物镜又可分为水浸物镜和油浸物镜（常用放大倍数为90—100倍）。 根据放大倍数的不同可分为低倍物镜（10倍以下）、中倍物镜（20倍左右）高倍物镜（40—65倍）。 根据像差矫正情况，分为消色差物镜（常用，能矫正光谱中两种色光的色差的物镜）和复色差物镜（能矫正光谱中三种色光的色差的物镜，价格贵，使用少）。 2、物镜的主要参数： 物镜主要参数包括：放大倍数、数值孔径和工作距离。 ①、放大倍数是指眼睛看到像的大小与对应标本大小的比值。它指的是长度的比值而不是面积的比值。例：放大倍数为100×，指的是长度是1μm的标本，放大后像的长度是100μm，要是以面积计算，则放大了10,000倍。 显微镜的总放大倍数等于物镜和目镜放大倍数的乘积。 ②、数值孔径也叫镜口率，简写NA 或A，是物镜和聚光器的主要参数，与显微镜的分辨力成正比。干燥物镜的数值孔径为0.05-0.95，油浸物镜（香柏油）的数值孔径为1.25。
光学显微镜的工作原理
光学显微镜得工作原理 显微镜就是一种精密得光学仪器,已有300多年得发展史、自从有了显微镜,人们瞧到了过去瞧不到得许多微小生物与构成生物得基本单元——细胞。目前,不仅有能放大千余倍得光学显微镜,而且有放大几十万倍得电子显微镜,使我们对生物体得生命活动规律有了更进一步得认识。在普通中学生物教学大纲中规定得实验中,大部分要通过显微镜来完成,因此,显微镜性能得好坏就是做好观察实验得关键。 一、显微镜得光学系统 显微镜得光学系统主要包括物镜、目镜、反光镜与聚光器四个部件。广义得说也包括照明光源、滤光器、盖玻片与载玻片等、 (一)、物镜 物镜就是决定显微镜性能得最重要部件,安装在物镜转换器上,接近被观察得物体,故叫做物镜或接物镜。 1、物镜得分类 物镜根据使用条件得不同可分为干燥物镜与浸液物镜;其中浸液物镜又可分为水浸物镜与油浸物镜(常用放大倍数为9０—１00倍)、 根据放大倍数得不同可分为低倍物镜(10倍以下)、中倍物镜(２0倍左右)高倍物镜(4０-65倍)。根据像差矫正情况,分为消色差物镜(常用,能矫正光谱中两种色光得色差得物镜)与复色差物镜(能矫正光谱中三种色光得色差得物镜,价格贵,使用少)、 2、物镜得主要参数: 物镜主要参数包括:放大倍数、数值孔径与工作距离。 ①、放大倍数就是指眼睛瞧到像得大小与对应标本大小得比值。它指得就是长度得比值而不就是面积得比值。例:放大倍数为100×,指得就是长度就是1μm得标本,放大后像得长度就是10０μm,要就是以面积计算,则放大了１０,000倍。 显微镜得总放大倍数等于物镜与目镜放大倍数得乘积。 ②、数值孔径也叫镜口率,简写ＮA或A,就是物镜与聚光器得主要参数,与显微镜得分辨力成正比。干燥物镜得数值孔径为0、05—０。95,油浸物镜(香柏油)得数值孔径为1、25。 ③、工作距离就是指当所观察得标本最清楚时物镜得前端透镜下面到标本得盖玻片上面得距离。物镜得工作距离与物镜得焦距有关,物镜得焦距越长,放大倍数越低,其工作距离越长、例:10倍物镜上标有10/0.２5与16０／０.１7,其中10为物镜得放大倍数;0、２5为数值孔径;16０为镜筒长度(单位ｍm);0。17为盖玻片得标准厚度(单位mm)。10倍物镜有效工作距离为6。５mｍ,４0倍物镜有效工作距离为０。48mm 。 ３、物镜得作用就是将标本作第一次放大,它就是决定显微镜性能得最重要得部件——分辨力得高低。 分辨力也叫分辨率或分辨本领。分辨力得大小就是用分辨距离(所能分辨开得两个物点间得最小距离)得数值来表示得、在明视距离(25cm)之处,正常人眼所能瞧清相距0。０7３mm得两个物点,这个０、073mm得数值,即为正常人眼得分辨距离。显微镜得分辨距离越小,即表示它得分辨力越高,也就就是表示它得性能越好。 显微镜得分辨力得大小由物镜得分辨力来决定得,而物镜得分辨力又就是由它得数值孔径与照明光线得波长决定得、 当用普通得中央照明法(使光线均匀地透过标本得明视照明法)时,显微镜得分辨距离为ｄ=0。61λ／NA 式中d-—物镜得分辨距离,单位nｍ。
光学显微镜的工作原理汇编
光学显微镜的工作原 理
光学显微镜的工作原理 显微镜是一种精密的光学仪器，已有300多年的发展史。自从有了显微镜，人们看到了过去看不到的许多微小生物和构成生物的基本单元——细胞。目前，不仅有能放大千余倍的光学显微镜，而且有放大几十万倍的电子显微镜，使我们对生物体的生命活动规律有了更进一步的认识。在普通中学生物教学大纲中规定的实验中，大部分要通过显微镜来完成，因此，显微镜性能的好坏是做好观察实验的关键。 一、显微镜的光学系统 显微镜的光学系统主要包括物镜、目镜、反光镜和聚光器四个部件。广义的说也包括照明光源、滤光器、盖玻片和载玻片等。 （一）、物镜 物镜是决定显微镜性能的最重要部件，安装在物镜转换器上，接近被观察的物体，故叫做物镜或接物镜。 1、物镜的分类 物镜根据使用条件的不同可分为干燥物镜和浸液物镜；其中浸液物镜又可分为水浸物镜和油浸物镜（常用放大倍数为90—100倍）。 根据放大倍数的不同可分为低倍物镜（10倍以下）、中倍物镜（20倍左右）高倍物镜（40—65倍）。
根据像差矫正情况，分为消色差物镜（常用，能矫正光谱中两种色光的色差的物镜）和复色差物镜（能矫正光谱中三种色光的色差的物镜，价格贵，使用少）。 2、物镜的主要参数： 物镜主要参数包括：放大倍数、数值孔径和工作距离。 ①、放大倍数是指眼睛看到像的大小与对应标本大小的比值。它指的是长度的比值而不是面积的比值。例：放大倍数为100×，指的是长度是1μm的标本，放大后像的长度是100μm，要是以面积计算，则放大了10,000倍。 显微镜的总放大倍数等于物镜和目镜放大倍数的乘积。 ②、数值孔径也叫镜口率，简写NA 或A，是物镜和聚光器的主要参数，与显微镜的分辨力成正比。干燥物镜的数值孔径为0.05-0.95，油浸物镜（香柏油）的数值孔径为 1.25。 ③、工作距离是指当所观察的标本最清楚时物镜的前端透镜下面到标本的盖玻片上面的距离。物镜的工作距离与物镜的焦距有关，物镜的焦距越长，放大倍数越低，其工作距离越长。例：10倍物镜上标有10/0.25和160/0.17，其中10为物镜的放大倍数； 0.25为数值孔径；160为镜筒长度（单位mm）；0.17为盖玻片的标准厚度（单位mm）。10倍物镜有效工作距离为6.5mm，40倍物镜有效工作距离为0.48mm 。
【蔡司显微镜知识】光学显微镜的原理
旗开得胜光学显微镜原理 洋葱皮细胞（200倍） 六世纪末发明以来，光学显微镜加深了我们对基础生物学、生 断和材料科学的认识。光学显微镜最多可将物体放大1000 细节。如今，这项技术已远远超出罗伯特·虎克和列文虎克（ nhoek）所发明的第一台显微镜的水平。人类研发的特殊技 出活细胞的结构和生化机能。显微镜甚至已进入数字时代， D）和数码相机来捕捉图像。然而，这些高级显微镜的基本 生平第一节生物课上用过的学生显微镜非常相似。 微镜的工作原理与折射望远镜极为相似，仅有一些细微的差 我们简单地了解一下望远镜的工作原理。 要从昏暗、遥远的物体上采集大量光线，因此需要巨大的物 些光线并使物体看起来更加明亮。物镜很大，因而物体的图 外的焦点位置，这就是为何望远镜比显微镜长得多的原因。 镜随后放大图像，使物体就像在您眼前一样。 18
旗开得胜 普通学生光学显微镜的示意图，显示各个部件和光路 与望远镜相反，显微镜必须从距离很近、范围极小、厚度极薄且明亮清晰的样 本上采集光线。因此显微镜不需要巨大的物镜。相反，显微镜的物镜很小，而且呈 球形，这就意味着显微镜两侧的焦距都要短得多。物镜将物体的图像对焦在显微镜 镜筒内的不远处。随后图像由第二个透镜放大，这个透镜称为接目镜或目镜，使物 体如同在您眼前一般。 望远镜和显微镜之间另一个主要区别在于，显微镜带有光源和聚光器。聚光器 是一种透镜系统，用于将光源的光线聚焦到样本上的一个微小而明亮的点，即物镜 检查的同一区域。 显微镜与望远镜之间还有一个不同之处：后者配有固定物镜和可换目镜，而前 者配有可换物镜和固定目镜。通过更换物镜（从相对扁平、低放大倍数的物镜到较 圆、高放大倍数的物镜），显微镜可以观察越来越微小的区域——采光不是显微镜 物镜的主要任务，但却是望远镜的。 本文后半部分将详细讨论显微镜的组成部件。 制作简易显微镜您可以用放大镜和纸片制作简易显微镜： 18
光学显微镜工作原理
光学显微镜工作原理 1. 1. 引言 2. 2. 显微镜基本原理 3. 3. 显微镜图像质量 4. 4. 显微技术的类型 5. 5. 荧光显微技术 6. 6. 光学显微镜的组成部件 7.7. 了解更多信息 8.8. 阅读所有物理学类文章 自十六世纪末发明以来，光学显微镜加深了我们对基础生物 学、生物医学研究、医疗诊断和材料科学的认识。光学显微 镜最多可将物体放大1000倍，以展现其微观细节。如今，这 项技术已远远超出罗伯特·虎克和列文虎克（Antoni van Leeuwenhoek）所发明的第一台显微镜的水平。人类研发的特 殊技术和光学设备可以揭示出活细胞的结构和生化机能。显 微镜甚至已进入数字时代，利用电荷耦合器件（CCD）和数码 相机来捕捉图像。然而，这些高级显微镜的基本原理却与您 生平第一节生物课上用过的学生显微镜非常相似。 光学显微镜的工作原理与折射望远镜极为相似，仅有一些细微的差别。下面让我们简单地了解一下望远镜的工作原理。 望远镜要从昏暗、遥远的物体上采集大量光线，因此需要巨大的物镜，以尽可能多采集一些光线并使物体看起来更加明亮。物镜很大，因而物体的图像会出现在一段距离之外的焦点位置，这就是为何望远镜比显微镜长得多的原因。望远镜的目镜随后放大图像，使物体就像在您眼前一样。 洋葱皮细胞（200倍） 光学显微镜工作原理
普通学生 光学显微镜的示意图，显示各个部件和光路 与望远镜相反，显微镜必须从距离很近、范围极小、厚度极薄且明亮清晰的样本上采集光线。因此显微镜不需要巨大的物镜。相反，显微镜的物镜很小，而且呈球形，这就意味着显微镜两侧的焦距都要短得多。物镜将物体的图像对焦在显微镜镜筒内的不远处。随后图像由第二个透镜放大，这个透镜称为接目镜或目镜，使物体如同在您眼前一般。 望远镜和显微镜之间另一个主要区别在于，显微镜带有光源和聚光器。聚光器是一种透镜系统，用于将光源的光线聚焦到样本上的一个微小而明亮的点，即物镜检查的同一区域。 显微镜与望远镜之间还有一个不同之处：后者配有固定物镜和可换目镜，而前者配有可换物镜和固定目镜。通过更换物镜（从相对扁平、低放大倍数的物镜到较圆、高放大倍数的物镜），显微镜可以观察越来越微小的区域——采光不是显微镜物镜的主要任务，但却是望远镜的。 本文后半部分将详细讨论显微镜的组成部件。 制作简易显微镜 您可以用放大镜和纸片制作简易显微镜： 1. 准备两片放大镜和一张印有图像的纸。 2. 将一片放大镜固定在纸张上方不远处。印刷图像看起来变 大了一点。 3. 将另一个放大镜放在您的眼睛和第一个放大镜之间。 4. 上下移动第二个放大镜，直到印刷图像清晰为止。您会发 现印刷图像要比在第一个放大镜中看到的图像更大。 此外，您还可以制作一个类似针孔相机的简易针孔显微镜。 显微镜图像质量 使用显微镜观察样本时，您所看到的图像质量将在以下几方面进行评估：
显微镜和望远镜的工作原理
显微镜 光学显微镜是为了使肉眼看不清楚的标本影像，人们设想经过一种装置，使肉眼能够观察到该标本组织形态和其间的结构。这种设想的装置就被后人创造问世了。当前广泛应用在各种微小物体的观察、测定、分析、分类、鉴定等。在波长范围上也不限於可见光波段(4000~7000 )而且(＞2000 )到红外(1~2u)以及用眼睛观察、显微、摄影和一般辐射检测器放大。 显微镜的分类是根据照明方法，有透射型与反射(落射)型二种。透射型显微镜是应用透射照明通过透明物体的打光方法。反射型显微镜是以物镜上方打光到(落射照明)不透明的物体上。另一种分类方法，系根据观察方法的差异，分为明视野显微镜、暗视野显微镜、相位差显微镜、偏光显微镜、干涉相位差显微镜、萤光显微镜等。每种显微镜一般又各有透射型和反射型二种。在这些显微镜中，特别是明视野显微镜是构成所有显微镜中组成最基本的基础。通过这种显微镜观察的物体，穿过透过(吸收)率、反射率，因场所不同而各不相同，这种物体被称为随照明光强度(振幅)变化振幅物体，无色透明物体只有在照明相位改变时，才能被肉眼观察到，由於明视野显微镜不能改变相位，所以对透明不染色标本不能被观察到。 倍率、数值孔径与视场数 显微镜的综合倍率是物镜倍率G1与目镜倍率G2的乘积，G＝G1×G2。G1是1~100倍，G2是5~20的范围。 数值孔径(Numerical Aperture)N.A.是决定物镜的分辨率、焦深、图像亮度的基本数据，如图所示，当物镜焦点对好后，物镜前透镜最边缘处的倾斜光线与显微镜光轴所交角成α，此即该物镜的半孔径角设标本数据空间的折射率为n，则N.A.＝n×sinα。 n通常在空气中为1，在物镜与标本间浸入水、甘油、油脂时，该标本折射率，即随浸液不同而异。这种物镜称为浸液系物镜；如是空气时，称为乾燥系物镜。图1左半部分表示浸液系，右半部分表示乾燥系的情况。 在显微镜上，限制视野的装置是视野光圈。以物镜侧观看这种视野光圈时的直径以mm单位表示的值称为视野数。实际视野＝视野。 实际视野＝视野数／物镜倍率 例如，视野数为20，则10×物镜就观看2mm视野范围。应用聚光镜时，根据可变的视野光圈，再决定选用聚光镜的N.A.值，其值是取决於可变聚光镜孔径光圈来确定。 暗视野显微镜
显微镜的基本光学原理及重要技术参数
显微镜的基本光学原理及重要光学技术参数 第一章：显微镜简史 随着科学技术的进步，人们越来越需要观察微观世界，显微镜正是这样的设备，它突破了人类的视觉极限，使之延伸到肉眼无法看清的细微结构。 显微镜是从十五世纪开始发展起来。从简单的放大镜的基础上设计出来的单透镜显微镜，到1847年德国蔡司研制的结构复杂的复式显微镜，以及相差，荧光，偏光，显微观察方式的出现，使之更广范地应用于金属材料，生物学，化工等领域。 第二章显微镜的基本光学原理 一．折射和折射率 光线在均匀的各向同性介质中，两点之间以直线传播，当通过不同密度介质的透明物体时，则发生折射现像，这是由于光在不同介质的传播速度不同造成的。当与透明物面不垂直的光线由空气射入透明物体(如玻璃)时，光线在其介面改变了方向，并和法线构成折射角。 二．透镜的性能 透镜是组成显微镜光学系统的最基本的光学元件，物镜、目镜及聚光镜等部件均由单个和多个透镜组成。依其外形的不同，可分为凸透镜(正透镜)和凹透镜(负透镜)两大类。 当一束平行于光轴的光线通过凸透镜后相交于一点，这个点称“焦点”，通过交点并垂直光轴的平面，称“焦平面”。焦点有两个，在物方空间的焦点，称“物方焦点”，该处的焦平面，称“物方焦平面”；反之，在像方空间的焦点，称“像方焦点”，该处的焦平面，称“像方焦平面”。 光线通过凹透镜后，成正立虚像，而凸透镜则成正立实像。实像可在屏幕上显现出来，而虚像不能。 三．影响成像的关键因素—像差 由于客观条件，任何光学系统都不能生成理论上理想的像，各种像差的存在影响了成像质量。下面分别简要介绍各种像差。 1．色差（Chromatic aberration） 色差是透镜成像的一个严重缺陷，发生在多色光为光源的情况下，单色光不产生色差。白光由红橙黄绿青蓝紫七种组成，各种光的波长不同，所以在通过透镜时的折射率也不同，这样物方一个点，在像方则可能形成一个色斑。光学系统最主要的功能就是消色差。 色差一般有位置色差，放大率色差。位置色差使像在任何位置观察都带有色斑或晕环，使像
光学显微镜的工作原理
光学显微镜的工作原理-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
光学显微镜的工作原理 显微镜是一种精密的光学仪器，已有300多年的发展史。自从有了显微镜，人们看到了过去看不到的许多微小生物和构成生物的基本单元——细胞。目前，不仅有能放大千余倍的光学显微镜，而且有放大几十万倍的电子显微镜，使我们对生物体的生命活动规律有了更进一步的认识。在普通中学生物教学大纲中规定的实验中，大部分要通过显微镜来完成，因此，显微镜性能的好坏是做好观察实验的关键。 一、显微镜的光学系统 显微镜的光学系统主要包括物镜、目镜、反光镜和聚光器四个部件。广义的说也包括照明光源、滤光器、盖玻片和载玻片等。 （一）、物镜 物镜是决定显微镜性能的最重要部件，安装在物镜转换器上，接近被观察的物体，故叫做物镜或接物镜。 1、物镜的分类 物镜根据使用条件的不同可分为干燥物镜和浸液物镜；其中浸液物镜又可分为水浸物镜和油浸物镜（常用放大倍数为90—100倍）。 根据放大倍数的不同可分为低倍物镜（10倍以下）、中倍物镜（20倍左右）高倍物镜（40—65倍）。 根据像差矫正情况，分为消色差物镜（常用，能矫正光谱中两种色光的色差的物镜）和复色差物镜（能矫正光谱中三种色光的色差的物镜，价格贵，使用少）。 2、物镜的主要参数： 物镜主要参数包括：放大倍数、数值孔径和工作距离。 ①、放大倍数是指眼睛看到像的大小与对应标本大小的比值。它指的是长度的比值而不是面积的比值。例：放大倍数为100×，指的是长度是1μm的标本，放大后像的长度是100μm，要是以面积计算，则放大了10,000倍。 显微镜的总放大倍数等于物镜和目镜放大倍数的乘积。 ②、数值孔径也叫镜口率，简写NA 或A，是物镜和聚光器的主要参数，与显微镜的分辨力成正比。干燥物镜的数值孔径为0.05-0.95，油浸物镜（香柏油）的数值孔径为1.25。