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详解显微镜的光学原理

详解显微镜的光学原理

时间:2020-03-03 16:20来源:未知 作者:安尼仪器 点击:
光镜分类 光学显微镜主要分为两大类,简单显微镜和复合显微镜。其中,复合显微镜存在构成复杂并且结构等可以改变,因此可演变出多种类型的复合显微镜。例如立体显微镜, 视频
光镜分类
 
光学显微镜主要分为两大类,简单显微镜和复合显微镜。其中,复合显微镜存在构成复杂并且结构等可以改变,因此可演变出多种类型的复合显微镜。例如立体显微镜,视频显微镜,移动显微镜,岩相显微镜,金相显微镜,偏光显微镜,相差显微镜,荧光显微镜,共聚焦显微镜,双光子显微镜,超微显微镜等。
 
 
光学显微镜的成象(几何成象)原理
显微镜的光学原理
 
1. 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。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’。
 
F=250/f’
 
式中250为明视距离,单位为mm,f’为放大镜焦距,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。
 
2. 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。
 
 
显微镜的光学技术参数
 
显微镜的光学技术参数包括:数值孔径、分辨率、放大率、焦深、视场宽度、覆盖差、工作距离等。这些参数并不都是越高越好,它们之间是相互联系又相互制约的。

 
1. 数值孔径
 
数值孔径简写NA,数值孔径是物镜和聚光镜的主要技术参数,是判断两者(尤其对物镜而言)性能高低(即消位置色差的能力)的重要标志。数值孔径(NA)是物镜前透镜与被检物体之间介质的折射率(η)和孔径角(u)半数的正玄之乘积。用公式表示如下:NA=ηsinu/2 孔径角又称“镜口角”,是物镜光轴上的物体点与物镜前透镜的有效直径所形成的角度。孔径角越大,进入物镜的光通亮就越大,它与物镜的有效直径成正比,与焦点的距离成反比。

 
2. 分辨率
 
分辨率又称“鉴别率”,“解像力”。是衡量显微镜性能的又一个重要技术参数。显微镜的分辨率用公式表示为:d=0.61λ/NA 式中d为最小分辨距离;λ为光线的波长;NA为物镜的数值孔径。可见物镜的分辨率是由物镜的NA值与照明光源的波长两个因素决定。NA值越大,照明光线波长越短,则d值越小,分辨率就越高。因此,提高分辨率有下途径:
 
(1)减小d值,降低波长λ值,使用短波长光源。
 
(2)曾大介质η值和提高NA值(NA=ηsinu/2)。
 
(3)消色差。
 
(4)增加明暗反差。

 
3. 放大率
 
放大率就是放大倍数,是指被检验物体经物镜放大再经目镜放大后,人眼所看到的最终图像的大小对原物体大小的比值,是物镜和目镜放大倍数的乘积。

 
4. 焦深
 
焦深为焦点深度的简称,即在使用显微镜时,当焦点对准某一物体时,不仅位于该点平面上的各点都可以看清楚,而且在此平面的上下一定厚度内,也能看得清楚,这个清楚部分的厚度就是焦深。焦深大, 可以看到被检物体的全层,而焦深小,则只能看到被检物体的浅层。焦深与其它技术参数有以下关系:
 
1.焦深与总放大倍数及物镜的数值孔镜成反比。
 
2.焦深大,分辨率降低。
 
由于低倍物镜的景深较大,所以在低倍物镜照相时造成困难。

 
5. 视场直径
 
观察显微镜时,所看到的明亮的原形范围叫视场,它的大小,是由目镜里的视场光阑决定的。视场直径也称视场宽度,是指在显微镜下看到的圆形视场内所能容纳被检物体的实际范围。

 
6. 覆盖差
 
显微镜的光学系统也包括盖玻片在内。由于盖玻片的厚度不标准,光线从盖玻片进入空气产生折射后的光路发生了改变,从而产生了像差,这就是覆盖差。覆盖差的产生影响了显微镜的成像质量。
 
(责任编辑:安尼仪器)
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