光學(xué)顯微鏡基礎(chǔ)知識(shí);顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)

顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)主要包括物鏡、目鏡,、反光鏡和聚光器四個(gè)部件,。廣義的說(shuō)也包括照明光源,、濾光器,、蓋玻片和載玻片等,。

　　（一）,、物鏡

　　物鏡是決定顯微鏡性能的zui重要部件,，安裝在物鏡轉(zhuǎn)換器上，接近被觀察的物體,，故叫做物鏡或接物鏡,。

　　1．物鏡的分類(lèi)

　　物鏡根據(jù)使用條件的不同可分為干燥物鏡和浸液物鏡,；其中浸液物鏡又可分為水浸物鏡和油浸物鏡（常用放大倍數(shù)為90—100倍）。

　　根據(jù)放大倍數(shù)的不同可分為 低倍物鏡（10倍以下）,、中倍物鏡（20倍左右）高倍物鏡（40—65倍）,。

　　根據(jù)像差矯正情況，分為消色差物鏡（常用,，能矯正光譜中兩種色光的色差的物鏡）和復(fù)色差物鏡（能矯正光譜中三種色光的色差的物鏡，價(jià)格貴,，使用少）,。

2、物鏡的主要參數(shù)：

　　物鏡主要參數(shù)包括：放大倍數(shù),、數(shù)值孔徑和工作距離,。

　　①,、放大倍數(shù)是指眼睛看到像的大小與對(duì)應(yīng)標(biāo)本大小的比值,。它指的是長(zhǎng)度的比值而不是面積的比值。例：放大倍數(shù)為100×,，指的是長(zhǎng)度是1μm的標(biāo)本,，放大后像的長(zhǎng)度是100μm，要是以面積計(jì)算,，則放大了10,000倍,。

　　顯微鏡的總放大倍數(shù)等于物鏡和目鏡放大倍數(shù)的乘積。

　?、?、數(shù)值孔徑也叫鏡口率，簡(jiǎn)寫(xiě)NA 或A,，是物鏡和聚光器的主要參數(shù),，與顯微鏡的分辨力成正比。干燥物鏡的數(shù)值孔徑為0.05-0.95,，油浸物鏡（香柏油）的數(shù)值孔徑為1.25,。

　　③,、工作距離是指當(dāng)所觀察的標(biāo)本zui清楚時(shí)物鏡的前端透鏡下面到標(biāo)本的蓋玻片上面的距離,。物鏡的工作距離與物鏡的焦距有關(guān)，物鏡的焦距越長(zhǎng),，放大倍數(shù)越低,，其工作距離越長(zhǎng)。例：10倍物鏡上標(biāo)有10/0.25和160/0.17,，其中10為物鏡的放大倍數(shù),；0.25為數(shù)值孔徑,；160為鏡筒長(zhǎng)度（單位mm）；0.17為蓋玻片的標(biāo)準(zhǔn)厚度（單位 mm）,。10倍物鏡有效工作距離為6.5mm,，40倍物鏡有效工作距離為0.48mm 。

3,、物鏡的作用是將標(biāo)本作*次放大,，它是決定顯微鏡性能的zui重要的部件——分辨力的高低。

　　分辨力也叫分辨率或分辨本領(lǐng),。分辨力的大小是用分辨距離（所能分辨開(kāi)的兩個(gè)物點(diǎn)間的zui小距離）的數(shù)值來(lái)表示的,。在明視距離（25cm）之處，正常人眼所能看清相距0.073mm的兩個(gè)物點(diǎn),，這個(gè)0.073mm的數(shù)值,，即為正常人眼的分辨距離。顯微鏡的分辨距離越小,，即表示它的分辨力越高,，也就是表示它的性能越好。

　　顯微鏡的分辨力的大小由物鏡的分辨力來(lái)決定的,，而物鏡的分辨力又是由它的數(shù)值孔徑和照明光線的波長(zhǎng)決定的,。

　　當(dāng)用普通的*照明法（使光線均勻地透過(guò)標(biāo)本的明視照明法）時(shí)，顯微鏡的分辨距離為d=0.61λ/NA

　　式中d——物鏡的分辨距離,，單位 nm,。

　　λ——照明光線波長(zhǎng)，單位 nm,。

　　NA ——物鏡的數(shù)值孔徑

　　例如油浸物鏡的數(shù)值孔徑為1.25,，可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍為400—700nm ，取其平均波長(zhǎng)550 nm,，則d=270 nm,，約等于照明光線波長(zhǎng)一半。一般地,，用可見(jiàn)光照明的顯微鏡分辨力的極限是0.2μm,。

　　（二）,、目鏡

因?yàn)樗拷^察者的眼睛,，因此也叫接目鏡。安裝在鏡筒的上端,。

　　1．目鏡的結(jié)構(gòu)

　　通常目鏡由上下兩組透鏡組成,，上面的透鏡叫做接目透鏡，下面的透鏡叫做會(huì)聚透鏡或場(chǎng)鏡,。上下透鏡之間或場(chǎng)鏡下面裝有一個(gè)光闌（它的大小決定了視場(chǎng)的大?。?，因?yàn)闃?biāo)本正好在光闌面上成像，可在這個(gè)光闌上粘一小段毛發(fā)作為指針,，用來(lái)指示某個(gè)特點(diǎn)的目標(biāo),。也可在其上面放置目鏡測(cè)微尺，用來(lái)測(cè)量所觀察標(biāo)本的大小,。

　　目鏡的長(zhǎng)度越短,，放大倍數(shù)越大（因目鏡的放大倍數(shù)與目鏡的焦距成反比）。

　　2．目鏡的作用

　　是將已被物鏡放大的,，分辨清晰的實(shí)像進(jìn)一步放大,，達(dá)到人眼能容易分辨清楚的程度。

　　常用目鏡的放大倍數(shù)為5—16倍,。

　　3．目鏡與物鏡的關(guān)系

物鏡已經(jīng)分辨清楚的細(xì)微結(jié)構(gòu)，假如沒(méi)有經(jīng)過(guò)目鏡的再放大,，達(dá)不到人眼所能分辨的大小,，那就看不清楚；但物鏡所不能分辨的細(xì)微結(jié)構(gòu),，雖然經(jīng)過(guò)高倍目鏡的再放大,，也還是看不清楚，所以目鏡只能起放大作用,，不會(huì)提高顯微鏡的分辨率,。有時(shí)雖然物鏡能分辨開(kāi)兩個(gè)靠得很近的物點(diǎn)，但由于這兩個(gè)物點(diǎn)的像的距離小于眼睛的分辨距離,，還是無(wú)法看清,。所以，目鏡和物鏡即相互,，又彼此制約,。

　　（三）,、聚光器

　　聚光器也叫集光器,。位于標(biāo)本下方的聚光器支架上。它主要由聚光鏡和可變光闌組成,。其中,，聚光鏡可分為明視場(chǎng)聚光鏡（普通顯微鏡配置）和暗視場(chǎng)聚光鏡。

　　1．光鏡的主要參數(shù)

　　數(shù)值孔徑（NA ）是聚光鏡的主要參數(shù),，zui大數(shù)值孔徑一般是1.2—1.4,，數(shù)值孔徑有一定的可變范圍，通?？淘谏戏酵哥R邊框上的數(shù)字是代表zui大的數(shù)值孔徑,，通過(guò)調(diào)節(jié)下部可變光闌的開(kāi)放程度,，可得到此數(shù)字以下的各種不同的數(shù)值孔徑，以適應(yīng)不同物鏡的需要,。有的聚光鏡由幾組透鏡組成,，zui上面的一組透鏡可以卸掉或移出光路，使聚光鏡的數(shù)值孔徑變小,，以適應(yīng)低倍物鏡觀察時(shí)的照明,。

2、聚光鏡的作用

　　聚光鏡的作用相當(dāng)于凸透鏡,，起會(huì)聚光線的作用,，以增強(qiáng)標(biāo)本的照明。一般地把聚光鏡的聚光焦點(diǎn)設(shè)計(jì)在它上端透鏡平面上方約1.25mm處,。（聚光焦點(diǎn)正在所要觀察的標(biāo)本上,，載玻片的厚度為1.1mm左右）

　　3．可變光闌

　　可變光闌也叫光圈，位于聚光鏡的下方,，由十幾張金屬薄片組成,，中心部分形成圓孔。其作用是調(diào)節(jié)光強(qiáng)度和使聚光鏡的數(shù)值孔徑與物鏡的數(shù)值孔徑相適應(yīng),?？勺児怅@開(kāi)得越大，數(shù)值孔徑越大（觀察完畢后,，應(yīng)將光圈調(diào)至zui大）,。

　　在可變光闌下面，還有一個(gè)圓形的濾光片托架,。

　　說(shuō)明：在中學(xué)實(shí)驗(yàn)室只有教師用顯微鏡（1600×或1500×）才配有聚光器,，學(xué)生用顯微鏡（640×或500×）配的是旋轉(zhuǎn)光欄。緊貼在載物臺(tái)下,，能做圓周轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤(pán),，旋轉(zhuǎn)光欄（也稱(chēng)為遮光器），光欄上有大小不等的圓孔,，叫光圈,。直徑分別為2、3,、6,、12、16mm,轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)光欄,，光欄上每個(gè)光圈都可以對(duì)正通光孔,，通過(guò)大小不等的光圈來(lái)調(diào)節(jié)光線的強(qiáng)弱。

　　（四）反光鏡

　　反光鏡是一個(gè)可以隨意轉(zhuǎn)動(dòng)的雙面鏡,，直徑為50mm,，一面為平面，一面為凹面,，其作用是將從任何方向射來(lái)的光線經(jīng)通光孔反射上來(lái),。平面鏡反射光線的能力較弱，是在光線較強(qiáng)時(shí)使用,，凹面鏡反射光線的能力較強(qiáng),，是在光線較弱時(shí)使用。

　　反光鏡通常一面是平面鏡,，另一面是凹面鏡,，裝在聚光器下面，可以在水平與垂直兩個(gè)方向上任意旋轉(zhuǎn),。

　　反光鏡的作用是使由光源發(fā)出的光線或天然光射向聚光器,。當(dāng)用聚光器時(shí)一般用平面鏡，不用時(shí)用凹面鏡,；當(dāng)光線強(qiáng)時(shí)用平面鏡,，弱時(shí)用凹面鏡。

　　觀察完畢后,，應(yīng)將反光鏡垂直放置。

　?。ㄎ澹┱彰?/strong>光源