显微镜Word下载.docx
- 文档编号:15512931
- 上传时间:2022-11-03
- 格式:DOCX
- 页数:30
- 大小:495.54KB
显微镜Word下载.docx
《显微镜Word下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《显微镜Word下载.docx(30页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
物镜的凸透镜焦距小于目镜的凸透镜的焦距。
物镜相当于投影仪的镜头,物镜成像规律:
f<
u<
2f,成放大倒立实像;
目镜相当于普通的放大镜,目镜成像规律:
f,成放大正立虚像(注:
这里的正立是相对于物镜所成的像)故最后成出来的像是倒立放大的。
光学显微镜是根据凸透镜的成像原理,要经过凸透镜的两次成像。
第一次先经过物镜(凸透镜1)成像,这时候的物体应该在物镜(凸透镜1)的一倍焦距和两倍焦距之间,根据物理学的原理,成的应该是放大的倒立的实像。
而后以第一次成的物像作为“物体”,经过目镜的第二次成像。
由于我们观察的时候是在目镜的另外一侧,根据光学原理,第二次成的像应该是一个虚像,这样像和物才在同一侧。
因此第一次成的像应该在目镜(凸透镜2)的一倍焦距以内,这样经过第二次成像,第二次成的像是一个放大的正立的虚像。
如果相对实物说的话,应该是倒立的放大的虚像。
反光镜用来反射,照亮被观察的物体。
反光镜一般有两个反射面:
一个是平面镜,在光线较强时使用;
一个是凹面镜,在光线较弱时使用,可会聚光线。
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。
对正常眼,位于上,显微镜光学筒长为。
放大倍数
显微镜包括两组透镜——物镜和目镜。
显微镜的的放大倍数主要通过物镜来保证,物镜的最高放大倍数可达100倍,目镜的放大倍数可达25倍。
物镜的放大倍数可由下式得出:
M物=L/F1,式中:
L——显微镜的光学筒长度(即物镜后焦点与目镜前焦点的距离);
F1——物镜焦距。
而A′B′再经目镜放大后的放大倍数则可由以下公式计算:
M目=D/F2,式中:
D——人眼明视距离(250mm)F2——目镜焦距。
显微镜的总放大倍数应为物镜与目镜放大倍数的乘积,即:
M总=M物×
M目=250L/F1*F2。
显微镜的放大倍数是由目镜、物镜和镜筒的长度所决定的,显微镜目镜长度与放大倍数呈负相关,物镜长度与放大倍数呈正相关,即目镜长度越长,放大倍数越低;
物镜长度越长,放大倍数越高。
一般的物镜配置是4倍、10倍、40倍、100倍,目镜常规配置是10倍,另外还有16倍、20倍等。
F数
F数就是f/d,f为焦距,d为入射光瞳直径,为相对孔径的倒数,决定了像面照度,决定了设计的难度,光学设计还有:
1像空间F数:
计算无穷远共轭点时的轴上有效焦距与近轴入瞳孔径的比值。
2近轴F数:
就是忽略了像差的有效f数。
3工作F数:
此F数比像空间F数有用,由于它基于镜头的实际共轭面的真实光线。
不同类型的目镜,其视场数不同,倍率高的目镜,视场数小。
视场数(一般简写为F.N.)以毫米为单位,定义为样品图像范围的目镜光阑尺寸,是通过目镜实际看到的光阑直径,即
通过目镜能观察到的物体表面的实际范围(实际视场)(F.O.V),显微镜系统物方视场FN=目镜视场数FN/物镜放大率。
一般来说,F.N.特指目镜,而非物镜。
所以我们可以在目镜看到F.N.=22等等,意指目镜的视场直径为22mm。
对于物镜,在国外文献中,一般提到视场,均指其像方视场——实际上就是目镜的物方视场——有时我们也称之为“中间像面视场”。
所以,从这个意义上讲,F.N.其实是指中间像面而言。
简单而言,传统显微镜的视场数在6-18左右(就常见的10×
目镜而言)。
目前来看,一般视场数超过18就可称之为大视场显微镜。
国内很多产品已经超过20,大多国际产品在22左右。
分辨率
在明视距离(25cm)之处,正常人眼所能看清相距0.073mm(对应角度60’’)的两个物点,这个0.073mm的数值,即为正常人眼的分辨距离。
显微镜的分辨距离越小,即表示它的分辨力越高,也就是表示它的性能越好。
当用普通的中央照明法(使光线均匀地透过标本的明视照明法)时,显微镜的分辨距离为d=0.61λ/NA,式中d——物镜的分辨距离,单位nm,λ——照明光线波长,单位nm,NA——物镜的数值孔径,例如油浸物镜的数值孔径为1.25。
可见光波长范围为400—700nm,取其平均波长550nm,则d=270nm,约等于照明光一半。
一般地,用可见光照明的显微镜分辨力的极限是0.2μm,线波长一半。
出瞳
在望远镜和显微镜等目视光学仪器中,人眼的瞳孔必须与出瞳重合才能看到整个视场,为了避免眼睫毛与系统最后一面相碰而妨碍观察,出瞳距离不能小于一定的数值。
实验室仪器或一般的普通仪器,要求最少的出瞳距离约为6mm;
军用光学仪器中,考虑到加眼罩和带防毒面具,出瞳距离较长,一般为20mm左右。
目视光学仪器的出瞳在外面,是在出射光线共同经过的最小的口径的位置。
眼睛的瞳孔在此处时最容易让最多的光线进入眼睛。
出瞳位置在目镜像方焦点
Fe’稍后处,出瞳在总的像方焦点上,人眼瞳有可能与之重合,接收所有成像光。
因为出瞳与整个系统的像方焦面重合,设像方孔径角为,因系统满足正弦条件
即
故
其中称数值孔径
由放大率公式
孔径光阑
低倍物镜的孔径光阑——为单组物镜框本身;
高倍物镜的孔径光阑——多组物镜的最后一组镜框,或在
Fo’处专设孔阑。
视场光阑
通常在中间实像面上专设视场光阑,因此显微镜系统无渐晕,视场有清晰边界。
假设物面上线视场为,则视阑直径为。
理论上视阑直径越大,则物方线视场越大。
实际上显微镜的视场都很小,因为大了以后不能给出满意的像质。
显微镜的物镜
通用显微镜物镜从物平面到像平面的距离称为共轭距,不论显微镜放大率如何,共轭距都是相等的。
物镜的共轭距离分有限远和无限远两种。
早期的共轭距均为有限远,一般统一为195mm。
目前,国际上较为先进的显微镜都是无限远光路的,无限远物镜的共轭距离为∞。
物镜共轭距的规定,是从低倍物镜到高倍物镜的共轭距不变,保证了显微镜从低倍到高倍时仍能保持清晰的物像。
在一架显微镜上,通常都配有若干个不同倍率的物镜目镜供互换使用。
为了保证物镜的互换性,要求不同倍率的显微镜物镜的共轭距离(物平面到像平面的距离)相等。
各国生产的通用显微镜物镜的共轭距离大约为190mm左右,我国规定为195mm。
这也要求各物镜的齐焦距离相同,目前统一为45mm。
随着放大倍数由低到高,其结构也相应复杂。
低倍物镜可以用双胶合,中倍物镜用双双胶合,高倍物镜用双胶合+前片,数值孔径更大的阿贝物镜则需要浸油。
10×
0.25物镜
20×
0.4物镜
40×
0.65复消色差物镜
60×
0.8物镜
100×
1.3浸水物镜
50×
0.6折反射UV物镜
计算物镜焦距
设物镜的物距为-l,像距为l’,已知共轭距L=195mm,放大率为=-10,则,l’-l=L,可求出,又由得出。
工作距离
PLL5X/0.1工作距离:
17.9mm
PLL10X/0.25工作距离:
20.2mm
PLL20X/0.40工作距离:
8.80mm
PLL50X/0.70工作距离:
3.68mm
PLL100X/0.85(干镜Dry)工作距离:
0.40mm
以上工作距离是长工作距离物镜的,还有普通物镜的,普通物镜比这个长工作距离的要再小些。
数值孔径
数值孔径表征物镜的聚光能力,是物镜的重要性质之一,通常以“NA”表示。
物镜的数值孔径大小决定了物镜的分辨能力(鉴别)及有效放大倍数。
根据理论推导得出:
NA=nsinθ。
数值孔径是显微镜物镜最主要的光学特性,它决定了物镜的衍射分辨率,根据显微镜物镜衍射分辨率的计算公式:
公式中,代表显微镜物镜能分辨的最小物点间隔;
为光的波长,对目视光学仪器来说,取平均波长;
为物镜的数值孔径。
因此要提高显微镜物镜的分辨率,必须增大数值孔径。
在明视距离(250mm)处,正常人眼所能看清,相距0.073mm(对应角度60’’)的两个物点,经过显微镜放大后对眼睛的视角取2’,则显微镜视角放大率,由于显微镜的分辨距离,可以求出数值孔径。
显微镜物镜的倍率、数值孔径、显微镜目镜的焦距与系统出射光瞳直径之间满足以下关系:
式中,为目镜的视放大率。
为了保证人眼观察的主观亮度,出射光瞳直径最好不小于。
在一定的数值孔径下,如果目镜的倍率越小,就要求物镜有更高的倍率,但是物镜的倍率越高,工作距离越短,这给显微镜的使用造成不方便,因此一般希望尽量提高目镜的倍率,但目镜由于受到出射光瞳距离的限制,焦距不能太小,通常目镜的最高倍率为,因此物镜倍率越高,要求物镜的数值孔径越大。
数值孔径与相对孔径之间近似符合以下关系:
一个的显微镜物镜,高倍率的显微镜物镜(不包括浸液物镜),其数值孔径最大可能达到,其相对孔径可以达到2。
相对孔径大,是显微镜物镜的一个特点。
物镜的放大倍数,是指物镜在线长度上放大实物倍数的能力指标。
有两种表示方法,一种是直接在物镜上刻度出如8×
、10×
、45×
等,物镜放大倍数公式为M物=L/f物,L是光学镜筒长度,L值在设计时是很准确的,但实际应用时,因不好量度,常用机械镜筒长度。
机械镜筒长度是指从显微镜目镜接口处之直线距离。
每一物镜上都用数字标明了机械镜筒长度。
另一种则是在物镜上刻度出该物镜的焦距f,焦距越短,放大倍数越高。
物镜系统设计及优化
物镜是由若干个透镜组合而成的一个透镜组。
物镜的结构复杂,制作精密,通常都由透镜组组合而成,各镜片间彼此相隔一定的距离,以减少像差。
每组透镜都由不同材料、不同参数的一或数块透镜胶合而成。
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×
)。
低倍(NA≤0.2与β≤10X),中倍(NA≤0.65与β≤40X),高倍(NA>
0.65与β>
40X)。
物镜有许多具体的要求,如合轴,齐焦。
齐焦既是在镜检时,当用某一倍率的物镜观察图像清晰后,在转换另一倍率的物镜时,其成像亦应基本清晰,齐焦距离是指,对准焦点时的物镜镜体定位面到物体表面的距离。
ZEISSICCS光学系统齐焦距离是45mm。
而且像的中心偏离也应该在一定的范围内,也就是合轴程度。
齐焦性能的优劣和合轴程度的高低是显微镜质量的一个重要标志,它是与物镜的本身质量和物镜转换器的精度有关。
组合使用的目的是为了克服单个透镜的成像缺陷,提高物镜的光学质量。
显微镜的放大作用主要取决于物镜,物镜质量的好坏直接影响显微镜映像质量,它是决定显微镜的分辨率和成像清晰程度的主要部件,所以对物镜的校正是很重要的。
显微物镜是一消球差系统。
这意味着:
就轴上的一对共轭点而言,消除了球差并且实现了正弦条件时,每一物镜仅有两个这种消球
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 显微镜