显微镜的光学描述.docx

目录显微镜的光学、机械系统 2一 显微镜的简介 2二 显微镜的光学系统 2（一） 物镜 21、物镜的分类 22、物镜的主要参数 33、物镜的作用 3（二）、目镜 31、目镜的结构 32、目镜的作用 33、目镜与物镜的关系 4三）、聚光器 41、光镜的主要参数 42、聚光镜的作用 43、可变光阑 4（四）照明光源 41、天然光源 52、人工光源 5（五）滤光器 5三 显微镜的机械系统 5（一）底座 7（二）镜臂 7（三）镜简及齐焦 7（四）物镜转换器 8（五）调焦机构 9显微镜的光学、机械系统一 显微镜的简介显微镜是用来看看太小或详细，被人眼看到的物体的工具 “微”小“范 围”是指看评价的目的，并在显微镜了这一点，使用灯光和放大镜显微镜的最基本的和无处不在的版本是光学显微镜 这是你在高中生物教 室和科学项目的圣诞礼物中看到的显微镜 这种显微镜使用的镜头和光放大赤 裸裸的人眼观看的对象 有两种类型：简单（一个镜头）和复合（多镜头） 光 学像差，包括在颜色折射的差异，使图像模糊观众 更多的镜头，更多的图像 清晰度 从底部到顶部，有一个标准的生物显微镜的四个主要组成部分 有一 个光源，通常是一个灯泡，在显微镜的基础。

上面的光线，是一种透明的托盘 对象被视为在于 托盘上面是一个管内含有一个或多个镜头 镜头在管的基础 是所谓的物镜物镜（ES）以上目镜镜头，观众看起来通过图像有许多使用 的其他类型，但是这是最常见的的 例如，电子显微镜可以看对象的细胞结构 与磁铁弯曲电子光学显微镜弯与玻璃的光以同样的方式 甚至有些使用的 X 射 线二 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）所谓象差是指所成的像与原物在形状上的差别；色差是指所 成的像与原物在颜色上的差别）消除色差（当不同波长的光线通过透镜的时候， 它们折射的方向略有不同，这导致了成像质量的下降）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100X,指的是长度是1》m的标本， 放大后像的长度是100》m,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N・A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 1.25③ 、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3、物镜的作用是将标本作第一次放大，它是决定显微镜性能的最重要的部 件——分辨力的高低分辨力也叫分辨率或分辨本领分辨力的大小是用分辨距 离（所能分辨开的两个物点间的最小距离）的数值来表示的在明视距离（25cm） 之处，正常人眼所能看清相距0.073mm的两个物点，这个0.073mm的数值，即为 正常人眼的分辨距离二）、目镜因为它靠近观察者的眼睛，因此也叫接目镜安装在镜筒的上端1、 目镜的结构通常目镜由上下两组透镜组成，上面的透镜叫做接目透镜， 下面的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（它的 大小决定了视场的大小），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，用来指示某个特点的目标也可在其上面放置目镜测微尺， 用来测量所观察标本的大小目镜的长度越短，放大倍数越大（因目镜的放大倍 数与目镜的焦距成反比）2、 目镜的作用是将已被物镜放大的，分辨清晰的实像进一步放大，达到人 眼能容易分辨清楚的程度常用目镜的放大倍数为5—16倍3、目镜与物镜的关系物镜已经分辨清楚的细微结构，假如没有经过目镜的 再放大，达不到人眼所能分辨的大小，那就看不清楚；但物镜所不能分辨的细微 结构，虽然经过高倍目镜的再放大，也还是看不清楚，所以目镜只能起放大作用， 不会提高显微镜的分辨率有时虽然物镜能分辨开两个靠得很近的物点，但由于 这两个物点的像的距离小于眼睛的分辨距离，还是无法看清所以，目镜和物镜 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的聚光器支架上它主要由聚光镜和可变 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）和暗视场聚光 镜1、 光镜的主要参数数值孔径（N・A ）是聚光镜的主要参数，最大数值孔径 一般是 1.2—1.4，数值孔径有一定的可变范围，通常刻在上方透镜边框上的数 字是代表最大的数值孔径，通过调节下部可变光阑的开放程度，可得到此数字以 下的各种不同的数值孔径，以适应不同物镜的需要。

有的聚光镜由几组透镜组成， 最上面的一组透镜可以卸掉或移出光路，使聚光镜的数值孔径变小，以适应低倍 物镜观察时的照明2、 聚光镜的作用聚光镜的作用相当于凸透镜，起会聚光线的作用，以增强 标本的照明一般地把聚光镜的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的标本上，载玻片的厚度为 1.1mm 左右）3、 可变光阑可变光阑也叫光圈，位于聚光镜的下方，由十几张金属薄片组 成，中心部分形成圆孔其作用是调节光强度和使聚光镜的数值孔径与物镜的数 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，还有一个圆形的滤光片托架四）反光镜反光镜是 一个可以随意转动的双面镜，直径为50mm, 一面为平面，一面为凹面，其作用 是将从任何方向射来的光线经通光孔反射上来平面镜反射光线的能力较弱，是 在光线较强时使用，凹面镜反射光线的能力较强，是在光线较弱时使用反光镜 通常一面是平面镜，另一面是凹面镜，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的作用是使由光源发出的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四）照明光源 显微镜的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，最好是由白云反射来的不可利用直接照来的太阳 光2、人工光源①、对人工光源的基本要求：有足够的发光强度；光源发热不能过 多②、常用的人工光源：显微镜灯；日光灯（五）滤光器安装在光源和聚光器之间作用是让所选择的某一波段的光线通过，而吸收 掉其他的光线，即为了改变光线的光谱成分或削弱光的强度分为两大类：滤光 片和液体滤光器七）盖玻片和载玻片盖玻片和载玻片的表面应相当平坦，无 气泡，无划痕最好选用无色，透明度好的，使用前应洗净盖玻片的标准厚度 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 玻片的标准厚度是l.l±0.04mm，—般可用范围是1—1.2mm，若太厚会影响聚光 器效能，太薄则容易破损三 显微镜的机械系统显微镜除光学系统（由目镜、物镜和照明系统组成）外．还必须配以适当 的机械部分才能正常工作通常．机械部分主要包括底座、镜臂、镜筒、物镜转 换器、载物台和调焦机构图 3—15为双简目镜显微镜结构示意图双简目镜显 微镜是用一组复合棱镜把透过物镜后的光束分成强度相同的2束而形成2个中间 像，分别再由左右目镜放大。

图 3—16 给出其光学原理图3-计 徂简目乾显塗侥站构IDTL來白物覽的光线團 5-li来自物镜的光柬经半五角棱镜I折转90进入半透复合棱镜II复合棱镜II 由大小两个等腰直角棱镜胶合而成，胶合面上镀半透膜，恰好使入射光分成强度 相等的2束光分别经棱镜III和IV形成分开的两平行光束.调节III和IV的间 距即可调节这两个平行光轴的距离在两个平行光轴上形成的中间橡P1和P2 是和目镜L1和L2共轴的由于人的瞳间距一般在53—75mm之间.即两条平行 光轴间距离也应在这个范围内可调在目镜筒内，棱镜 II 是固定在中间的，棱 镜 III 和 IV 安装在两块相对于 II 可左右滑动的滑板上，通过调整可以适应不同 瞳孔距的观察者其实光靠调节棱镜滑板使光轴间距和观察者的瞳间距相等还是不够的只要 分析一下当光轴间距离变动时对巾间像面P1和P2的影响就明白其中的道理了 假定双目镜筒等长，中间像面跟目镜距离也相等，其条件必须是从棱镜 I 出来的 光束经棱镜 II 和 III 及经棱镜 II 和 IV 的光程是相等的，显然满足这个条件的 瞳间距是一个确定的值那么当调节瞳间距即两个平行光轴间距时，P就会在一 定范围△内移动，如果目镜筒长是固定的没有对应于△的可调节量，那么就会破 坏显微镜的光学成像条件。

为此在双筒目镜的镜筒上就需要设有筒长补偿机构 一般在门镜管上有刻度尺，只要选定和瞳间距滑板刻度数符合就可得到补偿了 先进的双目显微镜能够进行自动补偿，而且会考虑使用者两只眼睛屈光度的不同 再进行屈光度调节大部分显微镜对左侧目镜有±5 屈光度的调节范围使用时， 先调节日镜筒上的光瞳间距（若需要还配合筒长补偿），使两眼看到单一的像， 再通过屈光度调节使两眼都能清晰地看到单一的像目前，在双目显微镜中已有可以看到立体像的体现显微镜，能够获得更丰富的信息一）底座底座是显微镜的基础，它支持整个镜体．保持显微镜在本同］：作状态时的平 衡为此，底座必须有适当的形状、大小和质量c常用的底应形状以蹄形和矩形 为多．也有用圆形、椭圆形、丁字形和三角形的底座的底面通常设计有3 个凸 台．以便与工作台面保持良好的接触整台显微镜的重心到底面的垂线座位于3 个风台所构成的平面内底座所用的材料以铸铁为多，以便使重心降低，机构稳 定底座也有用合金铝等材料制造的，其内部中空，用以安置变压器及控制部分 的电子元件这种结构比较紧凑，整机也很稳定，是一种较好的设计形式二）镜臂对直简显微镜，镜臂通过倾轴与底座上的支架相连照明光路、载物台、成 像光路和调焦旋钮均安置于镜臂上。

使用时，镜臂靠近操作者，载物台在镜臂前 方作长时期观测时，可使整个镜体倾斜．此时显微镜的重心到底座的垂线应通 过（或很接近）倾斜轴，以使显微镜处于稳定状态弯把显微镜的镜臂与底座合成主体成像光路、载物台、聚光镜和粗细调节旋钮 安置于镜臂上，光源和下聚光镜则安置在底座内这种结构安排使操作者可直接 面对载物台（不被镜臂隔开），而镜臂不妨碍操作，工作面积更大三）镜简及齐焦镜筒的上端安置目镜，下端通过物镜转换器与物镜相连c若目镜借助于转像 棱镜与水平面成一倾斜角，则该棱镜的连接件也将安 置于镜筒上某些有摄影装置的显微镜，镜筒上带有 分光器和摄影接筒以便与照相机相连镜筒分光器上 安装了共览装置．可同时供5 人观测，给教学及科研 带来很大的方便对直简显微镜而言，镜筒借助于燕 尾导轨与镜臂相连，调焦时镜筒可上下移动，但不得 晃动移动时沿一直线上下，此直线与载物。