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1、简易显微摄影装置及光学原理 物理教研 室陈永朴 刘 长城卢布 竹 显微镜摄影 , 一般是将照相机装在显 微镜上端 , 对 显 微 镜所成标本像进行拍 照 。 一套产品显微镜 摄影装置 、 价格很 高 , 从六十年代到现在 , 一直用这种装置 因此 , 我们 自制了简易显微镜摄影装置 。 给医学生开显微镜 摄 影 课 , 效果很好 , 学生非常感兴趣 。 该装置简单 、 省钱 , 只 要有一司普通光学显微镜 , 就可以自制 。 它除了用于学生实验课外 , 还特别适用于 条件差的单位乃 至个人 , 用来记录和保存 显微镜的标本像 。 现仅就我们自制的显微 镜摄影装置与标 本摄影像的光学 原理介绍
2、如下 。 一装置 在一台普通显微镜上方 , 装一个木板 做的方型暗箱 、 暗箱上方开有大约 飞的窗口 , 并嵌上一块玻璃板 , 它的上 方再放一块毛玻璃 , 作为显微镜摄影像的 屏 。 暗箱下方全开着 , 四周边接上用黑布 做的小布袋 , 小布袋的下方用橡皮 筋系 口 , 将显微镜 的目镜罩在里面 。 光源是将 一个的普通照明灯泡 , 装在一 个涂黑的铁翠内做成 。 铁罩的一端固定着 一个圆肚烧瓶 , 里面装满水 。 灯泡将其照 亮 , 利用烧瓶将光汇集起来 , 照射在显微 镜的反射镜上 。 而且 , 瓶中的水还能吸收 白炽灯发射出的红外线 。 另外 , 为更好地 使灯抱散热 , 铁早周围可以
3、钻些孔 。 该光 薄除作为观察显微镜的光源外 , 还兼作摄 影的曝光光源 , 由一个开关控制 。 整个装 置如图中照片所示 。 具体操作 实验是在暗室红灯下进行 。 先打开光 源 , 将待观察的物标本 , 如蚊 、 蝇头 、 虱头等放在显微镜的载物台上 。 调节显 微镜 , 使之在目镜上方的毛玻璃上得到一 要求的清楚像 。 由于暗箱装在一个三角支 架上 可上下调节 , 所以根据需要调节像的 大小 。 我们在实验中省略了照相拍照过 程 , 直接将像曝光在印相纸或放大纸上 。 因此 , 得到的是负片 。 然后 , 取下毛玻 璃 , 关闭光源灯 , 将相纸药面朝下 , 放在 玻璃板上 、 再用毛 玻
4、璃板盖上 。 打开开 关 , 对相纸进行曝光 。 曝光 的时间 , 对于 印相纸和放大纸来说是不同的 , 并且与标 本片的薄厚有很大关系 , 可以在实验中试 验 。 我们在学生实验中 , 由于标本不 同 , 曝光 时 间 短者十几秒 , 长者达四 、 五十 秒 。 曝光以后 , 经过显影 、 定影等洗相过 程 , 便可得到满意的显微镜标 本的摄影 像 。 二成像的光学原理 通过显微镜目镜观察标本 , 我们看到 的是与物体反向的放大虚像 。 而显微镜摄 影所得到的像是与 被 观察 物同向的放大 像 。 我们通过专门实验 , 证明了摄影像是 显微镜放大虚像的光孔像 。 用一块玻璃板厚 , 大约 于
5、 、 平放在目镜上 , 把一个直径大 高大于的玻璃管 一端封 表示目镜的光学系统 。 利用光学系统成像的高斯公 式 阻 , 另一端开口 , 里面充满烟雾吸香 烟的烟雾即可 。 然后 , 将充满烟雾的玻 璃管开口朝下倒放在目镜上方的玻 璃板 上 , 尽量使自镜孔位子玻璃管口中央 。 调 节显微镜光的强度 , 在暗室中便可看到烟 雾中的光锥 。 我们将氦一氖激光束扩散后 照在反射镜上 , 在烟雾中所看到 的红色光 锥的光束 , 极其明显 。 清楚地看到 , 在目 镜的上方相对有一个光孔 , 根据几何光学 中 , 光学系统成像原理可知 , 这个光孔 , 就是显微镜的出射光瞳 , 即物镜被目镜所 成的
6、像 。 摄影像就是显微镜的物标本的虚 像通过出射光瞳所成的光孔像 。 因此 , 摄 影像可在出射光瞳以外很大范围内清楚 , 无聚焦像 。 实验测出 , 出射光瞳的直径大 小及它到目镜的距离 , 与显微镜的放大率 有关 。物镜和 目镜 的放大倍数不 同 , 它们也 王扣同 。我们在专 门爷实验中 , 对于几种不 同放大率时进行了测量 , 结果列表如下 。 物镜目镜 出瞳直 径出 瞳与目镜 间距 实验值计算值实验值计算值 上述实验测得的数据 , 也可通过 理论 计算来验证 。 我们所用 的 显微镜 , 物镜 有一个薄透镜 , 目镜是由两个薄透镜组成 和目镜都是如此 。 我们测得 各个透镜的焦距 ,
7、 然后 , 计算出目镜光学 系统的基点 主点和主焦点 。 图一 和分别为目镜光学系统的第一和第二 主焦距 , 可通过公式小二小小 一 小 , 小 来求出小表示光焦度 , 表示两透镜间 距 。 为物镜到光学系统第一主平面 的 距离 , 可测出 。 为 出射光瞳到第二主 平 面的距离 。 于是 , 飞 可计算出 。 进而可 算出 出射光瞳到目镜第二透镜的距离 。 又 “ 根据光学系统成像放大率公式 , 能够计算 出射光瞳的直径大小 。 各组计算的结果也 列在表中 , 显然 , 理论 计算与实验所测值 非常接近 。 理论计算与实验测得值都表明 , 物镜 的横向放大率一定时 , 目镜的角放大率愈 大
8、, 出射光瞳的直径愈小 , 目镜与出射光 瞳之间的距离也愈小 。 同样 , 目镜角放大 率一定时 , 物镜放大率愈大 , 出射光瞳直 径就愈小 。 进行摄影时 , 必须在出射光瞳 以外范围选取所需像的大小 , 该像与物的 方向一致 。 我们在摄影蚊 , 蝇头等一类标 本的显微镜像时 , 放大率采用物镜 又 , 目镜采用或 。 实验中发现 , 这种 放大率下选取适当大小的像 , 光强适宜 , 层次清楚 , 效果好 。 显微镜摄影成 像原理光路图如 图 二 。 从 图中看出 , 显微镜目镜以外确 实有一个光孔出射光瞳 。 显微镜的标 本虚像就是通过它成为摄影像的 。 本文承蒙刘骥教授审阅 , 表示感谢 图下转第页 通 盖内 孟 内 怪勺自,勺 八 洲甘 卜战幼 几介 户 一咨 性 ,侧 刁映 口心气节气莎一下气罚旬 】 ,一确权娜睡 拱 , 一 厂 咖 夕 、 川 川叮妇广 卜 月 月 萝共初 , 了咨勺尸嘴尸气 污 座炙 二, 功妞象 圈 一 图上接第页 巨 沙 两, 卜卜 卜卜斌 斌 甲 可 丫 币 , 产 显撒搜盛谬未砖国 幼卜户 、 浦 ” 令
