实验一实验一金相显微镜的构造和使用金相显微镜的构造和使用 一、实验目的一、实验目的1. 了解了解金相显微镜金相显微镜的成像原理、基本构造、的成像原理、基本构造、各主要部件的作用各主要部件的作用2. 学习和初步掌握金相显微镜的使用方法学习和初步掌握金相显微镜的使用方法2 二、显微镜的成像原理二、显微镜的成像原理(a) 实像放大实像放大ABFFA’B’abfABFFA’B’abf(b) 虚像放大虚像放大3 B’’D = 250mmA’’ABf物物LA’B’f目目F1F2物物镜镜目目镜镜人人眼眼显微镜光学原理图显微镜光学原理图4 5 物镜的类型物镜的类型v物镜是由若干个透镜组合而成的一个物镜是由若干个透镜组合而成的一个透镜组透镜组，以克，以克服单个透镜的成像缺陷，提高物镜的光学质量服单个透镜的成像缺陷，提高物镜的光学质量A．消色差物镜．消色差物镜B．复消色差物镜．复消色差物镜C．平面（场）消色差物镜（．平面（场）消色差物镜（Planar chromatic））D．平面（场）复消色差物镜．平面（场）复消色差物镜E．半复消色差物镜．半复消色差物镜6 物镜的技术参数物镜的技术参数A．．放大倍数放大倍数物镜放大倍数公式：物镜放大倍数公式：M物物 = L/f物物（（L是是光学镜筒长度光学镜筒长度））B．．机械镜筒长度机械镜筒长度：物镜底面到目镜顶面的距离：物镜底面到目镜顶面的距离C．．数值孔径数值孔径（（NA）：数值孔径表征物镜的）：数值孔径表征物镜的聚光能力聚光能力NA = nsin Øn为物镜与观察物之间的介质折射率，空气为为物镜与观察物之间的介质折射率，空气为1，松，松柏油为柏油为Ø ：：物镜的孔径半角物镜的孔径半角7 nü孔径半角孔径半角是物镜孔径角的一半是物镜孔径角的一半ü而而物镜孔径角物镜孔径角是物镜光轴上的物体点与物镜前透镜的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有效直径所形成的角度8 不同介质对物镜聚光能力的比较不同介质对物镜聚光能力的比较——数值孔径越大，聚光能力越强，从试样反射数值孔径越大，聚光能力越强，从试样反射进入物镜的光线越多，鉴别能力越好进入物镜的光线越多，鉴别能力越好。
9 分辨率与衍射环分辨率与衍射环d = /2NAD．．物镜的鉴别物镜的鉴别能能力力（平面鉴别能力）（平面鉴别能力）——显微镜的分辨率主要取决于物镜的分辨率显微镜的分辨率主要取决于物镜的分辨率；；目镜只能放大物镜已分辨的细节目镜只能放大物镜已分辨的细节10 E. 垂直鉴别能力（垂直鉴别能力（景深景深））h = n/(NA)M (0.15~0.30)——物镜对高低不平的物体能够清晰物镜对高低不平的物体能够清晰成像成像的能力11 目目 镜镜v组成：组成：Ø位于上端的透镜称位于上端的透镜称目透镜目透镜，起放大作用，起放大作用Ø下端透镜称下端透镜称会聚透镜或场透镜会聚透镜或场透镜，使映像亮度均匀，使映像亮度均匀v放大倍数放大倍数：：M目目 = D/f目目v分分辨辨率率：：低低（（目目镜镜的的孔孔径径角角很很小小，，8×、、10×、、12.5×、、16×））12 显微镜的放大倍数及其选择显微镜的放大倍数及其选择vM总总 = M物物×M目目 = 250L/(f物物* f目目)v有效放大倍数有效放大倍数：人眼能够分辨的：人眼能够分辨的“人眼鉴别率人眼鉴别率”d′与与物镜的鉴别率物镜的鉴别率d间的比值间的比值——即不使人眼看到假像的最小放大倍数：即不使人眼看到假像的最小放大倍数：M = d’/d = 2d’NA/ 人眼鉴别率人眼鉴别率d’：：Mmin = 2 0.15(NA)/(5500 10–7) = 500(NA)Mmax = 2 0.30(NA)/(5500 10–7) = 1000(NA)13 N.A. = ；；600×N.A. = 0.95；；600×14 v单单片片透透镜镜在在成成像像过过程程中中，，由由于于几几何何条条件件的的限限制制及及其其他他因素的影响，常使影像变得模糊不清或发生变形现象因素的影响，常使影像变得模糊不清或发生变形现象——这种缺陷称为这种缺陷称为像差像差。
Ø由由于于物物镜镜起起主主要要放放大大作作用用，，所所以以显显微微镜镜成成像像的的质质量量主主要取决于物镜，应首先对物镜像差进行校正要取决于物镜，应首先对物镜像差进行校正Ø普通透镜成像的主要缺陷有普通透镜成像的主要缺陷有球面像差球面像差和和色像差色像差两种两种透镜成像的质量（像差）（了解）透镜成像的质量（像差）（了解）15 （（1）） 球面像差（单色像差）球面像差（单色像差）Ø光光轴轴某某点点的的单单色色光光通通过过透透镜镜时时，，通通过过光光轴轴附附近近的的光光线线的折射角小，透镜边缘的光线的折射角大的折射角小，透镜边缘的光线的折射角大Ø形成前后分布的许多聚焦点，得到一形成前后分布的许多聚焦点，得到一弥散的光斑弥散的光斑16 消除方法：消除方法：v常常采采用用由由多多片片透透镜镜组组成成的的透透镜镜组组，，即即将将凸凸透透镜镜和和凹凹透透镜组合在一起（称为镜组合在一起（称为复合透镜复合透镜））——由于这两种透镜的球面像差性质相反，因此可以相由于这两种透镜的球面像差性质相反，因此可以相互抵消v也也可可采采取取调调节节孔孔径径光光阑阑的的方方法法，，适适当当控控制制入入射射光光束束粗粗细，让细，让极细的一束光极细的一束光通过透镜中心部位通过透镜中心部位——这样可将球面像差降至最低限度。
这样可将球面像差降至最低限度17 （（2）色像差）色像差v白光照射时，会形成一系列不同颜色的像白光照射时，会形成一系列不同颜色的像18 v一方面可用一方面可用消色差物镜和复消色差物镜消色差物镜和复消色差物镜进行校正进行校正消除方法：消除方法：Ø消色差物镜常与普通目镜配合，用于低倍和中倍观察消色差物镜常与普通目镜配合，用于低倍和中倍观察Ø复消色差物镜与补偿目镜配合，用于高倍观察复消色差物镜与补偿目镜配合，用于高倍观察v另另一一方方面面可可通通过过加加滤滤色色片片得得到到单单色色光光，，常常用用的的滤滤色色片片有蓝色、绿色和黄色等有蓝色、绿色和黄色等19 三、金相显微镜的构造三、金相显微镜的构造v金金相相显显微微镜镜通通常常由由光光学学系系统统、、照照明明系系统统和和机机械械系统系统三大部分组成三大部分组成v有的显微镜还附带有的显微镜还附带照相照相装置装置和和暗场照明系统暗场照明系统等等20 21 A．孔径光阑．孔径光阑v作用：作用：调节入射光束的粗细调节入射光束的粗细v影影响响：：缩缩小小孔孔径径光光阑阑可可减减小小球球差差和和轴轴外外像像差差，，使使映像清晰；但会使物镜的分辨能力降低映像清晰；但会使物镜的分辨能力降低v调调节节方方法法：：可可取取下下目目镜镜直直接接观观察察筒筒内内灯灯丝丝映映像像面面积占整个筒面积的积占整个筒面积的1/2~3/4时为适宜的孔径光阑时为适宜的孔径光阑22 B．视场光阑．视场光阑v作用：作用：调节视场光阑可改变调节视场光阑可改变视域的大小视域的大小v影影响响：：不不影影响响物物镜镜的的分分辨辨率率，，但但缩缩小小视视场场光光阑阑可可减少镜筒内的反射光和眩光，提高映像衬度减少镜筒内的反射光和眩光，提高映像衬度v调调节节方方法法：：观观察察时时一一般般将将视视场场光光阑阑调调节节到到与与目目镜镜内视域同样大小内视域同样大小23 四、金相显微镜的使用方法四、金相显微镜的使用方法 ①① 接通电源；接通电源；②②安放试样；安放试样；③③选择物镜（低倍选择物镜（低倍-高倍）高倍）④ ④ 转转动动粗粗调调手手轮轮先先使使镜镜筒筒上上升升，，同同时时用用眼眼观观察察，，使使物物镜镜尽可能接近试样表面尽可能接近试样表面（但不得与之相碰）（但不得与之相碰）⑤ ⑤ 然然后后反反向向转转动动粗粗调调手手轮轮，，使使镜镜筒筒渐渐渐渐下下降降以以调调节节焦焦距距，，当视场亮度增强时，再改用当视场亮度增强时，再改用微调微调手轮调节手轮调节——直到物像最清晰为止。
直到物像最清晰为止⑥ ⑥ 适适当当调调节节孔孔径径光光阑阑和和视视场场光光阑阑，，以以获获得得最最佳佳质质量量的的物物像像24 五、使用注意事项五、使用注意事项 v操操作作时时双双手手及及样样品品干干净净，，不不允允许许把把侵侵蚀蚀未未干干的的试试样在显微镜下观察，以免腐蚀物镜样在显微镜下观察，以免腐蚀物镜v显显微微镜镜光光学学部部分分严严禁禁用用手手或或手手帕帕等等去去擦擦，，必必须须用用专用的专用的驼毛刷或镜头纸驼毛刷或镜头纸轻轻擦试轻轻擦试v在在旋旋转转粗粗调调（（或或微微调调））手手轮轮时时动动作作要要慢慢，，碰碰到到某某种阻碍时应立即停止操作，报告教师查找原因种阻碍时应立即停止操作，报告教师查找原因——不得用力强行转动，否则会损坏机件不得用力强行转动，否则会损坏机件v观察结束后应及时关闭电源观察结束后应及时关闭电源25 六、实验报告内容六、实验报告内容 v简述实验目的和步骤简述实验目的和步骤v简简述述显显微微镜镜的的数数值值孔孔径径、、景景深深、、孔孔径径光光阑阑、、视视场光阑的含义场光阑的含义v简简要要说说明明金金相相显显微微镜镜的的操操作作要要点点及及必必须须注注意意的的事项事项26 Thank You ! 。