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1、显微镜技术显微镜技术张文博张文博1569216502315692165023上海海洋大学水产与生命学院上海海洋大学水产与生命学院1行业参考主要内容主要内容v一、显微镜的发展一、显微镜的发展v二、显微镜的应用二、显微镜的应用v三、显微镜的原理三、显微镜的原理v四、显微镜的结构四、显微镜的结构v五、显微镜的重要参数五、显微镜的重要参数v六、显微镜的镜头六、显微镜的镜头v七、显微镜的像差七、显微镜的像差2行业参考一、显微镜的发展一、显微镜的发展3行业参考 v显微镜理论、制作和应用的发显微镜理论、制作和应用的发展展v从十五世纪开始逐渐发展起来的。从十五世纪开始逐渐发展起来的。4行业参考近代光学显微镜的
2、发展历程v1590年，荷兰的詹森父子年，荷兰的詹森父子(Hans and zachrias Janssen) 制造出第一台原始的、放大倍数约为制造出第一台原始的、放大倍数约为20倍的显微镜倍的显微镜v这个显微镜是用一个这个显微镜是用一个凹镜凹镜和一个凸镜做成的，制作和一个凸镜做成的，制作水平还很低。水平还很低。v发明的发明的偶然性偶然性v詹森父子俩的修养起了决定作用，他们抓住这个偶詹森父子俩的修养起了决定作用，他们抓住这个偶然的发现，认真思索，反复实践，用大大小小的凸然的发现，认真思索，反复实践，用大大小小的凸玻璃片做各种距离不等的配合，终于发明了世界上玻璃片做各种距离不等的配合，终于发明了世
3、界上第一台显微镜。第一台显微镜。v并没有发现显微镜的真正价值。也许正是因为这个并没有发现显微镜的真正价值。也许正是因为这个原因，詹森的发明并没有引起世人的重视。原因，詹森的发明并没有引起世人的重视。 5行业参考v16l0年，意大利物理学家年，意大利物理学家伽利略伽利略(Galileo)制造了具有物镜、目镜及镜筒制造了具有物镜、目镜及镜筒的望远镜的望远镜 6行业参考v1665年，英国物理学家年，英国物理学家罗伯特罗伯特胡克胡克(Robert Hooke)用复式显微镜观察软木用复式显微镜观察软木塞时发现了小的蜂房状结构，称为塞时发现了小的蜂房状结构，称为“细细胞胞”，由此引起了细胞研究的热潮。，由
4、此引起了细胞研究的热潮。7行业参考（左）1665年 R. Hoock用来发现细胞的光学显微镜。(右)1848年的显微镜。8行业参考近代光学显微镜的发展历程v荷兰的显微镜学家、微生物荷兰的显微镜学家、微生物学的开拓者学的开拓者列文虎克列文虎克(A.van Leeuwenhoek)首先制造成放首先制造成放大大275倍的显微镜倍的显微镜，并于，并于1673年，描述了哺乳动物年，描述了哺乳动物红血红血球球的观察情况，的观察情况，1677年，又发年，又发现了人以及狗和兔子的现了人以及狗和兔子的精子精子9行业参考Made by A.van Leeuwenhoek (1632-1723).Magnifica
5、tion ranges at 50-275x.10行业参考近代光学显微镜的发展历程v1684年，荷兰物理学家年，荷兰物理学家惠更斯惠更斯(Huygens)设计并制造出双透镜目镜设计并制造出双透镜目镜惠更斯目镜惠更斯目镜，是现代多种目镜的原型。，是现代多种目镜的原型。这时的光学显微镜已初具现代显微镜的这时的光学显微镜已初具现代显微镜的基本结构基本结构惠更斯目镜有两片凸面朝向显惠更斯目镜有两片凸面朝向显微物镜的内焦点平凸透镜构成微物镜的内焦点平凸透镜构成,该结构不能消场曲该结构不能消场曲,由像散来平由像散来平衡衡,一般用于低倍显微镜一般用于低倍显微镜; 11行业参考v1752年，英国人年，英国人J
6、. Dollond 发明消色差显微镜。发明消色差显微镜。v1812年，苏格兰人年，苏格兰人D. Brewster 发明油浸物镜，改发明油浸物镜，改进了体视显微镜。进了体视显微镜。1840年法国光学仪器商人查尔斯年法国光学仪器商人查尔斯塞福尔制造的显微镜塞福尔制造的显微镜 Microscope made by Charles Chevalier 184012行业参考v在在显显微微镜镜的的发发展展史史中中，贡贡献献最最为为卓卓著著的的是是德德国国的的物物理理学学家家、数数学学家家和和光光学学大大师师恩恩斯斯特特阿阿贝贝(Ernst Abbe)。v他他提提出出了了显显微微镜镜的的完完善善理理论论，阐
7、阐明明了了成成像像原原理理、数数值值孔孔径径等等问问题题，在在1870年年发发表表了了有有关关放放大大理理论的重要文章。论的重要文章。v两两年年后后又又发发明明了了油油浸浸物物镜镜，并并在在光光学学玻玻璃璃、显微镜的设计和改进等方向取得了光辉的业绩。显微镜的设计和改进等方向取得了光辉的业绩。13行业参考Bausch & Lomb Investigator microscope circa 1893 14行业参考v显微镜的发明显微镜的发明 v使人类更深刻地揭示了自然界的奥秘，推动了各使人类更深刻地揭示了自然界的奥秘，推动了各学科的发展，反过来由于科学的发展，又促进了学科的发展，反过来由于科学的发
8、展，又促进了显微镜技术的改进，使之日趋完善。显微镜技术的改进，使之日趋完善。v显微镜设计与制造显微镜设计与制造v现代多为光、机、电的三结合体。现代多为光、机、电的三结合体。15行业参考现现代代显显微微镜镜16行业参考v1932年，荷兰籍德国人年，荷兰籍德国人F. Zernike成功设计了相差显成功设计了相差显微镜（微镜（phase contrast microscope)，并因此获，并因此获1953年诺贝尔物理奖。年诺贝尔物理奖。现代光学显微镜的发展历程17行业参考v1932年年，德德国国人人M.Knoll和和E.A.F.Ruska发发明明电电镜镜，1940年，美、德制造出分辨力为年，美、德制
9、造出分辨力为0.2nm的商品电镜。的商品电镜。TEM18行业参考v1981年，瑞士人年，瑞士人G.Binnig和和H.RoherI在在IBM苏黎世实验中苏黎世实验中心（心（Zurich Research Center）发明了扫描隧道显微镜而）发明了扫描隧道显微镜而与电镜发明者与电镜发明者Ruska同获同获1986年度的诺贝尔物理学奖。年度的诺贝尔物理学奖。Cs atoms (red) on the GaAs surface (blue).19行业参考二、显微镜的应用二、显微镜的应用20行业参考v显微镜的作用显微镜的作用v是一种处理波的工具，是处理可见光及近可见光波段的波，是一种处理波的工具，是
10、处理可见光及近可见光波段的波，使之成束地照射在被检物体上。使之成束地照射在被检物体上。v其成象落在人眼的视网膜、感光片或其它记录系统其成象落在人眼的视网膜、感光片或其它记录系统( (如电视显如电视显示或电影示或电影) )上，突破了人类生理的限制。上，突破了人类生理的限制。v把视觉伸展到人眼不能分辨的微观世界中去。用来观察、记把视觉伸展到人眼不能分辨的微观世界中去。用来观察、记录和研究经过制片技术处理后的被检物体的细微结构。录和研究经过制片技术处理后的被检物体的细微结构。v对微观世界的探索及理论上的研究起着极其重要的作用。对微观世界的探索及理论上的研究起着极其重要的作用。v广泛地应用于各学科的领
11、域中。广泛地应用于各学科的领域中。21行业参考v光镜技术在生物学上的应用光镜技术在生物学上的应用vA 观察活细胞的形态结构，生命运动，观察活细胞的形态结构，生命运动，v 细胞周期。细胞周期。vB 细胞器的定位及功能研究。细胞器的定位及功能研究。vC 基因产物与大分子物质的定位及定量。基因产物与大分子物质的定位及定量。vD 监测细胞代谢活动。监测细胞代谢活动。22行业参考v细胞的钙信号引起钙依赖水母发光蛋白发光细胞的钙信号引起钙依赖水母发光蛋白发光23行业参考v 罗丹明罗丹明123染色后显示的细胞线粒体的定位染色后显示的细胞线粒体的定位24行业参考三、显微镜的原理三、显微镜的原理25行业参考v光
12、具有的物理性质光具有的物理性质v折射和折射率折射和折射率v光线在均匀的各向同性介质中，二点之间应以直线传播，当通过不同光线在均匀的各向同性介质中，二点之间应以直线传播，当通过不同密度介质的透明物体时，则会发生折射现象，这是由于光在不同介密度介质的透明物体时，则会发生折射现象，这是由于光在不同介质中的传播速度不同所造成的。质中的传播速度不同所造成的。 v不同介质的折射率不同介质的折射率v空气空气 1.01.0v 水水 1.331.33v甘油甘油 1.4051.405v光线经过不同介质发生折射，造成像的放大缩小光线经过不同介质发生折射，造成像的放大缩小26行业参考v人眼的重要性人眼的重要性v人眼具
13、有敏捷的性能，视觉传入大脑的信息约占各种人眼具有敏捷的性能，视觉传入大脑的信息约占各种信息的信息的8080，其高度的准确性、灵敏度、分辨力和适，其高度的准确性、灵敏度、分辨力和适应性等方面，至今在理论上尚未完全解释清楚。应性等方面，至今在理论上尚未完全解释清楚。v人眼的局限性人眼的局限性 v不能看清很远或太小的物体。不能看清很远或太小的物体。v对所观察到的物体的形状、大小和远近，不能作出精对所观察到的物体的形状、大小和远近，不能作出精确的定量比较和计量。确的定量比较和计量。v对发生在瞬间的现象或事物不能留下长久的记录。对发生在瞬间的现象或事物不能留下长久的记录。v只能感受光谱中很窄的可见光（波
14、长约为只能感受光谱中很窄的可见光（波长约为400-700400-700毫微毫微米）范围内的电磁波。米）范围内的电磁波。27行业参考28行业参考v光学显微镜的组成光学显微镜的组成v均由单个和多个透镜组成，即由物镜、目镜及聚光镜等部件。均由单个和多个透镜组成，即由物镜、目镜及聚光镜等部件。v透镜是组成显微镜光学系统的最基本的光学原件。透镜是组成显微镜光学系统的最基本的光学原件。v透镜依其外形的不同可分为两大类透镜依其外形的不同可分为两大类v1 1、凸透镜（又称会聚透镜、正透镜）、凸透镜（又称会聚透镜、正透镜）v2 2、凹透镜（又称散发透镜、负透镜）、凹透镜（又称散发透镜、负透镜）29行业参考30行
15、业参考v透镜成象透镜成象v凸透镜凸透镜在物方所成的象是光线真正的交点，称为在物方所成的象是光线真正的交点，称为“实象实象”。v实象实象在屏幕上能显现出来，而虚象则不能，但当我们用眼睛在屏幕上能显现出来，而虚象则不能，但当我们用眼睛对着透镜观察时，则完全能看到它。对着透镜观察时，则完全能看到它。v凹透镜所形成的象是与物体处在同一方，称为凹透镜所形成的象是与物体处在同一方，称为“虚象虚象”。v虚象虚象当一束平行于光轴的光线通过凹透镜后，形成散射光，当一束平行于光轴的光线通过凹透镜后，形成散射光，在象方空间不能相交于一点，只有它们的延长线才能在物方空间在象方空间不能相交于一点，只有它们的延长线才能在
16、物方空间相交于一点，这个点称相交于一点，这个点称“虚焦点虚焦点”，这个平面称，这个平面称“虚焦点平面虚焦点平面”。FOFFOF31行业参考v显微镜的成象原理显微镜的成象原理v当物体位于透镜物方二倍焦距以内，焦点以外时，则当物体位于透镜物方二倍焦距以内，焦点以外时，则在象方二倍焦距以外形成放大的倒立实象；在象方二倍焦距以外形成放大的倒立实象；v当物体位于透镜物方焦点以内时，则像方也无象的形当物体位于透镜物方焦点以内时，则像方也无象的形成，而在透镜物方的同侧比物体远的位置形成放大的成，而在透镜物方的同侧比物体远的位置形成放大的直立虚象。直立虚象。l放大倍数物镜倍数放大倍数物镜倍数* *目镜倍数目镜
17、倍数32行业参考250mm250mm明视距离明视距离明视距离明视距离33行业参考四、显微镜的结构四、显微镜的结构34行业参考v照明系统照明系统 包括光源、聚光器包括光源、聚光器v光学放大系统光学放大系统 由物镜和目镜组成由物镜和目镜组成v机械装置机械装置 用于固定材料和观察方便用于固定材料和观察方便35行业参考v照明系统照明系统 包括光源、聚光器包括光源、聚光器36行业参考物镜物镜: : 是决定显微镜的质量、是决定显微镜的质量、分辨力和放大倍数的最关键部件分辨力和放大倍数的最关键部件; ; 在物镜筒壁上常注有主要性能在物镜筒壁上常注有主要性能指标指标放大倍数、镜口率等放大倍数、镜口率等; ;目
18、镜目镜: : 是由上面的接目透镜和是由上面的接目透镜和下面的会聚透镜二部分组成的下面的会聚透镜二部分组成的, ,两者之间装有一个光阑两者之间装有一个光阑; ; 光学光学放大放大系统系统 : :37行业参考镜座镜座 是显微镜的基座是显微镜的基座, ,用以支持整个显微镜用以支持整个显微镜, ,其内常装有照明光源和反射镜其内常装有照明光源和反射镜; ; 镜臂镜臂 是显微镜的主要支架是显微镜的主要支架, ,用以支持镜筒、载物台、聚光器和调焦装置等用以支持镜筒、载物台、聚光器和调焦装置等; ; 载物台载物台 又称镜台又称镜台, ,中央有一个通光孔中央有一个通光孔, ,确保光线与台面垂直通过。确保光线与台
19、面垂直通过。 镜筒镜筒 位于镜臂的上部位于镜臂的上部, ,其上端放置目镜其上端放置目镜, ,下端连接物镜转换器下端连接物镜转换器; ; 调焦装置调焦装置 包括较大的粗准焦螺旋和较小的细准焦螺旋包括较大的粗准焦螺旋和较小的细准焦螺旋; ; 物镜转换器等物镜转换器等机械装置：用于固定材料和观察方便机械装置：用于固定材料和观察方便, ,包括包括: :38行业参考39行业参考40行业参考五、显微镜的重要参数五、显微镜的重要参数41行业参考显微镜的重要参数v分辨率v放大率和有效放大率v数值孔径v焦深v视场宽度v复盖差v工作距离v图像亮度v视场亮度v合理使用参数合理使用参数v各项参数并不都是越高越各项参数
20、并不都是越高越好，在使用时，应根据镜检好，在使用时，应根据镜检的目的和实际情况来协调各的目的和实际情况来协调各参数之间的关系，以保证分参数之间的关系，以保证分辨率为准。辨率为准。 42行业参考v分辨率（分辨率（ResolutionResolution）v又称又称“鉴别率鉴别率”、“解象力解象力”和和“分辨本领分辨本领”. .是指将邻近两点清晰区分辨认的是指将邻近两点清晰区分辨认的能力。能力。v是衡量显微镜性能的又一个重要技术参数。是衡量显微镜性能的又一个重要技术参数。v分辨本领：分辨本领：v德国著名理论光学家德国著名理论光学家AbbeAbbe早在早在100100多年前就给出分辨本领：多年前就给
21、出分辨本领：vR=0.61/nSinR=0.61/nSin，n n为为物物体体所所处处媒媒介介的的折折射射率率；为为孔孔径径角角；为为发发射射光波长。光波长。43行业参考衍射的形成v物物理理光光学学把把光光视视为为一一种种电电磁磁波波，具具有有波波粒粒二二象象性性，即即波波动动性性和和粒粒子子性性。由由于于光光具具有有波波动动性性质质，使使得得光光波波相相互互之之间间发发生生干干涉涉作作用用，产产生衍射现象。生衍射现象。44行业参考狭缝实验狭缝实验v屏屏幕幕上上的的P1点点到到狭狭峰峰上上边边缘缘的的距距离离和和它它到到狭狭峰峰下下边边缘缘的的距距离离之之差差为为一一个个波长。波长。v从从狭狭
22、峰峰上上缘缘和和从从狭狭峰峰下下缘缘发发出出的的两两列列光波在光波在P1点相互影响。点相互影响。v整整个个狭狭峰峰内内发发出出的的光光波波的的累累计计相相干干效效果果，是是在在P1点点两两侧侧造造成成一一个个光光强强的的低谷，低谷，P1点位于谷底位置。点位于谷底位置。v相相反反，在在P2点点处处，从从狭狭缝缝上上缘缘和和下下缘缘发发出出的的光光波波的的波波程程差差1 个个波波长长，P2成成为为相相干干增增强强区区的的中中心心，称称为为第第一级衍射极大值。一级衍射极大值。45行业参考衍射结果点光源通过透镜产生的埃利斑第一暗环半径点光源通过透镜产生的埃利斑第一暗环半径 式中式中 n为介质折射率，为
23、介质折射率，照明光波长，照明光波长，透镜孔径半角，说明埃利斑半径与照透镜孔径半角，说明埃利斑半径与照明光源波长成正比，与透镜数值孔径成反比明光源波长成正比，与透镜数值孔径成反比 由斑点光源衍射形成的埃利斑（a）及其光强分布图（b）衍射使物体上的一个点在成像的时候不会是一个点，而是一个衍射光斑。如果两个衍射光斑靠得太近，它们将无法被区分开来。46行业参考v瑞利判据：瑞利判据：v两埃利斑中心间距等于第一暗环半径R 47行业参考阿贝成像原理v对于周期性结构的物体，图像的形成用阿贝成对于周期性结构的物体，图像的形成用阿贝成像原理来解释。像原理来解释。v光线通过细小的网孔时要发生衍射，衍射光线光线通过细
24、小的网孔时要发生衍射，衍射光线向各个方向传播，凡是光程差满足向各个方向传播，凡是光程差满足 k=0，1，2，的，互相加强。同一方向的衍射光的，互相加强。同一方向的衍射光则成为平行光束。则成为平行光束。v平行光束通过物镜在后焦面上会聚；形成衍射平行光束通过物镜在后焦面上会聚；形成衍射花样。衍射花样上的某个衍射斑点是由不同物花样。衍射花样上的某个衍射斑点是由不同物点的同级衍射光相干加强形成的；同一物点上点的同级衍射光相干加强形成的；同一物点上的光由于衍射分解，对许多衍射斑点有贡献。的光由于衍射分解，对许多衍射斑点有贡献。v从同一物点发出的各级衍射光，在产生相应的从同一物点发出的各级衍射光，在产生相
25、应的衍射斑点后继续传播，在象平面上又相互干涉，衍射斑点后继续传播，在象平面上又相互干涉，形成物象形成物象48行业参考阿贝成像原理阿贝成像原理v阿阿贝贝成成像像原原理理可可以以简简单单地地描描述述为为两两次次干干涉涉作作用用：平平行行光光束束受受到到有有周周期期性性特特征征物物体体的的散散射射作作用用形形成成衍衍射射谱谱，各各级级衍衍射射波波通通过过干干涉涉重重新新在在像像平平面面上形成反映物的特征的像。上形成反映物的特征的像。49行业参考物与象之间的相似性物与象之间的相似性 v物象是由直射光和衍射光互相干涉形成的，不让衍射光通过就不能成象，物象是由直射光和衍射光互相干涉形成的，不让衍射光通过就
26、不能成象，参与成象的衍射斑点愈多，则物象与物体的相似性愈好。参与成象的衍射斑点愈多，则物象与物体的相似性愈好。50行业参考v分辨力：指分辨物体最小间隔的能力。分辨力：指分辨物体最小间隔的能力。vR=0.61/NA为入射光线波长；NA为镜口率 sin，n=介质折射率；介质折射率；=镜口角镜口角/2（样品对物镜镜口的张角（样品对物镜镜口的张角/2） v思考：思考：如何提高显微镜的分辨能力？如何提高显微镜的分辨能力？肉眼：肉眼：0.2 mm; 光镜：光镜：0.2 um; 电镜：电镜：0.2 nm51行业参考 对可见光（波长为对可见光（波长为400700nm）来说，）来说，能清楚分辨出相邻两点之间的最
27、小间隔为能清楚分辨出相邻两点之间的最小间隔为0.2 m。 R 0.61 / n .sin a 0.610.5 m / 1.51 0.2 m表表:几种介质的折射率几种介质的折射率52行业参考v显微镜的几个光学特点：分辨本领是由物镜的分辨本领是由物镜的NA值与照明光源的波长两值与照明光源的波长两个因素决定，个因素决定，NA值越大，照明光线波长越短，值越大，照明光线波长越短，分辨率就越高。分辨率就越高。 介质折射率越接近镜头玻璃的（介质折射率越接近镜头玻璃的（ 1. 7 ）越好；）越好；sin 的最大值小于的最大值小于1；介质为空气，镜口率一般；介质为空气，镜口率一般为为0.050.95；油镜头用香
28、柏油为介质，镜口率；油镜头用香柏油为介质，镜口率可接近可接近1.5。53行业参考 v放大率的概念放大率的概念v放大率即为放大倍数放大率即为放大倍数, ,是指被捡物镜经物体放大再经目镜放大后，人眼所是指被捡物镜经物体放大再经目镜放大后，人眼所看到的最终图象的大小对原物体大小的比值。看到的最终图象的大小对原物体大小的比值。v是物镜和目镜放大倍数的乘积。是物镜和目镜放大倍数的乘积。v是指长度的放大，而不是指面积的放大。是指长度的放大，而不是指面积的放大。v物镜和目镜的放大倍数均标刻在其外壳上。物镜和目镜的放大倍数均标刻在其外壳上。v总放大率总放大率(M)(M)物镜放大率物镜放大率(Mob)x(Mob
29、)x目镜放大率目镜放大率(Moc)(Moc) l放大倍数物镜倍数*目镜倍数54行业参考 v有效放大率有效放大率v把由显微镜的分辨本领所能分辨开的两点间的距离，放大成相当于人把由显微镜的分辨本领所能分辨开的两点间的距离，放大成相当于人眼能分辨的距离。眼能分辨的距离。v人眼的分辨本领大致为人眼的分辨本领大致为0.1mm,0.1mm,所以分辨本领为所以分辨本领为0.2m0.2m的显微镜，其有的显微镜，其有效放大率是效放大率是 0.10.11000/0.2=5001000/0.2=500倍。倍。v无效放大率无效放大率v当选用的物镜数值孔径不够大，即分辨率不够高时，显微镜不能分清当选用的物镜数值孔径不够
30、大，即分辨率不够高时，显微镜不能分清物体的微细结构，此时即使过度地增大放大倍率，得到的也只能是物体的微细结构，此时即使过度地增大放大倍率，得到的也只能是一个轮廓虽大但细节不清的图像，称为无效放大倍率。一个轮廓虽大但细节不清的图像，称为无效放大倍率。v显微镜观察物体时，把物体的像放大到超过肉眼已能详细辨认细节的显微镜观察物体时，把物体的像放大到超过肉眼已能详细辨认细节的程度是没有必要的。程度是没有必要的。55行业参考普通光镜分辨力约为普通光镜分辨力约为0.2m，人眼的分辨力为，人眼的分辨力为0.1mm，因此，因此,光学显微镜的有效放大倍数为光学显微镜的有效放大倍数为0.1mm/200nm=500
31、倍左右倍左右在实际使用时在实际使用时,为了操作上的方便为了操作上的方便,不应使眼睛经不应使眼睛经常处于最高分辨而容易疲劳的状态常处于最高分辨而容易疲劳的状态,用分辨本领用分辨本领大致是大致是0.1mm的肉眼来观察的肉眼来观察0.2-0.3mm的细节的细节就毫不费力就毫不费力,因此因此,常把上面定义的有效放大倍常把上面定义的有效放大倍数再提高数再提高1-2倍，认为光学显微镜的有效放大倍倍，认为光学显微镜的有效放大倍数约为数约为1000-1500倍倍 56行业参考 v物镜与目镜的合理使用物镜与目镜的合理使用v观察时应在有效放大率的范围内来选择。观察时应在有效放大率的范围内来选择。v使用使用100X
32、100X的物镜时，应使用的物镜时，应使用6.7X6.7X或或10X10X的目镜较好，如用的目镜较好，如用5X5X目镜则目镜则达不到人眼所能分辨的大小；用达不到人眼所能分辨的大小；用20X20X的目镜则为无效放大。的目镜则为无效放大。v在观察时，一般使用在观察时，一般使用10X10X的目镜为好，愈是高级的研究用显微镜常的目镜为好，愈是高级的研究用显微镜常配置二对配置二对10X10X的目镜，的目镜，10X10X目镜为目镜为“标准目镜标准目镜”。v作高倍镜捡时，首先应考虑更换物镜，而不要盲目更换过高倍率作高倍镜捡时，首先应考虑更换物镜，而不要盲目更换过高倍率的目镜。的目镜。 57行业参考 v两组物镜
33、与目镜配合使用比较两组物镜与目镜配合使用比较v20X20X（物镜（物镜0.40NA0.40NA）与）与20X20X（目镜）搭配使用（目镜）搭配使用图象质量图象质量欠佳欠佳v40X40X（物镜（物镜0.65NA0.65NA）与）与10X10X（目镜）搭配使用（目镜）搭配使用图象质量图象质量优良优良v中间镜中间镜v在研究用显微镜中，目镜与物镜之间若有中间镜，则总放大率应再乘以在研究用显微镜中，目镜与物镜之间若有中间镜，则总放大率应再乘以中间镜的放大倍数。中间镜的放大倍数。58行业参考v数值孔径（数值孔径（NA）v又称又称“镜口率镜口率”、“开口率开口率”，简写，简写NA或或A。v是物镜和聚光镜的主
34、要技术参数，是判断其性能高低的重要标志。是物镜和聚光镜的主要技术参数，是判断其性能高低的重要标志。v数值的大小分别标刻在物镜和聚光镜的外壳上。数值的大小分别标刻在物镜和聚光镜的外壳上。v数值孔径（数值孔径（NA）是物镜前透镜与被检物体之间介质的折射率（）是物镜前透镜与被检物体之间介质的折射率（n）和半孔径角（和半孔径角（）的正弦之乘积。）的正弦之乘积。NA= nsinv物镜的数值孔径（物镜的数值孔径（NANA）v一般在一般在0.85-1.40.85-1.4之间。之间。59行业参考v孔径角是物镜光轴上的物点与物镜前透镜的有效直径所形成孔径角是物镜光轴上的物点与物镜前透镜的有效直径所形成的角度。孔
35、径角越大，进入物镜的光通亮就越大，分辨率越的角度。孔径角越大，进入物镜的光通亮就越大，分辨率越高。孔径角与物镜的有效直径成正比，与焦点的距离成反比。高。孔径角与物镜的有效直径成正比，与焦点的距离成反比。v 根据阿贝成像原理，衍射光线反映了物体形貌的细节，因此根据阿贝成像原理，衍射光线反映了物体形貌的细节，因此一个物镜要反映物体的细节，必须能够接受尽量多的高阶衍一个物镜要反映物体的细节，必须能够接受尽量多的高阶衍射光线。射光线。 v物镜接收衍射光线的能力也强烈的依赖于在样品与镜头之间物镜接收衍射光线的能力也强烈的依赖于在样品与镜头之间的介质。因此，数值孔径的概念更加能够有效的描述物镜的的介质。因
36、此，数值孔径的概念更加能够有效的描述物镜的成像能力。成像能力。 60行业参考数值孔径N.A（ n .sin ）数值孔径的大小代表了光镜的会聚数值孔径的大小代表了光镜的会聚数值孔径的大小代表了光镜的会聚数值孔径的大小代表了光镜的会聚能力。数值孔径越高，光镜的分辨能力。数值孔径越高，光镜的分辨能力。数值孔径越高，光镜的分辨能力。数值孔径越高，光镜的分辨力越大，所呈影像的亮度越强。力越大，所呈影像的亮度越强。力越大，所呈影像的亮度越强。力越大，所呈影像的亮度越强。61行业参考 常见物镜的数值孔径如下表：常见物镜的数值孔径如下表： 物镜物镜 数值孔径数值孔径(N.A.) (N.A.) 工作距离工作距离
37、(mm) (mm) 10 10 0.25 5.40 0.25 5.40 40 40 0.65 0.39 0.65 0.39 100 100 1.30 0.11 1.30 0.11 62行业参考v焦深焦深焦深为焦点深度的简称，即在使用显微镜时，当焦点对准某一物焦深为焦点深度的简称，即在使用显微镜时，当焦点对准某一物体点时，不仅位于该点平面上的各点都可看清楚，而且在此平面的上下体点时，不仅位于该点平面上的各点都可看清楚，而且在此平面的上下一定厚度内，也能看得清楚，这个清晰部分的厚度就是焦深。一定厚度内，也能看得清楚，这个清晰部分的厚度就是焦深。v焦深大，可看到被检物体的全层，而焦深小，则只能看到被
38、检物体的一焦深大，可看到被检物体的全层，而焦深小，则只能看到被检物体的一薄层。薄层。v焦深与总放大倍率及物镜的数值孔径值成反比。放大倍率愈高，数值孔焦深与总放大倍率及物镜的数值孔径值成反比。放大倍率愈高，数值孔径值愈大，焦深则愈小。径值愈大，焦深则愈小。63行业参考v视场直径视场直径v也称视场宽度或视场范围，是指在显微镜下看到的圆形视场内所也称视场宽度或视场范围，是指在显微镜下看到的圆形视场内所能容纳被检物体的实际范围。能容纳被检物体的实际范围。v视场直径大小是由目镜里的视场光阑所限定。视场直径大小是由目镜里的视场光阑所限定。v视场直径愈大，愈便于观察。视场直径愈大，愈便于观察。v使用广角目镜
39、可以增大视场直径。使用广角目镜可以增大视场直径。v增大物镜的倍率，视场直径减小。增大物镜的倍率，视场直径减小。64行业参考v复盖差复盖差v由于盖玻片的厚度不标准，光线从盖玻片进入空气产生折射后的由于盖玻片的厚度不标准，光线从盖玻片进入空气产生折射后的光路发生了改变，从而产生了象差，这就是复盖差。复盖差的产光路发生了改变，从而产生了象差，这就是复盖差。复盖差的产生影响了显微镜的成象质量。生影响了显微镜的成象质量。v盖玻片的标准厚度为盖玻片的标准厚度为0.17mm0.17mm，允许范围在，允许范围在0.160.160.18mm0.18mm。v物镜外壳上标刻的物镜外壳上标刻的0.170.17，即表明
40、该物镜所要求盖玻片的厚度。，即表明该物镜所要求盖玻片的厚度。v低倍物镜不受盖玻片影响，使用油镜时盖玻片不能太厚。低倍物镜不受盖玻片影响，使用油镜时盖玻片不能太厚。65行业参考v镜象亮度与视场亮度镜象亮度与视场亮度v镜象亮度是显微镜的图像亮度的简称，指在显微镜下所观察到图镜象亮度是显微镜的图像亮度的简称，指在显微镜下所观察到图象的明暗程度。象的明暗程度。v使用时，对镜象亮度的要求，一般是使眼睛既不感到暗淡，又不使用时，对镜象亮度的要求，一般是使眼睛既不感到暗淡，又不耀眼，使眼睛不感到疲劳为好。耀眼，使眼睛不感到疲劳为好。v镜象亮度对于在高倍镜下观察和显微摄影及投影时尤为重要，如镜象亮度对于在高倍
41、镜下观察和显微摄影及投影时尤为重要，如果没有足够的镜象亮度，显微照相要延长曝光时间，显微投影屏果没有足够的镜象亮度，显微照相要延长曝光时间，显微投影屏上的图象也因暗淡，从而影响观察。上的图象也因暗淡，从而影响观察。66行业参考明视距离明视距离 最适合正常眼细致观察物体又不易产生疲劳感觉的距离。最适合正常眼细致观察物体又不易产生疲劳感觉的距离。最适合正常眼细致观察物体又不易产生疲劳感觉的距离。最适合正常眼细致观察物体又不易产生疲劳感觉的距离。一般人的明视距离为一般人的明视距离为一般人的明视距离为一般人的明视距离为2020202030303030厘米。厘米。厘米。厘米。在设计光学仪器时，目镜成像的
42、位置一般规定为在设计光学仪器时，目镜成像的位置一般规定为在设计光学仪器时，目镜成像的位置一般规定为在设计光学仪器时，目镜成像的位置一般规定为25252525厘米。厘米。厘米。厘米。放大镜和显微镜目镜的角放大率也是以像距为放大镜和显微镜目镜的角放大率也是以像距为放大镜和显微镜目镜的角放大率也是以像距为放大镜和显微镜目镜的角放大率也是以像距为25252525厘米、物厘米、物厘米、物厘米、物距接近焦距距接近焦距距接近焦距距接近焦距f f f f来计算的。来计算的。来计算的。来计算的。67行业参考v工作距离工作距离v工作距离也叫物距，即指物镜前透镜的表面到被检物体之间的距工作距离也叫物距，即指物镜前透
43、镜的表面到被检物体之间的距离，它与焦距是两个概念。离，它与焦距是两个概念。v调焦实际上是调节工作距离。物镜倍数小，其工作距离长；反之，调焦实际上是调节工作距离。物镜倍数小，其工作距离长；反之，孔径大的高倍物镜，其工作距离短。孔径大的高倍物镜，其工作距离短。v研究用显微镜的物镜前透镜处带有弹簧装置，显微镜的机械部分研究用显微镜的物镜前透镜处带有弹簧装置，显微镜的机械部分也加有也加有“限位装置限位装置”。v倒置显微镜其工作距离可达倒置显微镜其工作距离可达14mm14mm，体视显微镜的工作距离可达，体视显微镜的工作距离可达20mm20mm。68行业参考高低倍物镜工作距离的比较69行业参考六、显微镜的
44、镜头六、显微镜的镜头70行业参考人的视觉：人的视觉：人类从客观世界获得的信息人类从客观世界获得的信息90%来自来自于视觉。于视觉。但人的视觉是有限的。空间分辨能力、但人的视觉是有限的。空间分辨能力、时间分辨能力、光谱响应范围、强度感受能力。时间分辨能力、光谱响应范围、强度感受能力。光学仪器：为了提高人的视觉能力，借助于光学光学仪器：为了提高人的视觉能力，借助于光学仪器：平面镜、球面镜、透镜等组成。仪器：平面镜、球面镜、透镜等组成。71行业参考人的眼睛人的眼睛 瞳孔瞳孔72行业参考助视仪器的放大本领助视仪器的放大本领 73行业参考放大镜（凸透镜）放大镜（凸透镜）放大倍数通常用放大倍数通常用“”表
45、示，如放大表示，如放大3倍，为倍，为“3”。74行业参考显微镜的放大本领显微镜的放大本领 最简单的显微镜是由两组透镜构成的：最简单的显微镜是由两组透镜构成的： 物镜（焦距很短），目镜（惠更斯目镜）。物镜（焦距很短），目镜（惠更斯目镜）。显微镜的光路图显微镜的光路图75行业参考v物镜物镜v物镜是显微镜最重要的光学部件，物镜最前面的透镜称物镜是显微镜最重要的光学部件，物镜最前面的透镜称“前透镜前透镜”，最后面的透镜称，最后面的透镜称后透镜后透镜”。v物镜复合透镜组的总焦距为物镜的焦距。物镜复合透镜组的总焦距为物镜的焦距。v物镜前透镜与被检物体之间的距离称为工作距离。物镜前透镜与被检物体之间的距离称
46、为工作距离。v在高倍镜检时，为了防止压碎玻片和损伤物镜，除物镜的前端装在高倍镜检时，为了防止压碎玻片和损伤物镜，除物镜的前端装有弹簧装置外，低倍至高倍物镜必须齐焦。有弹簧装置外，低倍至高倍物镜必须齐焦。76行业参考77行业参考 v干燥系物镜干燥系物镜v即放大率为即放大率为1,2,4,10,20,40,60X1,2,4,10,20,40,60X的物镜。的物镜。v镜检时物镜前透镜与盖玻片之间以空气（镜检时物镜前透镜与盖玻片之间以空气（n n1 1）为介质。）为介质。v油浸系物镜油浸系物镜v即放大率为即放大率为9090、100X100X油镜。油镜。v镜检时物镜前透镜与盖玻片之间以香柏油、无荧光油（镜
47、检时物镜前透镜与盖玻片之间以香柏油、无荧光油（n n1.51.5左右）左右）为介质。为介质。v该类镜物外壳上常标刻有该类镜物外壳上常标刻有“OilOil”、“ILIL”或或“HIHI”字样。字样。78行业参考v平场物镜平场物镜v平场消色差物镜平场消色差物镜在镜头的外壳上标有在镜头的外壳上标有P1an ACFP1an ACF。v平场复消色差物镜平场复消色差物镜在镜头的外壳上标有在镜头的外壳上标有P1an AFOP1an AFO。v平场半复消色差物镜平场半复消色差物镜外壳上标刻有外壳上标刻有P1an SAOP1an SAO。v超平场复消色差物镜超平场复消色差物镜外壳上标刻有外壳上标刻有SP1an
48、SAOSP1an SAO。v特种物镜特种物镜v带校正环物镜带校正环物镜校正由盖玻片厚度不标准所引起的复盖差。校正由盖玻片厚度不标准所引起的复盖差。v带虹彩光阑物镜带虹彩光阑物镜在物镜镜筒内的上部装有虹彩光阑，增大焦深的作用。在物镜镜筒内的上部装有虹彩光阑，增大焦深的作用。79行业参考v相衬物镜相衬物镜v用于相衬镜检术的专用物镜，其特点是在物镜的后焦点平面处装用于相衬镜检术的专用物镜，其特点是在物镜的后焦点平面处装有相板。有相板。v无荧光物镜无荧光物镜v专用于落射式荧光显微镜上的物镜，这种物镜即使受到很强的激专用于落射式荧光显微镜上的物镜，这种物镜即使受到很强的激励光源也不发出荧光。励光源也不发
49、出荧光。“UVUV、FLFL”字样作为标志。字样作为标志。v长工作距离物镜长工作距离物镜v是倒置显微镜的专用物镜。是倒置显微镜的专用物镜。80行业参考目镜目镜v作用：目镜的作用是把物镜放大的实象（中间象）作用：目镜的作用是把物镜放大的实象（中间象）再放大一次，并把物象映入观察者的眼中，实质再放大一次，并把物象映入观察者的眼中，实质上目镜就是一个放大镜。上目镜就是一个放大镜。v构成：由不相接触的两个薄透镜组成。构成：由不相接触的两个薄透镜组成。v设计：设计：v 放大本领；放大本领；v 矫正像差；矫正像差；v 配备分划板（提高测量精度）；配备分划板（提高测量精度）；v 使倒立像变成正立像。使倒立像
50、变成正立像。81行业参考两种常见目镜两种常见目镜 （1）惠更斯目镜：两个同种玻璃的平凸透镜组成，）惠更斯目镜：两个同种玻璃的平凸透镜组成，凸面都向着物镜。凸面都向着物镜。这是最常应用的一种目镜，这是最常应用的一种目镜，被广泛地用于普通生物显微镜上，不能满足高被广泛地用于普通生物显微镜上，不能满足高级研究镜检的要求。级研究镜检的要求。82行业参考（2）冉斯登目镜：）冉斯登目镜： 由由两两块块平平凸凸透透镜镜相相隔隔一一定定距距离离组组成成，两两块块透透镜镜的的凸凸面面相相对对，这这比比惠更斯目镜优越，便于观察。惠更斯目镜优越，便于观察。注意：注意： 共同点：共同点： 对被观察的实像都有放大作用。
51、对被观察的实像都有放大作用。 不同点：不同点： 前者只能观察实像，后者还可以观察物；前者只能观察实像，后者还可以观察物； 后者能对物或像进行长度测量，前者则不能。后者能对物或像进行长度测量，前者则不能。 83行业参考84行业参考v凯尔勒目镜接目镜是由两片透镜胶合而成，是一种消色差的接目镜是由两片透镜胶合而成，是一种消色差的目镜，图象质量进一步得到改善。目镜，图象质量进一步得到改善。v平场目镜增加了一块负透镜，能校正场曲的缺陷，而使视场增加了一块负透镜，能校正场曲的缺陷，而使视场平坦。在目镜的外侧或端面常标刻平坦。在目镜的外侧或端面常标刻“P1anP1an”或或“P P”字样，适用于字样，适用于
52、观察和显微相照。观察和显微相照。v广视场目镜由多片透镜构成，在研究用显微镜中多为此种目由多片透镜构成，在研究用显微镜中多为此种目镜。标刻有镜。标刻有“W W”或或“WFWF”和和WHKWHK字样。在高档研究用显微镜上，字样。在高档研究用显微镜上，有的还配置超广视场目镜，视场范围更大，更便于观察，目镜外有的还配置超广视场目镜，视场范围更大，更便于观察，目镜外侧标有侧标有“SWKSWK”字样。字样。特殊目镜特殊目镜85行业参考v照相目镜专供显微照相和投影之用，不能用于观察。它专供显微照相和投影之用，不能用于观察。它的特点是视场平坦，可校正物镜的残留色差，放大倍率一般的特点是视场平坦，可校正物镜的残
53、留色差，放大倍率一般在在2.5X2.5X6.7X6.7X之间不等倍率的目镜。之间不等倍率的目镜。v其它目镜有比较目镜、投影目镜、指示目镜、测微目镜有比较目镜、投影目镜、指示目镜、测微目镜及网格目镜等这些目镜是作为显微镜的一种附件，专用于及网格目镜等这些目镜是作为显微镜的一种附件，专用于某项特殊的用途。某项特殊的用途。86行业参考光阑光阑 所有所有光学元件的边缘和特加的有一定光学元件的边缘和特加的有一定形状的开孔的屏统称为光阑形状的开孔的屏统称为光阑，它们在光学它们在光学系统中起限制光束的作用。系统中起限制光束的作用。87行业参考v在光学系统中，不论是限制成像光束的光孔，或者是限制成在光学系统中
54、，不论是限制成像光束的光孔，或者是限制成像范围的光孔或框，都统称为像范围的光孔或框，都统称为“光阑光阑”。v按其作用的不同，分为孔径光阑和视场光阑两种。按其作用的不同，分为孔径光阑和视场光阑两种。v孔径光阑为限制入射光束大小的孔，其大小和位置对透镜所孔径光阑为限制入射光束大小的孔，其大小和位置对透镜所成像的清晰程度、正确性和亮度都有决定性的作用。如照相成像的清晰程度、正确性和亮度都有决定性的作用。如照相机镜头上的圆形光阑（俗称光圈）。机镜头上的圆形光阑（俗称光圈）。v视场光阑是限制成像景物的面积大小（视场）所用的孔。例视场光阑是限制成像景物的面积大小（视场）所用的孔。例如照相系统中的底片框。例
55、如：显微镜的遮光器又叫做光阑如照相系统中的底片框。例如：显微镜的遮光器又叫做光阑88行业参考v显微镜的两种可变光阑，显微镜的两种可变光阑， v即孔径光阑和视场光阑。即孔径光阑和视场光阑。 v视场光阑的调节使用： v视场光阑位于镜座之中，其作用：视场光阑位于镜座之中，其作用： v一是根据物镜的倍率给予不同直径的光束面积一是根据物镜的倍率给予不同直径的光束面积 v二是在显微摄影时起着增减影象反差的作用。二是在显微摄影时起着增减影象反差的作用。 v当当光光扩扩大大到到一一定定程程度度，照照射射到到标标本本上上的的光光即即会会有有反反射与不规则的散射，造成影象反差的损失。射与不规则的散射，造成影象反差
56、的损失。 v当当视视场场光光阑阑收收缩缩到到取取景景框框边边缘缘外外的的时时候候，摄摄影影图图象象的反差就会改进。的反差就会改进。 v如如果果视视场场光光阑阑收收缩缩得得过过于于接接近近取取景景框框，图图象象的的四四角角将被切去。因此，视场光阑应比取景框稍大些。将被切去。因此，视场光阑应比取景框稍大些。89行业参考v安安装装在在聚聚光光镜镜中中的的光光阑阑叫叫孔孔径径光光阑阑。它它的的作作用用是是使使图图象象的的分分辨辨率率、反反差差和和焦焦深深处处在在最最佳佳状状态态。大大多多数数的的标标本本，如如想想得得到到高高质质量量的的照照片片，孔孔径径光光阑阑要要调调节节在在物物镜镜数数值值孔孔径径
57、的的60%60%80%80%之间之间( (见右上图见右上图) )。 v在在显显微微摄摄影影时时，通通常常用用缩缩小小孔孔径径光光阑阑方方法法来来提提高高影影象象反反差差。视视场场光光阑阑随随孔孔径径光光阑阑而而变变，总总是是外外切切孔孔径光阑。径光阑。90行业参考v孔径光阑的功能 孔孔径径光光阑阑放放大大，照照片反差变小。片反差变小。 孔孔径径光光阑阑收收缩缩过过小小，照照片片反反差差增增大大，但但分辨率变小。分辨率变小。 孔孔径径光光阑阑收收缩缩不不得得低低于于物物镜镜数数值值孔孔径径的的60%60%。91行业参考 光阑消除畸变光阑消除畸变 92行业参考v聚光镜聚光镜v弥补光量的不足和适当改
58、变从光源射来的光线性质，将光线聚焦于被检弥补光量的不足和适当改变从光源射来的光线性质，将光线聚焦于被检物体上，以得到最强的照明光线。物体上，以得到最强的照明光线。 v聚光镜的结构形式类型聚光镜的结构形式类型v阿贝聚光镜由两片透镜组成，有着较好的聚光能力，多用于普通显由两片透镜组成，有着较好的聚光能力，多用于普通显微镜上。微镜上。v消色差等光程聚光镜由一系列透镜组成（由一系列透镜组成（5 5、7 7片），是明场镜检中片），是明场镜检中质量最高的一种聚光镜，高级研究用显微镜配用。质量最高的一种聚光镜，高级研究用显微镜配用。93行业参考v摇出式聚光镜在低倍物镜时在低倍物镜时( (如如4X)4X)使用
59、，数值孔径可从使用，数值孔径可从0.16-0.900.16-0.90改变。改变。v极低倍聚光镜与极低倍物镜与极低倍物镜( (如如1X1X、2x)2x)配合使用的聚光镜，其数配合使用的聚光镜，其数值孔径最大值为值孔径最大值为0 01616。v其它聚光镜暗场聚光镜、相衬聚光镜、偏光聚光镜暗场聚光镜、相衬聚光镜、偏光聚光镜94行业参考95行业参考v照明装置照明装置v透射式照明又称反射式照朋，分中心照明和斜射照明两种形又称反射式照朋，分中心照明和斜射照明两种形式，适用于透明或半透明的被检物体，式，适用于透明或半透明的被检物体，v落射式照明适用于非透明的被检物体。适用于非透明的被检物体。v中心照明中心照
60、明v是最常用的透射式照明法是最常用的透射式照明法 又分为又分为“临界照明临界照明”和和“柯勒照明柯勒照明”两种。两种。96行业参考v临界照明临界照明v普通的照明法，不适用于显微照相。普通的照明法，不适用于显微照相。97行业参考v柯勒照明柯勒照明v这种照明的热焦点不在被捡物体的平面处，即使长时间的照明，也不这种照明的热焦点不在被捡物体的平面处，即使长时间的照明，也不致损伤被捡物体。致损伤被捡物体。v是成功进行显微照相必须的一种照明法，在视场内看不到灯丝的象，是成功进行显微照相必须的一种照明法，在视场内看不到灯丝的象，使照明变得均匀。使照明变得均匀。v观察时，应把视场光阑开启到视场周缘的外切处，使
61、不在物镜视场内观察时，应把视场光阑开启到视场周缘的外切处，使不在物镜视场内的物体得不到任何光线的照明，避免散射光的干扰。的物体得不到任何光线的照明，避免散射光的干扰。98行业参考v斜射照明斜射照明v这种照明光束的中轴与显微镜的光轴不在一直线上，而是与光轴形成这种照明光束的中轴与显微镜的光轴不在一直线上，而是与光轴形成某种角度斜射照射到被检物体上。又可分为：某种角度斜射照射到被检物体上。又可分为：v明场斜射照明光束经聚光镜后，斜射被检物体而进入物镜如光束经聚光镜后，斜射被检物体而进入物镜如相衬相衬显微术显微术。v暗场斜射照明光束是以更大的倾斜度射向被检物体后不直接进入光束是以更大的倾斜度射向被检
62、物体后不直接进入物镜，而由物体表面所反射和衍射的光线进入物镜如物镜，而由物体表面所反射和衍射的光线进入物镜如暗视野显微术暗视野显微术。99行业参考v落射式照明落射式照明v又称又称“反射式反射式”或或“垂直式垂直式”照明。这种照明的光束来自物体的上方，照明。这种照明的光束来自物体的上方，v通过物镜后射到被检物上，这样物镜又起着聚光镜的作用。通过物镜后射到被检物上，这样物镜又起着聚光镜的作用。v适用于非透明物体，如金属、矿物以及大而厚的生物样品的镜检。适用于非透明物体，如金属、矿物以及大而厚的生物样品的镜检。v在高级荧光显微镜及大型研究用显微镜中，除透射照明装置外，还设在高级荧光显微镜及大型研究用
63、显微镜中，除透射照明装置外，还设有落射照明装置。有落射照明装置。v体视显微镜的落射照明是利用体视显微镜的落射照明是利用 自然光或照明灯具由侧上方自然光或照明灯具由侧上方 斜向照射被检物体。斜向照射被检物体。100行业参考v显微镜的光轴调节显微镜的光轴调节v在显微镜的光学系统中，光源、聚光镜、物镜和目镜的光轴以及光阑在显微镜的光学系统中，光源、聚光镜、物镜和目镜的光轴以及光阑的中心必须与显微镜的光轴同在一直线上。的中心必须与显微镜的光轴同在一直线上。101行业参考v聚光镜数值孔径（聚光镜数值孔径（NANA） v一般在一般在0.05-1.40.05-1.4范围内变化，它可通过调节孔径光阑的大小来改
64、变范围内变化，它可通过调节孔径光阑的大小来改变NANA值的大小，从而达到与物镜值的大小，从而达到与物镜NANA值相匹配。值相匹配。v有的聚光镜可以把上透镜推出光路，有的聚光镜可以把上透镜推出光路，NANA值则下降。值则下降。v聚光镜的正确使用聚光镜的正确使用v在观察时，聚光镜的在观察时，聚光镜的NANA值应等于或略大于物镜的值应等于或略大于物镜的NANA值；值；v在显微照相时，则应小于物镜的在显微照相时，则应小于物镜的NANA值。值。102行业参考七、显微镜的像差七、显微镜的像差103行业参考。v透镜的成象质量透镜的成象质量v透镜所形成的象除了象的位置、大小、倒正、虚实之外还有成象的质透镜所形
65、成的象除了象的位置、大小、倒正、虚实之外还有成象的质量问题，也就是说，物体通过透镜后所成的象与理想象上的差异。量问题，也就是说，物体通过透镜后所成的象与理想象上的差异。v所产生的象差将直接影响显微镜成象的清晰度和象的变形。所产生的象差将直接影响显微镜成象的清晰度和象的变形。v透镜所形成的象，应满足几何相似的要求透镜所形成的象，应满足几何相似的要求v点的象应为一点点的象应为一点v直线的象应为一直线直线的象应为一直线v平面的象应为一平面平面的象应为一平面104行业参考v影响透镜成象质量的因素影响透镜成象质量的因素v从一点发出的光束在通过透镜后，光束的同心性或多或少地受从一点发出的光束在通过透镜后，
66、光束的同心性或多或少地受到破坏（由光具有的物理性质及使用的光源的特点以及光具的到破坏（由光具有的物理性质及使用的光源的特点以及光具的制作技术而造成），制作技术而造成），v在象空间并不相交于一点，而是分布在一个很小的区域内，所在象空间并不相交于一点，而是分布在一个很小的区域内，所形成的象与理想象在形状、颜色上有着一定的差异，这种差异形成的象与理想象在形状、颜色上有着一定的差异，这种差异称为称为“象差象差”（AberrationAberration）。）。105行业参考 ）放大率色差（横向色差放大率色差（横向色差位置色差（纵向色差）位置色差（纵向色差）色差色差轴外像差轴外像差像形畸变像形畸变像面弯
67、曲像面弯曲像散像散远轴物窄光束远轴物窄光束轴上像差轴上像差慧形像差慧形像差球面像差球面像差近轴物宽光束近轴物宽光束单色像差单色像差像差像差106行业参考v一、球面像差一、球面像差v二、彗形像差二、彗形像差v三、像散三、像散v四、像面弯曲四、像面弯曲v五、畸变五、畸变107行业参考一、球面像差（球差）一、球面像差（球差）v形状：弥漫圆斑。形状：弥漫圆斑。v成因：主要是由于透镜表面为球面所造成的。成因：主要是由于透镜表面为球面所造成的。v大小：通过透镜的光线与主轴最近（最远）的大小：通过透镜的光线与主轴最近（最远）的交点和理想像点之间的距离。球差的大小与透镜交点和理想像点之间的距离。球差的大小与透
68、镜表面曲率半径表面曲率半径r、折射率、折射率n、以及向着光源的表面、以及向着光源的表面有关。有关。边缘与中心部分的折射光不能通过会聚相交于一点108行业参考球差109行业参考v消除方法：消除方法：v 双凸透镜，以较凸的一面双凸透镜，以较凸的一面向着平行光线。向着平行光线。v 平凸透镜，将凸的一面向平凸透镜，将凸的一面向着光源。着光源。v 将会聚透镜和发散透镜结将会聚透镜和发散透镜结合起来使用，如小型天文望远合起来使用，如小型天文望远镜。镜。v 采用菲涅耳螺纹透镜，如：采用菲涅耳螺纹透镜，如：电影和舞台照明灯、汽车前灯、电影和舞台照明灯、汽车前灯、投影仪的聚光器等。投影仪的聚光器等。菲菲涅涅耳耳
69、螺螺纹纹透透镜镜110行业参考v色差色差 （由于不同波长光线引起的球差）（由于不同波长光线引起的球差）由于组成白光的各色光波长不同，折射率不同，因而成象的位置也不同 111行业参考无色差有色差色差112行业参考v色差的校正色差的校正v采用单色光作为光源，如采用绿色光；但不能避免球差。采用单色光作为光源，如采用绿色光；但不能避免球差。v利用凸、凹透镜两者所产生的色差型彼此相反，同时采用色散力不同而利用凸、凹透镜两者所产生的色差型彼此相反，同时采用色散力不同而折射率相同的两种玻璃，分别作成凸凹透镜，将其胶合起来以消除色差。折射率相同的两种玻璃，分别作成凸凹透镜，将其胶合起来以消除色差。v消色差物镜
70、消色差物镜用光学树脂胶合起来做成透镜组校正色差的产生。用光学树脂胶合起来做成透镜组校正色差的产生。v复消色差物镜复消色差物镜用各种品种的玻璃以及茧石作成透镜组，可将三种光用各种品种的玻璃以及茧石作成透镜组，可将三种光素素( (红、绿、蓝红、绿、蓝) )会聚在一点，这样便有效地降低了各焦点和剩余颜色的会聚在一点，这样便有效地降低了各焦点和剩余颜色的色差。色差。113行业参考二、彗形像差二、彗形像差v形状：形似彗星，一个有尖端的亮斑，尖端最形状：形似彗星，一个有尖端的亮斑，尖端最亮，带着一个逐渐扩大、变暗的尾巴。亮，带着一个逐渐扩大、变暗的尾巴。v成因：经过透镜不同环带的光线在理想像面上成因：经过
71、透镜不同环带的光线在理想像面上交成一系列大小不同相互重叠的圆，圆心在一直交成一系列大小不同相互重叠的圆，圆心在一直线上，与主轴有不同的距离。线上，与主轴有不同的距离。v消除方法：满足阿贝正弦定理：消除方法：满足阿贝正弦定理：114行业参考慧形象差115行业参考三、像散三、像散v特征：对应于一个物点有子午焦线和孤矢焦特征：对应于一个物点有子午焦线和孤矢焦线同时存在，物点离轴越远，像散越显著。线同时存在，物点离轴越远，像散越显著。（平面折射，球面反射）。（平面折射，球面反射）。116行业参考像散117行业参考v消除方法：消除方法：适当选配系统适当选配系统各球面的曲率各球面的曲率半径、各介质半径、各
72、介质的折射率及合的折射率及合理确定有效光理确定有效光阑的位置。阑的位置。118行业参考四、象域弯曲四、象域弯曲 v特征：垂直于光轴的直立的物体经过透镜后台形特征：垂直于光轴的直立的物体经过透镜后台形成一弯曲的象面，称为象域弯曲成一弯曲的象面，称为象域弯曲 。v消除方法：采用组合系统，适当的选配各透镜的消除方法：采用组合系统，适当的选配各透镜的焦距和折射率。焦距和折射率。象域弯曲是几种象差综合作用的结果象域弯曲是几种象差综合作用的结果 119行业参考120行业参考五、畸变五、畸变v成因：由于物点离主轴的距离不同，而使成因：由于物点离主轴的距离不同，而使得横向放大率不同所引起。得横向放大率不同所引
73、起。v形状：形状：121行业参考v特点：畸变并不影响成像的清晰程度，而特点：畸变并不影响成像的清晰程度，而只改变像的几何形状。只改变像的几何形状。v允许存在：畸变若不超过允许存在：畸变若不超过5%，人眼观察不，人眼观察不出，则允许存在，如电视、电影、一般的望出，则允许存在，如电视、电影、一般的望远镜。远镜。v消除方法：消除方法：v 两种畸变的组合。两种畸变的组合。v 将光阑放在一组相同的对称的透镜中将光阑放在一组相同的对称的透镜中间。间。122行业参考v1. 如果一个光具组未经任何校正，一般来说上述五种像如果一个光具组未经任何校正，一般来说上述五种像差将同时存在。差将同时存在。v2. 在一定条
74、件下，可能只有一种像差较显著。例如：在一定条件下，可能只有一种像差较显著。例如：v轴上物点轴上物点球差；球差；v物点离主轴不远时，慧差为主，球差次之；物点离主轴不远时，慧差为主，球差次之；v物点离主轴距离较大且光束细窄物点离主轴距离较大且光束细窄像散；像散；v物面特别大且宽光束物面特别大且宽光束像面弯曲和畸变。像面弯曲和畸变。像差的特点像差的特点123行业参考回回 顾顾v一、显微镜的发展一、显微镜的发展v二、显微镜的应用二、显微镜的应用v三、显微镜的原理三、显微镜的原理v四、显微镜的结构四、显微镜的结构v五、显微镜的重要参数五、显微镜的重要参数v六、显微镜的镜头六、显微镜的镜头v七、显微镜的像差七、显微镜的像差124行业参考谢谢大家！谢谢大家！125行业参考
