简单显微镜的设计
zemax设计显微镜
2物镜设计方案
• 25×显微镜物镜属于中倍显微物镜，通常 由两个分离的双胶组合透镜组成，这类物 镜也称为里斯特物镜，它的倍率一般在6× 至30×之间，数值孔径NA为0.2至0.6之间。
• 由于显微物镜倍率较高，像距远大于物距， 显微物镜的设计通常采用逆光路方式，即 把像方的量当做物方的量来处理。
• 瑞利（Rayleigh）提出一个推测（又称瑞利 准则）：认为当A1′衍射花样的第一极小值 正好落在A2′衍射花样的极大值时，A1、A2
是可以分辨的，将此时定出的两物点距离 A1、A2作为光学统的分辨极限。θ0称为极 限分辨角。不言而喻，当θ＞θ0时是完全可 分辨的，θ＜θ0时是不可分辨的。
• 由圆孔衍射理论得到：θ0=1.22λ / D
• 本次课设主要是应用ZEMAX光学设计软件，设计 出25×显微镜物镜光学系统。经过计算机优化— 系统分析—微调参数—改变参数变量—再次进行 优化反复过程之后，设计出了能够很好的消除系 统像差的物镜和整个光学系统，使得成像光斑达 到了衍射极限。分析和评价模拟结果的点列图、 波像均方差、波前均方差、光学传递函数等参数， 设计出符合设计要求的显微物镜。
•
式中λ──入射光波长；
•
D──入射光的最大允许孔径（透镜直
径）。
•
因为θ0很小，所以由图2-4得：
•
d′≈θ0=1.22λS / D
•
物镜在设计时，总是使它满足阿贝正弦条件
的，即
•
ndsinu=n′d′sinu′
• 式中n和n′为物、象所在空间的折射率，成 象总是在空气介质中，故n′=1；u和u′分别 为光线在物、象空间共轭点上的孔径角；d 和d′分别为物点、象点中心斑的间距。
光学设计显微镜物镜设计
光学设计显微镜物镜设计光学设计是指利用光学原理和光学材料，设计出满足特定需求的光学系统。
而显微镜物镜作为显微镜的核心部件，是用于放大微小物体的光学组件。
通过对物镜的设计，可以实现对微观世界的观察和研究。
接下来，将详细介绍显微镜物镜的设计过程。
首先，在显微镜物镜设计的初期，需要明确设计的需求和目标。
这包括对物镜的放大倍数、视场、分辨率和透光率等指标的要求。
根据这些要求，可以开始进行物镜的设计。
物镜的设计通常包括两个步骤，分别是初选和优化。
在初选阶段，需要选择合适的透镜片数量、厚度、曲率和材料等。
这里需要考虑的因素包括成像质量、透光率和制造成本等。
通过初选，可以得到一个初始的物镜设计方案。
在优化阶段，需要使用光学设计软件进行模拟和分析。
可以通过改变透镜片参数和位置，优化物镜的性能。
在这个过程中，通常会使用像差理论进行分析，以提高成像的质量并降低各种像差的影响。
常见的像差包括球差、像散、畸变、像场曲率和像散等。
球差是由于透镜片曲率不同导致的成像模糊；像散是由于透镜片折射率不同导致的彩色像差；畸变是由于透镜片厚度不同导致的形变；像场曲率是由于透镜片间距不同导致的焦距变化；像散是由于透镜片曲率不同导致的图像模糊等。
通过优化设计，可以降低这些像差的影响，提高物镜的成像质量。
在优化设计中，还需要考虑透光率的问题。
透光率是透过透镜片的光线的比例，透光率越高，则损耗的光线越少，成像质量越好。
透光率的提高需要选择透光率高的光学材料，并且优化透镜片的形状和厚度等参数。
在物镜设计完成后，需要进行实验验证。
通过制造和测试样品物镜，可以验证设计方案的可行性和性能。
实验中，需要使用光学设备来测试物镜的成像质量、透光率和像差等指标。
根据实验结果，可以对设计方案进行进一步的优化和改进。
总结而言，显微镜物镜设计是一个复杂的过程，需要充分考虑成像质量、透光率和制造成本等多个因素。
通过合理的优化和设计，可以获得满足要求的物镜，实现对微观世界的观察和研究。
光学设计-第16章--显微镜物镜设计
第十六章 显微镜物镜设计显微镜是用来帮助人眼观察近距离细小目标的一种目视光学仪器，它由物镜和目镜组合而成。
显微镜物镜的作用是把被观察的物体放大为一个实像、位在目镜的焦面上，然后通过目镜成像在无限远，供人眼观察。
在一架显微镜上，通常都配有假设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mm 190左右，我国规定为mm 195。
如图16－1所示。
可见，显微镜物镜的倍率越高，焦距越短。
还有一种被称为“无限筒长”的显微镜物镜，被观察物体通过物镜以后，成像在无限远，在物镜的后面，另有一个固定不变的筒镜透镜，再把像成在目镜的焦面上，如图16－2所示。
筒镜透镜的焦距，我国规定为mm 250。
物镜的倍率按与筒镜透镜的组合倍率计算为： 物f 250-=β 整个显微镜的性能，也就是它的视放大率和衍射分辨率，主要是由显微镜物镜决定。
图16－1 显微镜系统图16－2 无限筒长显微镜系统§1 显微镜物镜的光学特性一 显微镜物镜的倍率显微镜物镜的倍率是指物镜的垂轴放大率β。
由于显微镜是实物成实像，因此β为负值，但一般用β的绝对值代表物镜的倍率。
在共轭距L 一定的条件下，β与物镜的焦距存在以下关系：L f ⋅--=2)1(ββ物 对于无限筒长的显微镜的物镜，其焦距与倍率之间的关系为：β250-=物f式中，β为负值。
无论是有限筒长，还是无限筒长的显微镜的物镜，倍率β的绝对值越大，焦距物f 越短。
所以，实际上，物镜的倍率决定了物镜的焦距。
因此，显微镜物镜的焦距一般比望远镜物镜的焦距短得多。
焦距短是显微镜物镜光学特性的一个特点。
二 显微镜物镜的数值孔径数值孔径U n NA sin ⋅=，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δ，根据显微镜物镜衍射分辨率的计算公式：NAλδ61.0= 公式中，δ代表显微镜物镜能分辨的最小物点间隔；λ为光的波长，对目视光学仪器来说，取平均波长nm mm 5000005.0==λ；NA 为物镜的数值孔径。
简易手持显微镜的结构
简易手持显微镜的结构
简易手持显微镜通常由以下主要部件组成，其设计旨在便携性和易用性，适用于现场快速检查和教育目的。
1. 镜头系统：包括一个或多个透镜，用于放大样本。
手持显微镜通常有一个物镜和一个目镜，物镜靠近样品，目镜则靠近用户的眼睛。
有些高级型号可能还包括变焦功能，允许用户调整放大倍数。
2. 光源：为了观察样品，手持显微镜内置了一个小型LED灯或其他类型的光源，提供足够的光线照亮样品。
一些型号允许用户调节光的强度。
3. 调焦机制：通过旋转或滑动的方式，用户可以调整物镜与样本之间的距离，以获得清晰的图像。
这是通过改变镜头的位置来实现的，有些设备是通过调节镜头筒的长度来完成调焦。
4. 样本平台或夹持器：这是一个可以放置或者固定样本的平台，方便用户观察。
在某些模型中，这个平台可能是可拆卸的，以便用户可以在不同的环境或条件下使用。
5. 手柄或握把：设计用于手持，让用户可以轻松地操作和携带显微镜。
手柄通常会有防滑的设计，确保在使用过程中的稳定性。
6. 电池舱：大多数手持显微镜都使用电池作为电源，因此它们会有一个电池舱来安装AA或AAA电池。
7. 外壳：通常是塑料或轻质金属制成的，旨在保护内部组件并提供舒适的握持体验。
外壳的设计也考虑到了耐用性和可能的环境因素。
8. 操作按钮或开关：用于控制光源和其他功能的按钮或开关，如开关机、调节亮度等。
简易手持显微镜的结构设计强调了实用性和便捷性，使其成为学生、爱好者以及专业人士在户外或现场快速检测时的理想工具。
简单光学镜头优化设计_——_-5倍显微物镜的优化设计解析
简单光学镜头优化设计设计任务（1）——-5×显微物镜的优化设计姓名：洪梅华学号：201028015926012培养单位：中国科学院微电子研究所专业：微电子学与固体电子学任务要求：-5×显微物镜的优化设计利用ZEMAX程序优化设计一个-5×显微物镜。
先依据初级像差理论解出初始结构，然后在计算机上进行优化，找到一个像质较优的解。
-5×显微物镜展开的光路如下简图 1-1 所示。
图1-1 -5×显微物镜展开光路简图具体设计任务的要求为：（1）焦距f' =23.6mm；数值孔径NA=0.15(u' =0.15rad)；线视场2y=15mm；按照计算光路的方向，横向放大率β= -1/ 5⨯；（2）光路中有一块棱镜，展开长度为d=38.63mm，材料是K9玻璃。
它离物平面24.19mm，即l1= -24.19mm；离物镜 92mm，即d2= 92mm；（3）镜头采用双胶结构，孔径光阑安放在物镜上；（4）镜头只消球差，彗差和位置色差；（5）像质按显微物镜像差允限要求；（6）该显微物镜用于目视观察，对d光消单色像差，对F光和C光消色差。
（7）用PW方法选出玻璃对，解出初始结构；（8）利用ZEMAX程序优化初始结构，使像质达到像差公差要求；（9）这个低倍显微物镜的相差公差是：A、球差：球差的公差有两部分构成，即全口径边缘轴向球差δL m'和剩余轴向球差δL'。
球差的公差为：δ L '≤λ= 0.026( mm) m n'u'2mδ L ' ≤6λ= 0.155( mm) n'u'2m上式中，λ是d光波长，n'和u m'分别是像方折射率和像方最大孔径角。
B、位置色差：由于不同波长（色光）的球差一般不同，所以光学系统中存在色球差。
对于双胶合这种结构简单的镜头，一般只要求在0.707孔径处得位置色差为：L '- L '≤λ= 0.026( mm)F C n'u'2mC、正弦差OSC'：正弦差OSC'的公差要求是：OSC' ≤0.0025设计步骤一：依据初级像差理论求解初始结构1、棱镜的初级像差数据计算：近轴情况下，按照计算光路，物方数值孔径为：u1= u '/γ= u 'β=0.15⨯(-1/ 5)= -0.03rad棱镜的等效空气为：d ' = d / n =38.63= 25.4753mm 1.51637物方视场角为：u p=y=7.5 =7.5 = -0.05294rad l1-d '-d2-24.19-25.4753-92 -141.6653由附录B提供的公式，计算出平行平板的有关像差系数如下：41-n2-5S= u d= -1.166 ⨯10mmn3Ip1S= u 3u1 d1-n2= -2.058 ⨯10-5mmIIp1pn3C= u2d (1- n)= -1.218 ⨯10-4mmν n2Ip1式中u1= -0 . 0 3r a d为物镜的物方孔径角；u p= -0 . 0 5 2 9r4a d为物方视场角；d =3 8 . 6 3m m为棱镜展开后平板的厚度； n =1.51637和ν=64.13分别是K9玻璃的折射率和阿贝数；像差系数的下标 p 表示该系数是属于棱镜的。
CODEV_显微物镜的设计
2010-6-12
显微镜物镜的设计
4
显微物镜的基本类型
• 根据校正象差的情况不同，分四大类：
(1)消色差物镜：应用最广的一类。数值孔径比较大，至少要校正 轴上点的球差、色差、慧差。由于视场很小，所以轴外像差不 重点考虑。 (2)复消色差物镜：主要用于显微镜以及显微照相中，它要求在消 色差物镜的基础上严格校正轴上点的球差、色差、慧差，同时 要求校正二级光谱和色球差。 (3)平场物镜：主要用于显微照相和显微投影。在消色差物镜的基 础上要求严格地校正场曲。 (4)平场复消色差物镜：在复消色差物镜的基础上校正了场曲。此 类物镜性能最为优良。 (5)反射式和折反式物镜：特殊场合上才用。
M O 0.6 D U L 0.5 A T I O 0.4 N
0.3
0.2
0.1
55
110
165
220
275
330
385
440
495
550
SPATIAL FREQUENCY (CYCLES/MM)
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显微镜物镜的设计
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放开玻璃移动孔径位置再优化
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显微镜物镜的设计
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显微镜物镜的设计
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10X->40X的演变
• 将数值孔径改 为0.65/40 • 约定 EFFL=4.7211
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显微镜物镜的设计
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40X第一次优化的结果
New lens from CVMACR O:cvnewlens.seq
DIFFRACTION MTF 04-Oct-06
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波前编码系统的编码特性
Phase mask Object Detected Image Decoded Image
显微镜教学设计(合集5篇)
显微镜教学设计(合集5篇）（经典版）编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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25×显微镜物镜设计
应用光学课程设计报告姓名：刘思蔚、靳欢、张琪专业与班级：光信1班指导教师：朱亚东专业设计名称：25x显微镜物镜设计专业设计单位：天津理工大学目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1绪论 (1)2物镜设计方案 (2)3物镜设计参数及镜片选择 (3)3.1物镜的数值孔径 (3)3.2物镜的鉴别率 (3)3.3物镜的有效放大倍数 (4)3.4垂直鉴别率 (5)3.5实际参数确定 (5)4 25×显微镜物镜光学系统仿真过程 (6)4.1选择初始结构并设置参数 (6)4.2自动优化 (6)4.3物镜的光线像差(R AY A BERRATION)分析 (8)4.4物镜的波像均方差(OPD)分析 (9)4.5物镜的光学传递函数(MTF)分析 (9)4.6最终仿真参数分析 (10)5心得体会 (13)6参考文献 (14)摘要物镜是显微镜最重要的光学部件,利用光线使被检物体第一次成象,因而直接关系和影响成象的质量和各项光学技术参数,是衡量一台显微镜质量的首要标准。
物镜的结构复杂,制作精密,由于对象差的校正,金属的物镜筒内由相隔一定距离并被固定的透镜组组合而成.物镜有许多具体的要求,如合轴,齐焦.现代显微物镜已达到高度完善,其数值孔径已接近极限,视场中心的分辨率与理论值之区别已微乎其微.但继续增大显微物镜视场与提高视场边缘成象质量的可能性仍然存在,这种研究工作,至今仍在进行。
本次课设主要是应用ZEMAX光学设计软件，设计出25×显微镜物镜光学系统。
经过计算机优化—系统分析—微调参数—改变参数变量—再次进行优化反复过程之后，设计出了能够很好的消除系统像差的非球面物镜和整个光学系统，使得成像光斑达到了衍射极限。
分析和评价模拟结果的点列图、波像均方差、波前均方差、光学传递函数等参数，设计出符合设计要求的显微物镜。
关键词：显微物镜；ZEMAX；优化；光学系统AbstractThe most important objective is microscope optical components, use light was the first object, so direct relation with little influence imaging quality and technical parameters of the optical microscope, is the primary measure a quality standard.The structure is complex, objective, because of poor precision calibration, metal objects from the telescope in a certain distance apart and fixed lens groups. There are many specific objective requirements, such as close to axis.Modern microscope objectives, it has already reached the height already nearing their limits numerical aperture, view of theoretical resolution of the center with little difference has a narrow-sized microscope objectives. The view and improve the quality of imaging edge view, this study is still possible, still in the works.This class is mainly applied set ZEMAX optical design software, design and x microscope optical system accurately. Through computer optimization, system analysis - fine-tuningparameters - changing parameters optimized variables - again after repeated process, designed to eliminate system as the objectives and poor aspheric optics system, make whole disk image reached diffraction limit. The simulated results of analysis and evaluation, point a wave of variance, the mean square error, optical transmission function parameters, designed comply with the design requirements of the microscope objectives.Keywords: microscope objectives, ZEMAX, Optimization, Optical systems.1绪论Zemax是Focus Software 公司推出的一个综合性光学设计软件。
显微镜的设计过程
显微镜的设计过程一个完整的显微镜系统设计是十分复杂的，涉及到光学设计、机械设计、电路设计等多方面知识；现代显微镜大多数与计算机技术和自动控制技术相结合，是光机电算相结合的高科技产品。
我在这里只想以我自己这几年的显微镜设计实践为基础，做一些简单的知识总结，希望各位高手多多指教。
首先，要根据显微镜的使用要求来进行显微镜选型设计。
显微镜已经有几百年的发展历史，它的形式也多种多样，根据不同的使用要求显微镜的各种参数有非常大的差异。
例如生物显微镜、金相显微镜、体式显微镜、测量显微镜、工具显微镜等等。
以最简单的普通生物显微镜为例，它也分很多种分类，按结构形式分有正置、倒置之分，按照明形式分亮视场照明和暗视场照明，按光源分荧光显微镜、激光显微镜，按共轭距分195mm和无穷远等等。
第二步，选好形式之后，初步选择它的外形尺寸和放大倍率、分辨率等主要参数。
这一步在一般大学里的工程光学或者应用光学课程中都可以学到。
按照国标，物镜放大率首选1.6x、2.5x、4x、6.3x、10x、16x、40x、63x、100x等倍率。
根据消色差程度的不同分为消色差物镜、平场消色差物镜、平场半复消色差物镜和平场复消色差物镜等4种。
当然消色差效果越好，结构越复杂，成本越高。
所以要根据使用情况尽量选择可以满足使用要求的成本又较低的。
显微目镜想对物镜的结构要简单很多，主要分为惠更斯目镜、平场目镜、广视场目镜、超广视场目镜等多种形式。
外形尺寸主要涉及物镜及目镜的轴向尺寸和横向尺寸，轴向尺寸包括焦距、共轭距、机械筒长、光学筒长、工作距离、目镜出瞳距、孔径光阑和视场光阑的位置等等，横向尺寸包括通光孔径、光阑直径、孔径角、数值孔径等等。
除了目镜和物镜以外还有其它的一些附属光学元件也要考虑到，比如场镜、分划板、滤光片、转向棱镜、偏振片等等。
这些初始结构的选择看似简单，但对后续详细设计来讲非常重要，如果初始结构计算不正确，那么将有可能使后续设计无法开展，或者设计到后来才发现前面初始结构计算不正确，导致前功尽弃。
教学显微镜实验设计方案
一、实验背景显微镜是一种重要的光学仪器，广泛应用于生物学、医学、材料科学等领域。
在生物学教学中，显微镜实验是帮助学生观察微观世界、理解生物学原理的重要手段。
本实验设计方案旨在通过显微镜实验，让学生掌握显微镜的使用方法，观察细胞结构，了解细胞分裂过程，培养学生的观察力、实验操作能力和科学思维。
二、实验目的1. 熟悉显微镜的结构和功能，掌握显微镜的使用方法。
2. 观察植物细胞和动物细胞的结构，了解细胞的基本结构。
3. 观察细胞分裂过程，了解细胞分裂的基本原理。
4. 培养学生的观察力、实验操作能力和科学思维。
三、实验原理显微镜利用光学原理放大物体，使观察者能够看到肉眼无法看到的微小物体。
通过观察细胞结构，可以了解细胞的基本形态和功能。
四、实验材料与仪器1. 实验材料：洋葱鳞片叶、口腔上皮细胞、洋葱根尖等。
2. 实验仪器：显微镜、载玻片、盖玻片、滴管、镊子、酒精灯、显微镜台、显微镜支架、切片刀等。
五、实验步骤1. 显微镜的使用方法（1）将显微镜放置在实验台上，调整光源。
（2）将载玻片放置在显微镜台上，用镊子夹住盖玻片，将盖玻片轻轻放置在载玻片上。
（3）用显微镜观察载玻片上的物体，调整焦距，使物体清晰可见。
2. 观察植物细胞结构（1）将洋葱鳞片叶切片，用酒精灯消毒。
（2）将切片放置在载玻片上，用滴管滴加适量的水。
（3）用盖玻片覆盖切片，用镊子轻轻压平。
（4）将载玻片放置在显微镜下，观察植物细胞结构。
3. 观察动物细胞结构（1）用口腔上皮细胞制作载玻片。
（2）将载玻片放置在显微镜下，观察动物细胞结构。
4. 观察细胞分裂过程（1）将洋葱根尖切片，用酒精灯消毒。
（2）将切片放置在载玻片上，用滴管滴加适量的水。
（3）将盖玻片覆盖切片，用镊子轻轻压平。
（4）将载玻片放置在显微镜下，观察细胞分裂过程。
六、实验结果与分析1. 观察到植物细胞和动物细胞的基本结构，包括细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核、线粒体等。
2. 观察到细胞分裂过程中，染色体复制、着丝点分裂、染色体分离等现象。
基于Zemax的简单连续变倍显微物镜设计
Ｃ Ｃ Ｄ 匹配 。利 用 ＭＡＴＬ ＡＢ对 变倍 组和补 偿 组 的运 动 轨 迹进 行 拟 合 ， 验 证 了其 可行 性 ， 结 果表
明整 个连续 变倍 显微 物镜 满足 ｉ ｆ ＿ 业视 频检 测 的使 用要 求 。
关 键词 ： 连 续 变倍 显微 物 镜 ； Ｚ ｅ ｍａ ｘ ； ＭＡＴＬ ＡＢ
中图分 类号 ： Ｏ ４ ３ ９ 文献 标识 码 ： Ａ ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ５ — ５ ６ ３ ０ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ５ ． ０ １ ０
Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ａ ｍｏ ｎ ｏ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ ｚ ｏ ｏ ｍ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｃ ｏ ｐ ｅ ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｉ ｎ
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第３ ５ 卷 第 ５ 期 ２ ０ １ ３年 １ ０月
光
学
仪
器
Ｖｏ ｌ ＿ ３ ５，Ｎｏ ． ５
Ｏｃ ｔ ｏ ｂ ｅ ｒ ，２ ０ １ ３
简单显微镜的设计
简单显微镜的设计教学目的 1、了解显微镜的基本光学系统及放大原理，以及视觉放大率等概念；2、学会自组搭建简单显微镜的光路，进一步熟悉透镜的成像规律；3、形成实事求是的科学态度和严谨、细致的工作作风。
重难点 重点：组装简单显微镜光路的设计和调节难点：1）简单显微镜的放大原理；2）设计光路的调节教学方法 讲授、讨论、演示相结合 学时 3学时一、实验简介显微镜是最常用的助视光学仪器，且常被组合在其他光学仪器中。
因此，了解并 掌握它的构造原理和调整方法，了解并掌握其放大率的概念和测量方法，不仅有助于加 深理解透镜的成像规律，也有助于正确使用其他光学仪器。
二、实验目的1、了解显微镜的基本光学系统及放大原理，以及视觉放大率等概念；2、学会按一定的原理自行组装仪器的技能及调节光路的方法；3、学会测量显微镜的视觉放大率。
三、实验原理（一）、光学仪器的视觉放大率显微镜被用于观测微小的物体，望远镜被用于观测远处的目标，它们的作用都是 将被观测的物体对人眼的张角（视角）加以放大。
显然，同一物体对人眼所张的视角与 物体离人眼的距离有关。
在一般照明条件下，正常人的眼睛能分辨在明视距离处相距为 0.05～0.07mm 的两点。
此时，这两点对人眼所张的视角约为/1，称为最小分辨角。
当微小物体（或远处物体）对人眼所张视角小于此最小分辨角时，人眼将无法分辨，因而 需借助光学仪器（如放大镜、显微镜、望远镜等）来增大物体对人眼所张的视角。
这是 助视光学仪器的基本工作原理，它们的放大能力可用视觉放大率Γ表示，其定义为wwtan tan /=Γ （1）式中，w 为明视距离处物体对眼睛所张的视角，/w 为通过光学仪器观察时在明视距离处的成像对眼睛所张的视角。
（二）、显微镜及其视觉放大率最简单的显微镜是由两个凸透镜构成的。
其中，物镜的焦距很短，目镜的焦距较 长。
它的光路如图所示，图中的o L 为物镜（焦点在o F 和/o F ）,其焦距为o f ；e L 为目镜， 其焦距为e f 。
CODEV_显微物镜的设计
M O 0.6 D U L 0.5 A T I O 0.4 N
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440
495
550
SPATIAL FREQUENCY (CYCLES/MM)
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显微镜物镜的设计
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放开玻璃移动孔径位置再优化
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显微镜物镜的设计
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WAVELENGTH 656.3 NM 587.6 NM 486.1 NM
WEIGHT 1 1 1
DEFOCUSING 0.00000
0.9
0.8
0.7
M O 0.6 D U L 0.5 A T I O 0.4 N
0.3
0.2
0.1
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
90.0
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显微镜物镜的设计
7
4X显微物镜设计考虑
• 设计时倒过来设计，即从长距离共轭到短距离 共轭。 • 放大率为1/4，EFFL=30.5832mm. • 物空间 NA=0.1/4＝0.025。 • 线视场，物高18mm(这一个值是固定的)，这样 像高为4.5（倒过来）。 • 用一个双胶合消色差透镜。 • 对F，C光消色差。
2010-6-12 显微镜物镜的设计 3
显微镜物镜系列的特性分析
• 显微镜物镜基本参数及其对应的光学性能
倍率 NA 眼睛所能分开的两点 间距（明视距离） 线对/mm 景深(um) 工作距离(mm) 10X 0.25 0.00112 446 8 6.5 20X 0.50 0.00056 892 1.6 3.2 40X 0.65 0.000431 1160 0.76 0.48 60X 0.8-0.85 0.00035 1428 0.41 0.25 100X 1.25-1.50 0.000224 2232 0.16 0.1
制作简易显微镜,寻找微小生物教案设计
制作简易显微镜，寻找微小生物教案设计制作简易显微镜，寻找微小生物-教案设计教师姓名：XXX授课年级：小学三年级科目名称：自然与生活教学目标：1. 了解显微镜的概念及作用；2. 制作简易显微镜；3. 寻找并观察微小生物。
教学重点：1. 制作显微镜的步骤；2. 在显微镜下观察微小生物。
教学难点：1. 在制作显微镜时，需要拆解旧CD，需要注意安全；2. 在观察微小生物时，需要调节镜头光线。
教学准备：1. 旧CD、扣子、纸板、卡纸、半透明塑料、布、半透明胶带、剪刀、尺子、手电筒。
2. 准备好显微镜图谱，可以帮助孩子了解显微镜的构造和原理。
教学过程：1. 简单介绍显微镜及其作用，通过显微镜图片和体验，激发学生的兴趣和好奇心。
2. 引入制作简易显微镜，探究其构造原理。
3. 寻找旧CD，对旧CD进行拆卸，取下中心光学部分。
4. 用扣子夹住CD，使其竖直放置在桌子上，接下来用纸板将CD 的中央光学部分固定在扣子上，使其不会移动。
5. 在光学部分下方，剪切一块1x1厘米的塑料，用半透明胶带将它固定在纸板上，和中央光学部分对齐。
用布将塑料块稍微包住，这样能够防止杂光的干扰。
6. 再次将光学部分固定到塑料块上，然后固定好所有零件。
7. 将卡纸剪成一个矩形，大小与CD的直径稍微大一些，将其固定在塑料块上方。
用剪刀戳一个小孔在卡纸中央。
8. 用尺子测量卡纸长度，剪下一个矩形透明塑料片，然后将它固定到卡纸上，将小孔对准透明塑料片中心。
9. 把简易显微镜倒置，将手电筒放置于显微镜身后，调整光线。
10. 尝试用简易显微镜看看身边的各种物品，观察它们的细节和结构。
11. 在教师或父母指导下，在户外或室内寻找微小生物，如蚊虫、花粉、叶片、头发等，进行观察和记录。
12. 分享并讨论观察到的微小生物，了解它们生存的环境和特征。
教学反思：本次课程通过亲手动手制作自己的显微镜，让学生深入理解显微镜的构成和原理，激发他们的兴趣和好奇心。
在观察微小生物时，能够发挥他们的观察力和想象力。
大班显微镜课程设计
大班显微镜课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解显微镜的基本结构，掌握显微镜的使用方法。
2. 学生能够描述显微镜下观察到的细胞结构，如细胞壁、细胞膜、细胞质等。
3. 学生能够了解生物学研究中的观察方法，认识到显微镜在科学研究中的重要性。
技能目标：1. 学生能够独立操作显微镜，熟练进行观察和调焦。
2. 学生能够运用显微镜观察不同的生物细胞，并能进行简单的细胞结构分析。
3. 学生能够通过观察和描述，培养观察力和逻辑思维能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对生物学科的兴趣，激发探索生命奥秘的热情。
2. 学生养成合作学习的习惯，尊重团队成员，学会倾听和分享。
3. 学生通过显微镜观察，认识到生物世界的多样性，增强对自然界的敬畏之心。
课程性质：本课程为生物学启蒙课程，通过显微镜观察，使学生了解生物学基础知识。
学生特点：大班学生具备一定的认知能力和动手能力，对新鲜事物充满好奇。
教学要求：教师需引导学生掌握显微镜的使用方法，关注学生的观察过程，培养学生的观察力和逻辑思维。
同时，注重培养学生的合作意识和情感态度，使学生在学习过程中形成正确的价值观。
通过分解课程目标为具体学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容本课程依据课程目标，结合教材内容，安排以下教学大纲：1. 显微镜的基本结构及其功能- 显微镜的组成部分：镜筒、物镜、目镜、载物台、调焦装置等- 各个部件的作用和操作方法2. 显微镜的使用方法- 如何正确安装显微镜- 如何调整光源和焦距- 如何放置玻片和观察样本3. 观察生物细胞- 植物细胞的结构：细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核等- 动物细胞的结构：细胞膜、细胞质、细胞核等- 细胞结构的异同点分析4. 显微镜在科学研究中的应用- 介绍显微镜在生物学科研究中的重要作用- 引导学生思考显微镜在生活中的应用教学内容安排和进度：第一课时：介绍显微镜的基本结构及其功能第二课时：学习显微镜的使用方法第三课时：观察植物细胞和动物细胞，分析细胞结构第四课时：探讨显微镜在科学研究中的应用教学内容与教材关联性：本教学内容依据教材中关于显微镜的使用和生物细胞观察的相关章节制定，确保科学性和系统性。
光学设计之显微镜
课 程 设 计显微镜X x x2009 年 1月8日设计题目 学 号 专业班级学生姓名 指导教师 xxxx目录1.设计思路 (4)1.1显微镜的理想光路图 (4)1.2设计思路 (4)2.设计步骤 (5)3.设计过程 (5)3.1外形尺寸的计算 (5)3.2光路设计 (6)4.优缺点及改进措施…………………1 35.设计感想……………………………1 3摘要：光学显微镜在当今的科研、生产、医疗等众多方面都有着越来越广泛的应用，已成为基础科研、生产工具。
在诸多专业领域众多需要特定的专用显微镜。
本次设计的是放大率为120x的显微镜。
关键字：目镜物镜视场角分辨率 zmax软件显微镜设计1一、显微镜成像原理显微镜(microscope)是为提高人们获得微小信息能力的光学仪器。
往往把将近处物体进行放大的光学系统称为显微镜系统。
显微镜系统通常由物镜和目镜两部分组成，实质上是利用一个物镜和一个目镜产生两级放大的复式显微镜（需要光路对准时往往会加场镜）。
图1是显微镜成像的光路图，图中的物镜和目镜均用薄透镜表示。
显微镜的物镜AB 处于物镜的两倍焦距之内一倍焦距之外，它首先经过物镜将一放大的倒立实像A ＇B ＇成像于目镜的物方焦平面上或焦平面以内很靠近的地方，然后目镜将这一实像再次放大成一放大的正立虚像A ”B ”，且成像于无穷远或人眼的明视距离以外，以供眼睛观察。
显微镜对物体进行两次放大，因此与放大镜相比，具有更大的放大率，能观察到肉眼所不能直接观察的微小物体，分辨更细小的细节。
在这里目镜相当于放大镜，只不过这时放大镜的物是物镜所成的像而已。
2设计思路B ” A ” B A A ’ B ’物镜 目镜 图1 眼睛用户提了三个方面的要求：光轴的转折角为60°，出瞳到物面的几何距离（沿光轴）为240mm，视觉放大率为12倍。
根据用户所提出的要求，我做了如下的考虑：由于用户所要求的12X的显微镜属于低倍光学显微镜，故其主要用途是用于观察生物细胞，细菌，植物的表皮结构等。
大班实验显微镜课程设计
大班实验显微镜课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解显微镜的基本结构及其工作原理。
2. 学生能够掌握显微镜的使用方法和操作步骤。
3. 学生能够识别显微镜下的细胞结构，如细胞壁、细胞膜、细胞核等。
技能目标：1. 学生能够熟练操作显微镜，包括调节焦距、切换物镜等。
2. 学生能够运用显微镜观察不同物质，进行简单的细胞观察和比较。
3. 学生能够通过显微镜观察活动，培养观察、分析和解决问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对微观世界的探究兴趣，增强科学求知欲。
2. 学生能够树立正确的实验态度，遵循实验操作规范，养成合作共享的好习惯。
3. 学生能够认识到显微镜在科学研究中的重要地位，激发对生物学科的热情。
课程性质：本课程为实验课，注重培养学生的实践操作能力和观察分析能力。
学生特点：大班学生具备一定的认知能力和动手能力，对新鲜事物充满好奇，喜欢探索。
教学要求：结合显微镜的使用，引导学生主动参与实验，关注学生个体差异，鼓励合作交流，提高学生的实践能力。
通过具体的学习成果分解，使学生在掌握知识技能的同时，培养良好的情感态度价值观。
二、教学内容1. 显微镜的结构与原理：介绍显微镜的基本结构，包括物镜、目镜、载物台、调焦装置等，讲解其工作原理及光学特点。
2. 显微镜的使用方法：详细讲解显微镜的操作步骤，包括取镜与安放、对光、放置玻片、观察、调焦、收镜等。
3. 显微镜观察细胞：结合课本章节，引导学生观察不同细胞结构，如植物细胞、动物细胞等，了解细胞的基本组成。
4. 显微镜实验操作：组织学生进行实验，观察显微镜下的细胞结构，通过比较、分析，加深对细胞结构的认识。
教学安排与进度：第一课时：显微镜结构与原理，学习显微镜的基本结构及其工作原理。
第二课时：显微镜使用方法，分组练习显微镜的操作步骤，掌握使用方法。
第三课时：显微镜观察细胞，观察植物细胞和动物细胞，了解细胞结构。
第四课时：显微镜实验操作，进行实验活动，巩固显微镜使用技巧，培养观察分析能力。
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简单显微镜的设计教学目的 1、了解显微镜的基本光学系统及放大原理，以及视觉放大率等概念；2、学会自组搭建简单显微镜的光路，进一步熟悉透镜的成像规律；3、形成实事求是的科学态度和严谨、细致的工作作风。
重难点 重点：组装简单显微镜光路的设计和调节难点：1）简单显微镜的放大原理；2）设计光路的调节教学方法 讲授、讨论、演示相结合 学时 3学时一、实验简介显微镜是最常用的助视光学仪器，且常被组合在其他光学仪器中。
因此，了解并 掌握它的构造原理和调整方法，了解并掌握其放大率的概念和测量方法，不仅有助于加 深理解透镜的成像规律，也有助于正确使用其他光学仪器。
二、实验目的1、了解显微镜的基本光学系统及放大原理，以及视觉放大率等概念；2、学会按一定的原理自行组装仪器的技能及调节光路的方法；3、学会测量显微镜的视觉放大率。
三、实验原理（一）、光学仪器的视觉放大率显微镜被用于观测微小的物体，望远镜被用于观测远处的目标，它们的作用都是 将被观测的物体对人眼的张角（视角）加以放大。
显然，同一物体对人眼所张的视角与 物体离人眼的距离有关。
在一般照明条件下，正常人的眼睛能分辨在明视距离处相距为 0.05～0.07mm 的两点。
此时，这两点对人眼所张的视角约为/1，称为最小分辨角。
当微小物体（或远处物体）对人眼所张视角小于此最小分辨角时，人眼将无法分辨，因而 需借助光学仪器（如放大镜、显微镜、望远镜等）来增大物体对人眼所张的视角。
这是 助视光学仪器的基本工作原理，它们的放大能力可用视觉放大率Γ表示，其定义为ww tan tan /=Γ （1）式中，w 为明视距离处物体对眼睛所张的视角，/w 为通过光学仪器观察时在明视距离处的成像对眼睛所张的视角。
（二）、显微镜及其视觉放大率最简单的显微镜是由两个凸透镜构成的。
其中，物镜的焦距很短，目镜的焦距较 长。
它的光路如图所示，图中的o L 为物镜（焦点在o F 和/o F ）,其焦距为o f ；e L 为目镜， 其焦距为e f 。
将长度为1y 的被观测物AB 放在o L 的焦距外且接近焦点o F 处，物体通过 物镜成一放大的倒立实像//B A (其长度为2y )。
此实像在目镜的焦点以内，经过目镜放大，结果在明视镜D 上得到一个放大的虚像////B A (其长度为3y )。
虚像////B A 对于被观 测物AB 来说是倒立的。
显微镜物镜焦点/F 到目镜焦点e F 之间的距离δ称为物镜和目 镜的光学间隔。
当显微镜中能看到物体清晰图像时，物镜前端面到被测物的距离叫做显 微镜的工作距离。
为获得清晰的图像而调节显微镜与被观测物的距离称之为调焦。
由图 可见，显微镜的视觉放大率为122313///tan tan y y y y D y D y w w •===Γ （2） 式中，e ef D u D y y Γ=≈=223，为目镜的视觉放大率；01112βδ=≈=of u v y y （因1v 比o f 大得多）， 为物镜的线放大率。
因而式（2）可改写成e oe f f D Γ•=•=Γ0βδ（3）Du由式（3）可见，显微镜的放大率等于物镜放大率和目镜视觉放大率的乘积。
在o f 、e f 、δ和D 已知的情形下，可利用式（3）算出显微镜的视觉放大率。
显微镜通常配有一套不同放大率的物镜和目镜，可供选用。
例如，使用20×物镜 和5×目镜的显微镜，它的视觉放大率100520=⨯=Γ。
一般显微镜的放大率为几十倍 到几百倍。
根据式（3）可知，显微镜的镜筒越长，物镜和目镜的焦距越短，放大率就越大。
同时受光学底座尺寸的限制，故实验中所选的物镜焦距为45mm ，目镜焦距为29mm 。
简单显微镜设计光路的装置图和简图分别如图所示。
1－小照明光源S ，2－干版架，3－微尺M 1（1/10 mm ），4－二维架或透镜架，5－物镜Lo （0'f =45 mm ），6－二维架，7－三维调节架，8－目镜Le （e 'f =29 mm ）， 9－45°玻璃架，10－升降调节座，11－双棱镜架，12－毫米尺M 2（l =30 mm ），13－三维平移底座，14－三维平移底座，15－升降调节座，16－通用底座，17－白 光源（图中未画）四、实验仪器IIB GSZ -型光学平台，小照明光源S ，微尺1M ，物镜o L ，目镜e L ，45°玻璃架，， 毫米尺2M ，白光源，白屏，若干光学支架和底座。
附1：IIB GSZ -型光学平台IIB GSZ -型光学平台是天津岗东公司根据教育部高等教育普通物理光学实验大 纲的要求设计的。
实验内容包括几何光学、物理光学、现代光学三大类。
仪器结构新颖、 灵巧。
采用组合件组合进行开放式教学，培养学生的思维能力及实验技巧，进而提高教 学质量，完全适用于各高等院校普通物理光学实验的需要。
IIB GSZ -型光学平台的仪器特点有：采用双层减震装置的大面积平板工作台；多 种通用、专用附件及各种不同焦距的透镜、棱镜、波片，学生可根据实验项目需要任意 选择，摆放各种实验；多维调整架，可达五维精密稳定调整；仪器各项实验光轴中心高L25c mPe Lo L1y'S3y'S 2y度200mm ；多种规格的光学组件供用户选择；平板工作台采用含磁力不锈钢材料。
五、实验内容与步骤本实验的主要内容就是自组搭建简单显微镜光路，测量简单显微镜的放大率。
（一）光路的调整1、将各光学元件沿着光学平台上的标尺固定在相应的支架上，夹好、靠拢，调同 轴等高注意：各光学元件的高度通过目测调节好后，在固定前同时应确保各光学元件与 相应光学底座的某一边保持平行，便于调节光路。
2、测物镜、目镜的焦距方法：物距像距法，如图所示。
调节白屏在光轴上的位置，直至白屏上有物S 的 等大实像，则焦距为物与白屏之间距离L 的41。
多次测量求平均值。
3、按装置图装配显微镜将物镜o L 与目镜e L 的距离定为24cm ；在e L 之后放置一与光轴成45°角的平玻璃 板，距此玻璃板25cm 处放置一白光源（图中未画出）照明的毫米尺2M 。
4、微调微尺1M 的位置调整微尺1M 离物镜o L 的距离，使它经显微镜系统成的像3y 与毫米尺2M 经45°玻 璃板反射的像'S 重合。
要求反复调整，直到微尺1M 的放大像3y 与毫米尺2M 反射像'S 之 间没有视差为止。
（二）测量简单显微镜的放大率1、观察仔细观察微尺1M 的放大像和毫米尺2M 的反射像，同时微调毫米尺2M 的高度， 让 其反射像中的某一格对准被测物放大像的某一格，便于读数。
2、测量)(2为焦距f f v u ==读出微尺1M 放大像3y 的格数b 所对应的毫米尺2M 反射像的格数a ，需反复 测量，求平均视觉放大率。
3、数据处理 根据公式ab 10⨯=Γ计算出简单显微镜的视觉放大率。
将cm D 25=和光学间隔 o e f f L --=δ（L 、e f 和o f 前面已经测出）代入公式oe f f D δ•=Γ'计算出简单显微镜的 测量视觉放大率，并将计算结果与观测值作一比较，计算百分误I 差比。
六、实验数据记录与数据处理 1、数据记录表格物镜o L 的位置为47.50cm ，目镜e L 的位置为71.50cm ，cm D 00.25=。
1）物距像距法测焦距测物镜o L 的焦距 测目镜e L 的焦距2）显微镜放大率 2、数据处理1）简单显微镜视觉放大率Γ的计算值()17.31567.3002.3050.3067.3200.32551=++++=Γ=Γ∑=i i计2）物镜o L 、目镜e L 焦距的相对误差 物镜o L 的焦距o f ：()cm ff i oio 52.45500.4500.4525.4525.4525.4551=++++==∑=计物镜焦距的相对误差：%44.0%10050.452.450.4%100=⨯-=⨯-=标计标计o o o f f f f E o目镜e L 的焦距e f ：()cm ff i eie 03.35025.3000.3050.3025.3025.3551=++++==∑=计目镜焦距的相对误差：%48.4%10090.203.390.2%100=⨯-=⨯-=标计标计e e e f f f f E e3）简单显微镜视觉放大率Γ的测量值物镜o L 与目镜e L 之间的距离cm L 00.2450.4750.71=-= 则光学间隔δ为：cm f f L e o 60.1690.250.400.24=--=--=δ 根据公式o e f f D δ•=Γ'有：80.3150.460.1690.200.25=•=Γ测 4）简单显微镜视觉放大率Γ的测量相对偏差%98.1%10080.3117.3180.31%100=⨯-=⨯ΓΓ-Γ=Γ测计测E七、注意事项1、所有光学玻璃器件应保持清洁，避免各种污染，使用时注意防尘、防震；机械 结构的转动和滑动部位可酌加少量润滑油；平台上宜涂擦极薄的一层机油，以利保护表 面；不要对着仪器说话、咳嗽等；测量时动作要轻、缓，尽量使身体部位离开实验台面， 以防震动；所用的光学元件比较精密，不能触摸光学元件光学表面。
2、所有光学元件固定在光学支架上时，光学元件位置要放正，固定螺丝不要旋得过紧，以防镜片受压变形和损坏。
实验完毕，应将所有光学元件取下，按顺序放回光学附件盒中。
3、溴钨灯长时间使用会发热，并且光强过高，因此在调节光路过程中注意不要让头部靠的过近，眼睛不要直视发光出射口。
4、实验完成后，不可调动仪器，要等老师检查完数据并认可后才能关掉光源和电源。
同时应把各光学元件按顺序摆放好，养成良好的实验习惯。
八、实验指导要点1、简要说明本实验的作用。
2、简要介绍本实验内容及设计思路，主要包括：1）进一步熟悉透镜的成像规律，选择合适的透镜搭建光路；2）为了测量简单显微镜的视觉放大率，在光路中利用45°玻璃板增加一条光路。
3、光学元件使用说明1）溴钨灯的结构及使用注意事项；2）光学元件的固定、光学支架和底座的使用及注意事项。
4、光路的调节及简单显微镜视觉放大率的测量1）讲解和演示操作步骤2）分析说明容易出现的错误，如：调不出放大像：主要是物镜和目镜的焦距弄反了、光学元件没有同轴等高、微尺的位置没有调节好；错读数据：主要是因为45°玻璃板的反射像比较模糊，容易使读数误差过大5、强调处理数据：计算简单显微镜视觉放大率的理论值，与计算值作误差分析。
附录1、实验操作评分标准1、按规定完成预习任务。
（5分）2、测量原理清楚、激光器连线、使用正确。
（10分）3、实验操作规范、准确。