光学显微镜原理

点光源经过光学仪器的小圆孔后，由于衍射的 影响，所成的像不是一个点，而是一个明暗相 间的衍射图样，中央为爱里斑。
爱里斑 s1 * s2*
D


瑞利判据：当一个点光源的衍射图样的中央最 亮处刚好与另一个点光源的衍射图样的第一级 暗纹相重合时，这两个点光源恰好能被分辨。
恰 能 分 辨
能 分 辨
(4)相差物镜 相差物镜(Phasencontrast objective)的一个透镜片 上喷涂着一层环状金属膜板叫相位板。相位板是相差显微镜 的关键部件。它和相差显微镜的聚光镜上的的环状光栏相配 合使用。有关位相板涂料的性质和作用原理在以后详述。 外壳上刻有Ph标记．
注： °；'；″分别是度；分；秒。 1°=60';1'=60″ ；1°=3600″
1.2 放大镜：约在四百年前眼镜片工匠们开始磨制 放大镜。当时的放大镜的放大倍数只有3—5x 1.3 显微镜： 1590年，荷兰和意大利的眼镜制造者造出类似显 微镜的放大仪器。 1673～1677年期间，列文胡克制成单组元放大镜 式的高倍显微镜 19世纪70年代，德国人阿贝奠定了显微镜成像的 古典理论基础。 1850年出现了偏光显微术； 1893年出现了干涉显微术； 1935年荷兰物理学家泽尔尼克创造了相衬显微术，
1.1 人眼：人眼观察物体的能力是有限的。一般 的情况下，在25cm的明视距离内，人眼只能分 辨相距 0.1-0.2mm 的两个物体。也就是说，当 两个物体相距不到0.1mm的时候，人眼就会把 它们看成是一个物体了。这个极限便称为人眼 的分辨本领。 人眼视锥细胞直径为 4 微米，对应的视角约 为30秒，这个角度就是视角的极限。一般要能 清晰的分辨两个点，视角须在1分以上。高1米 的物体距眼睛3400米时，视角为1分。
罗伯特· 虎克制造的显微镜（1665）放大倍数：140倍
2 显微镜的光学原理
折射和折射率 光线在均匀的各向同性介质中，两点之间以直线 传播，当通过不同密度介质的透明物体时，则发生 折射现象，这是由于光在不同介质的传播速度不同 造成的。
显微镜的成像原理
显微镜和放大镜起着同样的作用，就是把 近处的微小物体成一放大的像，以供人眼观察。 只是显微镜比放大镜可以具有更高的放大率而 已。 物体位于物镜前方，离开物镜的距离大于 物镜的焦距，但小于两倍物镜焦距。所以，它 经物镜以后，必然形成一个倒立的放大的实像 A'B'。 A'B'靠近F2的位置上。再经目镜放大为 虚像A''B''后供眼睛观察。目镜的作用与放大镜 一样。所不同的只是眼睛通过目镜所看到的不 是物体本身，而是物体被物镜所成的已经放大 了一次的像。
不 能 分 辨
提高显微镜分辨率的方法： （1）增大物镜的数值孔径 在物镜和盖玻片之间充以n 较大的油，如香柏油 n =1.52,不仅使n 增大，而且孔径角 也增大。 （2）用短波长的光照射 如紫外光显微镜，电子显微镜。
4 显微镜的结构
光学放大系统 目镜 物镜 光源 wk.baidu.com光镜
组成
照明系统
聚光镜
滤光片
3 显微镜的几个基本概念
3.1 光源：能发射光波的物体。 可见光频率范围：7.5×1014 - 3.9×1014 Hz。 真空中对应的波长范围：390nm – 760nm 相应光色：紫、蓝、青、绿、黄、橙、红
3.2分辨率(鉴别距离)：显微镜能分辨的最小距离，用 D表示。显微镜的鉴别距离越小，分辨率越高。 D=0.61λ / n*sin D：分辨率 λ :光波的波长 N:介质折射率 α :物 镜镜口角 3.3孔径角：由标本上一点发出的进入物镜最边缘光线 L和进入物镜中心光线OA之间的夹角称为孔径角。 3.4数值孔径：令N· A = n*sin , 叫物镜的数值孔 径。 数值孔径与显微镜的分辨率有密切关系，越短， NA越大，分辨率越高。
物镜数值孔径
3.5放大率 在显微镜下所看到的物像和实际物体 之间的大小比例叫显微镜的放大率或放 大倍数。显微镜下物像的放大主要由物 镜、镜筒长度、目镜所决定。适合的放 大倍数决定于物镜的数值孔径，一船应 为数值孔径的500――1000倍。 3.6像差
像差
球差 场曲
象散
负畸变
慧差
正畸变
3.7焦点深度 在显微镜的光轴上有一段距离范围内 物体被看得清晰。超出这段距离的物体 就模糊不清。这段距离位于显微镜焦点 的上下很小的范围之内。这段距离的上 下限叫焦点深度。
焦点深度
3.8视场数 目镜中观察到的物像的一定范围叫视 野。 显微镜的总放大率小的时候所能看到 的标本的范围大，而总放大率愈大所能 看到的标本的局部愈小。所以说视野与 显微镜的总放大率成反比。 在同一总放大率的条件下视野也可有 大小差别。这种差别决定于目镜的某些 性能。
3.9工作距离 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离。 在物镜数值孔径一定的情况下，工作距离短孔 径角则大。 数值孔径大的高倍物镜，其工作距离小。
(3)平象物镜 它们所成的影象基本上是平的，象场弯曲很小，不会发 生视野中心与边缘不能同时准焦的现象，因此对目视观察及 显微摄影都极为方便。平象物镜由于将弯曲的影象展平，在 同样放大倍数下它成的影象比用一般物镜要大一点。在平象 物镜的金属外框上，刻有Flanachr、 planapo、 plan 等字样。
普通光学显微镜原理与使用
青岛九中 生物实验室
主要内容
显微镜的发展 显微镜的光学原理 显微镜的几个基本概念 显微镜的结构 显微镜的使用 显微镜的维护

要知道的几个重要的分辨率
人眼：0.2mm/250mm 光学显微镜：0.2um 电子显微镜：0.2nm

1.显微镜的发展
机械和支架系统
4.1物镜 物镜(objective)是光学显微镜成像系统中 决定其分辨率或叫分辨本领的最关键部件。 (1)消色差物镜(achromat) 色差校正使可见光中红光和蓝光聚焦于一 点，而黄绿光则聚焦于另一点。能够消除光谱 中红光和蓝光所形成的色差。这种物镜与目镜 配用时可达到消色差物镜所要求的光学性能。 (2)复消色差物镜(apochromat) 是性能最高的物镜。能消除可视光中黄、红、 蓝即包括几乎所有谱线在成像过程中所造成的 色差。