显微镜的基本结构

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水平 焦平面
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4）场曲(Curvature of Field)

一个垂直于光轴的发光面，由于面上各 点到光轴的距离都不尽相同，即使是每 个都能产生一个清晰的像点，但整个像 面会构成一个曲面。这种像差称为像面 弯曲或场曲。
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5）畸变(Distortion)

畸变是由于透镜在成像过程中对较大的物 体各处的放大率不同而造成的像的形状改 变。
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(2)中倍物镜：由两组双胶合物 镜组成(称为李斯特物镜)，放 大率为5～25X，数值孔径为 0.15～0.40，如图(b)。 (3)高倍物镜：由一个前片和两 组双胶合物镜组成(称为阿米 西物镜)，放大率为25~65 X， 数值孔径为0.35～0.85，如图 (c)。
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(4)浸液(高倍)物镜：其结构 更为复杂，在高倍物镜的前 片镜和中组镜之间加了一个 正弯月形透镜。物镜使用时 前片必须浸在油或水里，放 大率为90~100X，数值孔径 为1.2～1.5， 如图(d)。
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六．滤光器（即滤色片）
1、使用滤色片的作用： 有利于提高像的衬度和鉴别率。 2、普通滤光片的材料： 普通的滤光片是用有色玻璃制作而成， 在彩色摄影中起色温转换或色彩补偿作用； 在黑白摄影时，使用反差滤光片可使标本色 调对比度增强或减弱。
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常用的配套滤光片有：
(1) 蓝色色温转换滤光片：用来把光源 的色温由3200K转换成日光型彩色底片 所需的5500K色温； (2) 绿色滤光片：用来增强相差观察 方法中成像的反差，或者以黑白底片 作显微照相时，可以提高片成像的反 差；
聚光镜应有与物镜相同或稍大的数值 孔径。 1）对小数值孔径的低倍物镜，可用 一块凹面镜作为聚光镜。 2）对物镜数值孔径较大时，聚光镜 需由多片透镜组成。
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3）在柯拉照明的高倍显微镜中， 应采用消色差聚光镜系统，其光 学结构几乎与高倍物镜一样，只 是焦距长一些，使光束能通过载 物玻璃照亮标本。当需要对视场 光阑成较好的像时，必须采用消 球差、消色差聚光器。
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2）彗差(broom aberration)
彗差的概念：轴外物点发出的宽 阔光束，经透镜成像后，不再交 于一点，而是形成一种状如彗星 的亮斑，称为彗形像差，简称彗 差。 彗差形成的原因：近光轴外的点 光源发出的光束，经过透镜的中 央和边缘部分后在垂直于光轴的 同一成像平面上也不能交于同一 个像点。离光轴越近的像会聚越 好，亮度越大，亮点越小。
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The 3 Classes of Objectives
Chromatic and Mono-Chromatic Corrections
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E.D. Salmon
2．物镜的识别
物镜的特征参数通常刻 于镜头的外壳面，如图 所示。图中，(a)为10倍 物镜，数值孔径为0.25， 机械筒长为160mm，所 用盖玻片为0.17mm；

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可变光栏又叫光圈或虹彩光栏，装于聚 光镜的下方，由十余块金属薄片组成， 中央的通光孔呈圆形，移动可变光栏的 把手，可以任意调节通光孔的大小。
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聚光器的主要参数：

聚光器的主要参数是数值孔径。但它的 数值孔径是可变的---受可变光栏控制。 当光栏孔开大时，数值孔径增大。反之， 则变小。通常刻在聚光器外壳上的数字 是它的数值孔径的最大值，可随光栏的 关小而任意变小，以便与不同数值孔径 的物镜相匹配。

彗差和球差往往混在一起，只有当轴上物点消除时， 才能明显地观察轴外物点的彗差。 18
轴
光轴
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3）像散(Astigmatism)
扭转透镜，使物光束在倾 斜度比较大的条件下入射， 则产生像散现象。 由于物点离主轴较远时， 发出的光束经透镜折射后， 不再交于一点，而是会聚 在与画面垂直方向的前后 两个位置上。 透镜像散随透镜形状、光 阑位置而异，可以用正、 负透镜适当组合而消除。
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3．柯拉照明

柯拉照明可以 解决临界照明 的缺点。利用 柯拉照明可使 标本A得到均 匀照明，如图 所示。
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柯拉照明的工作原理：
1）聚光镜K1将光源的光 会聚经光阑Jl及反射镜后 成像于孔径光阑J2的平面 上。 2）J2与聚光器透镜K2的 前焦点平面重合，从而 使K2射出的平行光照射 到标本A上，使标本得到 均匀照明。
3 E.D.Salmon
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显微镜的光学系统组成：

1、物镜 2、目镜 3、聚光镜 4、反光镜 5、照明光源 6、滤光片 7、载玻片和盖玻片
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显微镜的机械部件：

1、调焦系统 2、载物台 3、物镜转换器 4、底座 5、镜臂 6、镜筒
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附加装置

附加装置主要是为了满足专门用途的特 殊类型或高级显微镜性能的需要而设置 的。
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显微镜照明系统的基本要求是：

(1)光源的光谱分布最好近似于自然白光。 (2)对物体的照明需要均匀。 (3)被照明物体的照度要适中。光太强，物 体的细节不易分辨，还易损伤眼睛。光太 弱，会看不清细节。通常可通过调节电压 或可变孔径光阑的直径使物体得到适当的 照明。
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(4)光源的发热量不能过多地传递到镜头 和标本，以免造成损害。特别是观察活 标本时，过高的温度会造成活标本的死 亡。

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像差的类别：

根据像差产生的原因和条件，主要 分为： 1）球差 2）彗差 3）像散 4）场曲 5）畸变
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1）球差(Spherical Aberration )

当透镜孔径较大时，由光轴上一物点发出的光束经 球面折射后不再交于一点，这种现象叫做球面像差， 简称球差。 表示出单色平行光入射到大孔径凸透镜，经折射成 像不再会聚于一个像点，产生球差。 球差的改进：球差可以通过设置光阑而减小。
第二节、显微镜的基本结构
显微镜的基本结构包括三大部分： 1. 光学系统； 2. 机械部件； 3. 附加装置。
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显微镜基本结构如图所示：
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Modern microscope component identification
Prisms Used to Re-Direct Light In Imaging Path While Mirrors Are Used in Illumination Path
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(b) 为 100 倍 物 镜 ， 数 值 孔 径 为 1.25 ， 机械筒长和盖玻片 厚度分别为∞和 0.17mm，“油”表 示油浸物镜。对平 场、消色差或复消 色差等光学性能， 也用特定字符表示 于镜壳上。
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我国显微镜物镜系列技术参数
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Objective Specifications
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色差的类别：

1）轴向色差：同一物点不同颜色光线的 像点沿光轴的位置之差称为轴向色差又 叫做位置色差。
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色差的类别：

2）垂轴色差：由于不同色光成像大小不 一致而造成的成像缺陷称为垂轴色差， 又称为放大率色差。
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(1)消色差物镜（Achromatic objective）：
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J2是可调光阑，它的像即光 阑的边界经聚光镜后成像于 标本平面上。当改变可变视 场光阑的大小时，物平面上 的照明范围立即跟着变化， 从而可用来修正聚光器孔径， 降低散射光通量并能提高图 像反差。这种照明方式使物 平面界限清晰、照明均匀， 效果比较满意。
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聚光镜与物镜的搭配：
为使物镜的数值孔径得到充分利用，
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（四）反光镜

反光镜又叫反射镜。安装在聚光器下 面的镜臂上，它有二个反射面：一为 平面，一为凹面。可在水平和垂直两 个方向上任意偏转。它的主要作用是 改变光线的前进方向（凹面镜也有一 定的聚光作用），使光源发出的光线 射向聚光器。
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(五)显微镜的照明系统：

为了使被观测的标本得到充分而均匀的 照明，显微镜备有照明系统，通常由光 源、滤光器、聚光镜、孔径光阑、视场 光阑、聚光器等组成。
特点： 1）外壳上常有“Ach” 字样； 2 ）校正 了 轴上 点 的位 置色差（红，蓝二色）、 球 差（ 黄 绿 光） 和 正 弦 差 ， 保 持 了 齐 明 条 件。

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(2)复消色差物镜 （Apochromatic objective）：

特点： 1）透镜采用了特种玻璃或萤石等材料制作 而成，物镜的外壳上标有“Apo”字样； 2）严格地校正轴上点的位置色差（红，蓝 二色）、球差（红，蓝二色）和正弦差， 同时要求校正二级光谱（再校正绿光的位 置色差）。
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物体的照明方式分为以下几种：
反射照明; 2. 临界照明; 3. 柯拉照明。
1.
物体的各种照明方式的特点：
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1 、反射照明

初级生物显微镜的 标本是用自然光经 反射镜后照明，反 射镜分为平面镜与 凹面镜两种，前者 用于配有聚光器的 显微镜，对没有聚 光器的初级生物显 微镜，则必须用凹 面反射镜。
E.D. Salmon
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放大倍数
镜 口 率 盖 玻 片 厚 度
镜筒长度
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(二)目镜：
显微镜的目镜实质上是一 个放大镜，它用来观察被 物镜放大了的像(中间像)。 目镜的结构较物镜简单， 通常由2—6块透镜分两组 或三组组成，筒上端与眼 接触的称接目镜，下端靠 近视野的称会聚透镜或视 野透镜，有放大作用。
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(一)物镜：

物镜是显微镜的核心组成部件，它直接 决定或影响着显微镜的成像质量和光学 性能，人们常将它比喻成显微镜的心脏。
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1．物镜的种类
1)按物镜的放大倍数不同，可分 为以下几类： (1)低倍物镜：它通常由一组双胶 合透镜组成，放大率为3～6X， 数值孔径为0.04 ～ 0.15，如图(a)。
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(3)平场物镜（Plan objective ）：
在系统中加入厚弯月形透 镜可校正像面弯曲，这类 物镜称为平场物镜。 与普通物镜相比，它的主 要优点是视场显著增大， 并且工作距离也有所增长。

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Objective Classes
Achromats: corrected for chromatic aberration for red, blue
光圈
反光镜
2．临界照明

如图所示，光源发出的光线经聚光器会聚 在物平面A处，直接照亮被观察的标本。
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但由于光源经聚光器透镜所成的像是和标 本所在平面近于重合， 若光源面亮度不 均匀则影响到物面照明也不均匀，并直接 反应到观察视场内，影响观察，这是临界 照明的缺点。其优点是结构简单，光能损 失少, 常用于普通显微镜。
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2)按物镜对像差和色差的 校正程度不同，分为：
(1)消色差物镜（ACH） (2)复消色差物镜（APO） (3)平场消色差物镜（PLAN ACH） (4)平场半复消色差物镜 (5)平场复消色差物镜（ PLAN APO）
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像差和色差的概念：
物体经过透镜后，可望获得一个形状与 原物相似、颜色相同的清晰像。然而， 由于多种因素的影响，使像的形状与理 想的像总是有差别，这种差别，叫像差。 色差是指所成的像与原物在颜色上的差 别。

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在目镜的物方焦面处设置一视场光阑用 以限制物方视场大小，物镜的放大实像 就在这个光阑面上成像，光阑面上可以 安置目镜测微器或目镜指针。
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显微镜常用的目镜有：
惠更斯目镜、冉斯登目镜、补偿 目镜、平场目镜、平场补偿目镜、广 角目镜、摄影负目镜等。
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（三）聚光器
聚光器又叫集光器。安装在镜台下面， 它由聚光镜和可变光栏两个部件组成。 聚光器的作用：会聚光线，用于照亮标 本，其结构如图所示。

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(3) 浅灰色滤光片：是透光率为50%的中 性减光滤光片，可把视野的亮度减弱一 半； (4) 灰色滤光片：是透光率为25%的中性 减光滤光片，可把视野的亮度减弱75%； (5) 透光率仅为6%的中性减光滤光片， 可把视野的亮度变得相当暗，95%以上 的光都已被吸收掉。
Fluorites: chromatically corrected for red, blue; spherically corrected for 2 colors Apochromats: chromatically corrected for red, green & blue; spherically corrected for 2 colors Plan-: further corrected to provide flat field