显微镜结构及其原理

s / N . A. s 0.5 / N . A.
1、视角放大率－显微镜放大本领
tan w ' tan w
物镜 y Fo F 目镜 Fe 眼 睛
250 y ' ' o e y xa - x2 '
’
o
y’
y' 250 x2 ' 250 o , e y f e ' x2 '- xa fe '
例题－显微镜
例题2、一显微镜的光学筒长为150mm,
如果物镜的焦距为20mm，目镜的视放 大率为12.5×,求： (1) 总的视放大率； (2) 系统的焦距； (3) 如果物镜的数值孔径为0.1，问该视 放大率是否在适用范围内? (4) 物体到物镜之间的距离。
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作业－显微镜
视角放大率的要求:
线度正好等于显微镜分辨极限的物体放大后 对眼睛的视角为2’~4’ 0.5 / NA 2' 4' 500NA 1000NA 250
物镜有四种，即－4×、－10×、－40×和－100× 目镜有三种，即5×，10×和15×
3、显微镜成像特点－显微镜放大本领
(1) 有高的放大率； (2) 眼睛和像的位置 y Fo Fo 适度，适于使用； ’ (3) 通过调换物镜和 目镜可以改变显微镜 y ’ 的视角分辨率，扩展 显微镜的使用范围；
一、基本结构－显微镜
1、结构
y
物镜 目镜 F Fe F 眼 睛
2、几个概念
光学筒长：目镜和物镜 之间的光学间隔D。
Fo
’
o
机械筒长：从显微镜的镜筒中抽出目镜和物镜，留下的 镜筒的长度，其值一般为160~190mm。我国为160mm。
目镜的工作距离：目镜的物方焦平面到目镜的第一个几 何面的距离。 镜目距：自目镜最后一个折射面到出瞳的距离。
H L sin j
2
d
2、像面照度公式－显微镜聚光本领
出瞳
设显微光学系统的基本亮 度为L0，则像面的照度为
Image
U’ d
H i L0 (n' sin U ' ) 1 2 2 L0 (n sin U )
2

例题－显微镜
例题1、 用两个焦距都是50mm的正透
镜组成一个10倍的显微镜，问物镜的 倍率、目镜的倍率以及物镜和目镜之 间的间隔各为多少?
y’
D
y1 ’
’
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
e
xa
二、光束限制－显微镜
孔径光阑：因物镜而异。 单组低倍物镜，其镜框即为孔径光阑； 多组透镜构成的复杂物镜，或者以最后一组 透镜框作为孔径光阑，或者在物镜的像方焦平 面上或附近设置专门的孔径光阑。 视场光阑：通常设置在物镜的像平面上。 入窗和入瞳重合，可以保证消除渐晕。 视场光阑的大小等于物面的视场可见范围与 物镜的垂轴放大率的乘积。
三、分辨本领－显微镜
1、分辨率
显微镜刚好能够分辨的物 出 瞳 平面上两点的最小距离。 D’
s' q0
d
2、表示
s'
U
A’
s 0.61 /( n sin U ) 0.61 / N . A.
’
N.A. (Numeric aperture) 称为数值孔径。
不发光物体被别的光源照明: 斜照明:
1、9-4 2、9-5
x1’ -x2’
y
D
y1 ’
- Fe ’ w’
xa
w
250 x1 ' 250 250 o e fe ' fo ' - fo ' fe ' / D f'
25cm
2、有效视角放大率－显微镜放大本领
使用显微镜要求:
(1)、显微镜光学系统的性能得到充分的利用; (2)、没有赝像;
物镜 目镜 Fe F 眼 睛
e
D
y1 ’
’
xa
-x2’
(4) 物镜成实像，可以在物镜的实物面上设置分划 板，可以对物的线度进行测量； (5) 通过目镜的离焦，可以将微小物体二次成放大 的实像进行显示或记录。
1、光度学基本概念－显微镜聚光本领
(1)光源的辐射通量(P)：单位时间的辐射能量。 (2)光源的光通量(P)：单位时间的视觉辐射能量。 (3)光源的光辐出度(M): 单位面积在半空间的光通量。 (4)光源的发光强度(I)：单位立体角的光通量。 (5)光源的光亮度(L)：单位面积单位立体角的光通量。 (6)物面的照度(H)：单位面积接受到的光通量。 (7)辐射亮度定理： 光学系统各面上亮度满足L/n2=const. 物面 L (8)扩展源的照度： j