光学设计报告——显微镜
光学显微镜研究报告
光学显微镜研究报告光学显微镜是目前应用最广泛的显微镜之一，主要用于观察和研究生物、材料和纳米级物质的形态、结构、组分等性质。
本文将从光学显微镜的基本原理、样品制备、观察技巧以及应用研究等方面进行综述。
一、光学显微镜的基本原理光学显微镜是利用光学透镜、光源和物镜等装置对样品进行放大的显微镜。
其基本原理是在光路中按照一定次序安排透镜和孔径限制装置，使得被观察物体的像可以放大到人眼能够识别的大小。
在显微镜系统中，物镜是决定放大倍数的重要部分，目前常用的物镜有20x、40x、60x、100x等不同倍数。
二、样品制备在使用光学显微镜前应对样品进行适当的制备处理。
生物样品的制备过程包括固定、切片、染色等步骤，材料交叉切割后进行腐蚀、抛光、镀膜等处理，纳米级样品则需要通过先进的图像处理方法进行处理。
样品处理的目的是将样品的结构和组成清晰地呈现在显微镜的视野中，以便进行观察和分析。
三、观察技巧在实际观察过程中，应注意以下几点技巧：1、调节光源：合适的光源对物镜的放大倍数和清晰度有着很大的影响，应根据不同的样品和特定的观察需求调节光源的明暗度和角度。
2、调节焦距：样品和物镜的距离与样品离物镜的焦距是观察清晰度的最核心问题，调节样品和物镜的距离是观察显微图像的一个必须掌握的技巧。
3、样品取样：正确的样品取样可以减少观察过程中的噪声和损伤，从而提高观察的准确性和精度。
四、应用研究光学显微镜广泛应用于生物医药、材料科学和纳米材料等领域。
在生物医药领域，显微镜可以用来观察细胞结构、细胞进化和生物分子的结构本质；在材料科学领域，显微镜可以用来探测材料的微观形貌、表面形态和物相组成；在纳米材料领域，显微镜可以用来观察材料的粒度和形态，进而推断材料的结构和性质，为纳米材料研究提供基础支撑。
光学显微技术实验报告
一、实验目的1. 了解光学显微镜的基本构造和原理；2. 掌握光学显微镜的使用方法和操作技巧；3. 学习观察和记录细胞、组织等微观结构；4. 提高实验操作能力和观察能力。
二、实验原理光学显微镜是利用光学原理，通过放大物体微小结构的一种仪器。
它由光源、物镜、目镜、载物台等部分组成。
当物体置于载物台上时，物镜将物体放大成实像，目镜再将实像放大成虚像，从而观察到物体的微观结构。
三、实验器材1. 光学显微镜一台；2. 显微镜载物台；3. 显微镜物镜、目镜；4. 细胞或组织样本；5. 显微镜油；6. 纸、笔、放大镜。
四、实验步骤1. 显微镜调试：打开显微镜电源，调整光源亮度，确保视野明亮；2. 物镜、目镜安装：将物镜和目镜安装在显微镜上，确保对准；3. 载物台调整：将载物台调整至适当高度，确保样本与物镜距离合适；4. 油镜使用：在样本上滴一滴显微镜油，确保样本与物镜接触；5. 观察样本：通过调节物镜和目镜，观察样本的微观结构；6. 记录观察结果：使用放大镜、纸和笔记录观察到的细胞、组织等微观结构；7. 清理显微镜：实验结束后，用酒精棉擦拭显微镜，确保显微镜清洁。
五、实验结果与分析1. 观察到细胞核、细胞质、细胞膜等细胞结构；2. 观察到组织中的血管、细胞间隙等微观结构；3. 通过实验，掌握了光学显微镜的使用方法和操作技巧；4. 提高了实验操作能力和观察能力。
六、实验总结本次实验通过观察细胞、组织等微观结构，了解了光学显微镜的基本构造和原理，掌握了光学显微镜的使用方法和操作技巧。
在实验过程中，我们学会了如何调整显微镜，如何观察和记录微观结构，提高了实验操作能力和观察能力。
同时，我们也认识到光学显微镜在生物学、医学等领域的广泛应用，为今后的学习和研究奠定了基础。
七、实验注意事项1. 操作显微镜时，注意手部清洁，避免污染显微镜；2. 调整显微镜时，动作要轻柔，避免损坏显微镜；3. 使用油镜时，确保样本与物镜接触，避免产生气泡；4. 观察样本时，注意观察角度和距离，确保观察到清晰的图像；5. 实验结束后，及时清理显微镜，确保显微镜清洁。
用zemax设计光学显微镜_光学系统设计实验报告
课 程 设 计20011 年 06 月 25日设计题目 学 号专业班级 指导教师学生姓名 测量显微镜光学系统设计实验报告光学显微镜设计根据学号得到自己设计内容的数据要求：1.目镜放大率10(即焦距25）2.目镜最后一面到物面距离1103.对准精度1.2微米按照实验步骤，先计算好外形尺寸。
然后根据数据要求选取目镜与物镜。
我先做物镜。
因为这个镜片比较少。
按物镜放大率选好物镜后，将参数输入。
简单优化，得到比较接近自己要求的物镜。
然后做目镜，同样的做法，这个按照焦距选目镜，将参数输入。
将曲率半径设为可变量，调入默认的优化函数进行优化。
发现“优化不了”，所有参数均没有变化。
而且发现把光源放在“焦点”位置，目镜出射的不是平行光。
我百思不得其解。
开始认为镜头库的参数可能有问题。
最后我问老师，老师解释，那个所谓的“焦点”其实不是焦点，我错误的把“焦点”到目镜第一个面的距离当成了焦距。
这个目镜是有一定厚度的，不能简单等效成薄透镜。
焦点到节点的距离才是焦距。
经过老师指点后，我尝试调节光源到目镜第一面的距离，想得到出射平行光，从而找到焦点。
但这个寻找是很费力气的，事倍功半。
老师建议我把目镜的参数倒着顺序输入参数。
然后用平行光入射，然后可以轻松找到焦点。
但是，按照这个方法，倒着输入参数，把光源放在无限远的地方（平行光入射），发现光线是发散的。
不解。
还是按照原来的方法。
把光源放在目镜焦点上，尽量使之出射平行光。
然后把它与优化好的物镜拼接起来。
后来，加入理想透镜（会聚平行光线），加以优化。
还有一个问题，就是选物镜的时候，发现放大倍率符合了自己的需求，但工作距离与共轭距，不符合自己的要求。
这个问题在课堂上问过老师，后来经老师指点，通过总体缩放解决。
物镜参数及优化函数物镜（未缩放）物镜ray 物镜点列图物镜参数物镜各窗口目镜镜片参数目镜2D光路（未缩放）物镜各参数物镜加理想透镜优化物镜加理想透镜优化（ray）物镜加理想透镜优化（spt）显微镜显微镜光路及总体长度显微镜各参数显微镜加理想透镜，光线会聚（layout）显微镜加理想透镜（ray）显微镜加理想透镜（spt）显微镜加理想透镜（参数情况）总的来说这次实验，还是还是比较成功的。
光学显微镜的原理,构造及使用实验报告
实验报告：光学显微镜的原理，构造及使用一、实验目的1.了解光学显微镜的基本原理和构造；2.掌握使用光学显微镜观察样品的方法。
二、实验器材1.光学显微镜；2.载玻片；3.盖玻片；4.荧光素钠溶液；5.酒精。
三、实验原理光学显微镜是利用物体对光线的折射和反射作用来放大物体影像的一种仪器。
其基本原理为：当平行光线射到物体表面时，一部分光线被物体吸收，一部分光线被反射或折射，这些光线经过透镜的折射后汇聚到一点上，形成物体的倒立实像。
通过目镜和物镜的组合，可以使这个倒立实像在屏幕上得到清晰的放大图像。
光学显微镜主要由以下部分组成：物镜、目镜、反光镜、光源和调焦机构等。
其中，物镜是用于放大物体影像的主要元件，通常有多个不同倍数的物镜可供选择。
目镜则用于将物镜所成的放大图像进一步放大，并通过眼睛观察。
反光镜则用于将透过物镜和目镜的光线聚焦到屏幕上，以便观察。
光源则是用来提供照明的光源，常用的有白炽灯和氙气灯等。
调焦机构则用于调节物镜和目镜之间的距离，以获得清晰的放大图像。
四、实验步骤1.准备样品：取一块透明的载玻片，在其表面涂上一层荧光素钠溶液(浓度为0.1%),然后用盖玻片覆盖在上面，使其密封。
2.安装显微镜：将载玻片放置在显微镜底座上，调整好光源和调焦机构的位置，使样品能够被清晰地观察到。
3.观察样品：通过目镜观察载玻片上的荧光素钠溶液，可以看到其中的微小颗粒状物质在显微镜下呈现出明显的结构特征。
4.清洗样品：用酒精擦拭载玻片和盖玻片，以去除荧光素钠溶液残留物。
五、实验结果与分析通过本次实验，我们成功地观察到了荧光素钠溶液中的微小颗粒状物质的结构特征，这表明了光学显微镜作为一种高分辨率的成像仪器在科学研究中的重要性。
同时，我们也了解到了光学显微镜的基本原理和构造，以及如何正确地使用它进行观察。
光学显微镜的使用实验报告
光学显微镜的使用实验报告光学显微镜的使用实验报告引言：光学显微镜是一种广泛应用于生物学、医学、材料科学等领域的重要工具。
通过光学显微镜，我们可以观察微小物体的细节结构，了解其形态、组织和功能。
本实验旨在探究光学显微镜的使用方法和技巧，以及观察不同样本时的注意事项。
实验步骤：1. 准备工作在进行实验前，我们首先需要检查显微镜的工作状态。
确保显微镜的光源正常，镜头清洁无污迹，并调整好目镜和物镜的焦距。
2. 样本制备选择合适的样本进行观察。
可以使用显微镜载玻片将样本固定在载玻片上，并滴加一滴显微镜油，以增强镜头与样本之间的接触。
3. 调整目镜将样本载玻片放置在显微镜的载物台上，并将目镜调整到最佳观察位置。
通过调节目镜的焦距，使得观察到的图像清晰可见。
4. 选择物镜根据所需的放大倍数，选择合适的物镜。
较低倍数的物镜适合观察较大的样本结构，而较高倍数的物镜则适合观察细小的细胞结构。
5. 调整物镜将选择好的物镜插入显微镜的物镜孔中，并通过旋转物镜转盘将物镜调整到最佳位置。
同时，通过调节焦距轮，使得样本图像再次清晰可见。
6. 观察样本通过调节显微镜的焦距，我们可以逐渐放大样本的细节。
可以使用显微镜的调焦手轮，或者通过移动载物台来调整焦距。
同时，可以通过旋转物镜转盘来切换不同的物镜，以获得不同放大倍数下的观察效果。
7. 记录观察结果在观察样本的过程中，我们可以使用目镜上的刻度尺来测量样本的大小。
同时，可以使用显微镜上的摄像头将观察到的图像记录下来，以便后续分析和研究。
注意事项：1. 在使用显微镜时，需要注意避免镜头表面的指纹和污渍，以免影响观察效果。
可以使用特制的镜头纸轻轻擦拭镜头表面。
2. 在调整焦距时，应该缓慢移动调焦手轮或载物台，避免快速转动导致样本移位或显微镜晃动。
3. 在更换物镜时，需要小心操作，避免物镜与样本或载物台的碰撞，以免损坏显微镜的零件。
4. 在观察样本时，应该保持耐心，并细心观察样本的不同区域。
显微镜系统设计实验报告
光学系统设计实验报告设计题目：测量显微镜光学系统专业班级：光信息08-1班学生姓名：学号：指导老师：一实验目的1.了解光学系统设计的基本步骤，学会基本外形尺寸的计算。
2.熟悉ZEMAX软件的操作，了解操作要领，学会应用基本的相差评价函数并进行优化。
二、实验器材ZEMAX软件、相关实验指导书三、设计要求1）设计说明书和镜头文件。
镜头文件包括物镜镜头文件、目镜镜头文件和光学系统镜头文件。
2）部分技术参数选择：①目镜放大率10②沿光轴,目镜最后一面到物面沿光轴的几何距离280毫米③对工件实边缘的对准精度为2.2微米④其它参数自定3）其他要求①视场大小自定，尽可能大些，一般达到商用仪器的一半。
②可以不加棱镜。
如加棱镜，折转角大小自定。
棱镜可以按照等效玻璃板处理。
③可以对物镜和目镜进行整体优化或独立优化。
④可以加上CCD。
四、具体设计1.系统结构设计思路1)系统结构框图物体经物镜所成的放大的实像与分划板重合，两者一同经目镜成一放大的虚像。
棱镜的型式为斯米特屋脊棱镜，它能使系统成正像，并且使光路转折45°角，以便于观察和瞄准（此处可以不加设计）。
为避免景深影响瞄准精度，物镜系统采用物方远心光路，即孔径光阑位于物镜像方焦面上。
（图1 显微镜系统结构图）2)等效光路原理图（图2 显微镜无光轴偏转的等效光路图）2.外形尺寸计算1)首先绘出光学系统的等效光路原理图。
如图所示，首先将棱镜作为等效空气平板处理。
2)求实际放大率。
系统的有效放大率由系统的瞄准精度决定。
用米字形虚线瞄准被测件轮廓，得系统有效放大率 由于工具显微镜一般要求有较大的工作距和物方线视场，又要求共轭距不能太长，因而工具显微镜的实际放大率和物镜的放大率均不宜过大。
取实际放大率为 3)求数值孔径 4)求物镜和目镜的放大率 目镜的放大率 物镜的放大率 5)求目镜的焦距⨯-=Γ30102.02.21.500055.061.061.0 nsinU ≈⨯⨯===δλk NA 3-=ΓΓ=e β⨯=Γ10e mm f ee 25250=Γ='⨯≥⨯=≥Γ222.21.55.725.72δk6)求视场光阑（分划板）的直径D ，考虑到像质及物方线视场的大小，取视场光阑的直径 7)求物方线视场的大小 8)求共轭距(存在等效空气平板)且有 9)求物镜的焦距 由高斯公式10)求物镜的通光口径D 物和孔径光阑直径D 孔 11)求斯米特屋脊棱镜的各尺寸(此次不设计) 3.光学部件的结构形式 1）显微镜物镜的光学性能参数主要性能参数是：数值孔径，垂轴放大率，视场。
光学显微物镜设计实验报告
光学显微物镜设计实验报告引言光学显微物镜是一种常见的光学仪器，在生物学、医学、材料科学等领域有着广泛的应用。
物镜的设计对于显微镜成像质量至关重要。
本实验旨在设计并制作一种光学显微物镜，通过实验验证其成像质量。
实验原理根据常见的成像理论，物镜的主要参数包括放大倍数、焦距和工作距离。
放大倍数越大，显微镜的分辨率越高；焦距和工作距离则直接影响显微镜的使用方便性和成像质量。
本实验的物镜采用一种透镜组合的方式设计，由凸透镜和凹透镜组成。
首先根据要求的放大倍数以及物镜的工作距离，选择合适的凸透镜和凹透镜，将它们以一定的距离串联在一起。
然后，通过调节透镜的位置和角度，使得透镜组合的焦距达到所需要的数值。
实验步骤1. 根据放大倍数和工作距离的要求，选择一种合适的凸透镜和凹透镜。
2. 将凸透镜放置在光学轴上，距离物镜焦点位置一定的距离，并固定好。
3. 将凹透镜放置距离凸透镜一定距离的位置上，并使其与凸透镜之间的距离与两者焦距的和等于工作距离。
4. 调节两个透镜的角度和位置，使得透镜组合的焦距达到实验要求。
5. 制作完成的物镜进行光学性能测试。
实验结果将物镜制作完成后，我们进行了光学性能测试。
首先，使用标准目标进行测试，观察成像质量和放大倍数。
结果显示，物镜能够清晰地分辨出目标上的小细节，并且放大倍数达到了实验要求。
然后，我们进行了分辨率测试。
通过观察显微镜图像中的细线，我们测量了物镜的分辨率。
实验结果表明，物镜的分辨率达到了预期的数值，满足了实际应用的需求。
最后，我们对物镜进行了工作距离测试。
实验结果显示，物镜的工作距离符合设计要求，并且使用起来非常方便。
总结本实验通过设计和制作一种光学显微物镜，验证了其成像质量和工作距离。
实验结果表明，物镜的成像质量和性能满足了实际应用的需求，具有较高的分辨率和放大倍数。
通过本实验，我们进一步了解了光学显微物镜的设计原理和制作方法，为今后的相关研究提供了基础。
参考文献（列出实验过程中使用的参考文献）。
光学显微镜的实验报告
一、实验目的1. 了解光学显微镜的构造和原理，掌握其操作方法。
2. 通过观察不同类型的细胞和细胞器，加深对生物学知识的理解。
3. 培养实验操作技能和观察能力。
二、实验原理光学显微镜是利用光学原理对微小物体进行放大的仪器。
通过显微镜，我们可以观察到肉眼无法看到的细胞、细胞器等微小结构。
光学显微镜的成像原理是利用透镜将物体放大，使其在目镜中形成清晰的像。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：洋葱鳞片叶、口腔上皮细胞、口腔黏膜细胞、红细胞、酵母菌等。
2. 实验仪器：光学显微镜、载玻片、盖玻片、镊子、滴管、显微镜油、酒精、擦镜纸等。
四、实验步骤1. 清洁显微镜，检查各部件是否完好。
2. 在载玻片上滴一滴生理盐水，将洋葱鳞片叶或口腔上皮细胞等材料用镊子夹起，放入生理盐水中。
3. 用盖玻片轻轻覆盖在材料上，避免产生气泡。
4. 将载玻片放在显微镜载物台上，调整载物台高度，使材料位于视野中央。
5. 选择合适的物镜，调节粗准焦螺旋，使物镜与载玻片之间保持适当距离。
6. 转动转换器，选择低倍物镜，转动粗准焦螺旋，使视野中出现清晰的物体像。
7. 调节细准焦螺旋，使物体像更加清晰。
8. 观察不同类型的细胞和细胞器，记录观察结果。
9. 使用擦镜纸清洁显微镜镜头。
五、实验结果与分析1. 洋葱鳞片叶细胞：细胞呈长方形，细胞壁明显，细胞质均匀，细胞核位于细胞中央。
2. 口腔上皮细胞：细胞呈扁平状，细胞质透明，细胞核位于细胞中央。
3. 口腔黏膜细胞：细胞呈圆形，细胞质透明，细胞核位于细胞中央。
4. 红细胞：呈圆形，无细胞核，细胞质呈红色。
5. 酵母菌：呈圆形或椭圆形，细胞质透明，细胞核位于细胞中央。
通过观察不同类型的细胞和细胞器，我们可以加深对细胞结构、细胞功能和生物学知识的理解。
例如，洋葱鳞片叶细胞和口腔上皮细胞都是真核细胞，具有细胞壁、细胞质和细胞核等结构；红细胞是红细胞，无细胞核，具有运输氧气和二氧化碳的功能。
六、实验总结本次实验使我们了解了光学显微镜的构造和原理，掌握了其操作方法。
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光学课程设计报告
姓名：***
学号：********
学院：仪器科学光电信息工程学院
班级：光信2班
指导老师：***
设计任务要求
设计题目：显微镜设计
要求：
目镜: 放大率19倍
物镜：放大率6倍
共轭距150mm
中间像直径大于6mm
课程要求
熟悉ZEMAX的基本操作
完成《ZEMAX练习内容.docx》内容
按照给定参数，设计显微目镜、物镜，并组合。
完成课程设计报告
物镜
一、物镜系统选择
按照参数，从《光学仪器设计手册-显微物镜.doc》中选取编号4-03号物镜。
该结构有如下特征：
1、放大率为-5，接近目标值-6。
2、采用对称结构，可以有效降低加工难度和成本。
物镜镜头如图：
将该物镜的镜头数据输入到新建LDE表格中。
根据条件，系统物面空间NA设为0.26，便于目镜的选择制作。
视场数据选用如图所示：
二、物镜优化分析
先把各个面曲率半径设为可变，确定默认优化函数PMAG为6倍后开始优化。
物镜镜头共轭距改为150mm，要进行镜头缩放。
1、优化结果分析
镜头结构：
物镜数据优化表格：
该物镜镜头同时替换了玻璃，进行了锤形优化使镜头SPT图显示更好。
SPT图：
通过数据可以看出，优化结果还可以。
我们还可以从多个图分析该镜头的优化程度，接下来呈现多个优化结果。
MTF图：
系统信息图：
通过该系统信息图可知Image Space NA 是0.04483145，这就是所需匹配目镜的物间空间NA，
目镜
一、目镜系统选择
1、目镜要求：
放大率 19
物空间NA 0.04483145
目镜焦距 13.158mm
根据目镜目标参数，选择镜头型号规格如图所示：
输入到ZEMAX表格中。
2、优化过程
注意PARAXIAL的最后要设为23mm，眼睛镜头到像面（视网膜面）的最适距离。
各曲率半径设为变量，玻璃镜头设为替换(进行自动优化和锤形优化）。
默认目标函数改为EFFL（13.158）。
优化过程中镜头要反转，反复的调节back foal length，使它接近目镜的EFFL.
二、目镜优化分析
优化后的目镜结构：SPT图：
MTF图：
组合一、组合状态
合并后数据如下：
光路结构图如下：
调节物像高度使中间像高直径大于6mm
二、像质评价
组合镜头SPT图：
对SPT图数据分析：
73*近轴放大率（12.7）/{（30.68/2）^2+[(21.468+19.932+19.239)/3]^2}大约等于37。
该显微镜总放大率是6*19=114.艾里斑满足要求。
组合系统信息：
心得体会
通过ZEMAX的学习，觉得这款软件挺难学的，操作比较复杂。
单个镜头设计或许还好，但是组合起来挺麻烦的，同时考虑2个镜头数值孔径匹配。
还有数据分析计算，什么样的优化结果才符合要求。
我不知道我的显微镜实际做出来效果怎么样。
2个星期的学习，我真的花了很长时间去做，牺牲了很多休息时间，但我觉得还是值得的，同时我也得到老师和同学的帮助，我要感谢他们的帮助和指导。
通过这次设计，还是收获颇多的。
我体会到设计者的艰辛，也体会到最后成功的喜悦。