普通光学显微镜的原理与使用
实验一 普通光学显微镜的使用和细菌形态观察
实验一普通光学显微镜的使用和细菌形态观察一、实验目的1．了解普通光学显微镜的构造和原理。
2．学习并掌握普通光学显微镜——油镜的使用方法。
3．利用油镜观察细菌的形态和构造。
二、实验原理微生物学研究用的普通光学显微镜通常有低倍物镜（16mm，10×）高倍物镜（4mm，40-45×）和油镜（1.8mm，95-100×）三种。
油镜常标有黑圈或红圈（或白圈），它是三者中放大倍数最大的。
使用油镜时，油镜与其他物镜的不同是载玻片与接物镜之间，不是隔一层空气，而是隔一层油质，称为油浸系。
这种油常选用香柏油，因香柏油的折射率n＝1.52，与玻璃基本相同。
当光线通过载玻片后，可直接通过香柏油进入物镜而不发生折射。
如果玻片与物镜之间的介质为空气，则称为干燥系；当光线通过玻片后，受到折射发生散射现象，进入物镜的光线显然减少，这样视野的照明度就减低了（图Ⅰ-1）。
图Ⅰ-1油镜的原理图Ⅰ-2 镜口角利用油镜不但能增加照明度；更主要的是能增加数值口径。
因为显微镜的放大效能由其数值孔径决定的。
所谓数值孔径，即光线投射到物镜上的最大角度（称镜口角）的一半正弦，乘上玻片与物镜间介质折射率所得的乘积，可用下列公式表示：NA=nsinθ数值孔径的大小又是衡量一台显微镜分辨力强弱的依据；分辨力是指显微镜能辨别物体两点间最小距离的能力。
可分辨两点之间的最小距离=λ/2NA＝λ/2nsinθ式中λ：所用光源波长；θ：为物镜镜口角的半数，取决于物镜的直径和工作距离。
n：玻片与物镜间介质的折射率，空气（n=1.0）、水（n=1.33）、香柏油（n=1.52）、玻璃（n=1.52）等。
nSinθ：数值孔径（NA），是决定物镜性能的最重要指标。
由上述可知若n值和α角越大则NA越大或光波波长越短，则显微镜的分辨力越大（图Ⅰ-2）。
三、实验器材1．仪器：显微镜。
2．材料：标本片（大肠杆菌、葡萄球菌、链球菌、八叠球菌、炭菌杆菌的芽孢和荚膜、细菌三形涂片），香柏油，二甲苯，擦镜纸等。
普通光学显微镜的原理
普通光学显微镜的原理
光学显微镜是一种常见的显微镜，它利用透镜和物镜放大物体，使人们可以观察微小的物体。
它的原理主要包括物镜放大和目镜放大两个方面。
首先，让我们来看物镜放大的原理。
物镜是显微镜中的主镜头，它负责将物体上的细微结构放大。
物镜的放大倍数取决于其焦距和物距的比值。
当物体放在物镜焦点附近时，物镜会形成一个实物像，这个像就是我们观察的物体放大后的样子。
物镜的放大倍数越大，我们观察到的物体就会越大。
其次，让我们来看目镜放大的原理。
目镜是用来放大物镜像的镜头，它通常由几个透镜组成。
目镜的主要作用是将物镜形成的实物像再次放大，使我们的眼睛可以看清楚。
目镜的放大倍数也取决于其焦距和物距的比值。
当我们通过目镜观察物镜形成的实物像时，目镜会再次放大这个像，使我们可以看到更加清晰的细节。
除了物镜和目镜的放大原理，光学显微镜还有一个重要的原理是调焦原理。
调焦是指通过调节物镜和目镜的位置，使物体的像能够清晰地呈现在我们的眼睛中。
在光学显微镜中，通常通过移动物镜或目镜的位置来实现调焦。
当我们观察到的像模糊时，可以通过转动调焦轮来调节物镜和目镜的位置，直到获得清晰的像。
总的来说，光学显微镜的原理主要包括物镜放大、目镜放大和调焦原理。
通过这些原理，我们可以利用光学显微镜观察微小的物体，并且可以获得清晰的像。
光学显微镜在科学研究、医学诊断和教学实验中有着广泛的应用，它的原理也为我们理解微观世界提供了重要的基础。
普通光学显微镜的原理与使用
普通光学显微镜的原理与使用
光源通常使用白炽灯或荧光灯，提供足够明亮且均匀的光源。
光线从
光源出发，通过准直器被聚焦到载物台上的样品上。
准直器主要由一个凸
透镜和一个小孔组成，可以调整光线的方向和亮度。
样品被放置在载物台上，可以通过调节载物台的高度和位置来使样品
位于物镜的焦点上。
物镜是显微镜的最重要组成部分，通常有多个镜片组
成的透镜系统。
它的主要作用是将样品上的光线放大，产生清晰的放大图像。
放大图像进入目镜，目镜通常由两个透镜组成。
目镜的作用是进一步
放大物镜所产生的图像，使得观察者可以更加清晰地看到细微结构。
常见
的目镜倍数有10倍、20倍等。
调焦系统用于调节物镜和目镜之间的距离，以获得清晰的图像。
调焦
系统通常由粗焦和细焦控制器组成。
粗焦控制器用于快速调节焦距，而细
焦控制器则用于微调焦距，以获得更加清晰的图像。
在使用光学显微镜时，首先需要放置样品在载物台上，并调整焦点使
其位于物镜的焦点上。
然后，通过观察目镜，使用调焦系统来调整焦点，
直到获得清晰的图像。
观察者可以通过调节载物台的位置，移动样品来获
得不同位置的图像。
总的来说，普通光学显微镜的原理是利用透光的光线通过物镜和目镜
对样品进行放大观察。
利用物镜的放大能力和观察者的目镜放大能力，可
以观察到微小的细胞、组织和微生物等结构。
了解并掌握光学显微镜的原
理与使用方法，对于进行生物学、医学和材料科学的研究和工作非常重要。
光学显微镜的实验原理及步骤
光学显微镜的实验原理及步骤光学显微镜（OpticalMicroscope）是一种用来观察形态特征、尺寸大小和成分组成的精密仪器，它是计算机自动化观察的基础。
光学显微镜的研究原理源于原子结构模型，是由若干普通的光学元件组合而成的，其组件包括透镜、支架、放大器、振镜和探测器。
首先，从物体表面取得光束，经过透镜系统的传输，这些光束被放大到一定的倍率，然后将其聚焦到振镜上，振镜会根据物体的尺寸和形状将光散射到振镜面上，从而将物体形象反映在放大器上。
放大器将物体形象进一步放大，放大器上的形象经探测器再次放大，然后由探测器分析该形象，并将形象转换为电信号，最终电子显微镜系统将内藏的细节显示出来，从而观察到物体的细节，完成了实验。
因此，光学显微镜的实验原理是：光束经过透镜系统被放大到一定的倍率，然后聚焦到振镜上，振镜会根据物体的尺寸和形状将光散射到振镜面上，从而将物体形象反映在放大器上，放大器将物体形象进一步放大，放大器上的形象经探测器再次放大，最终电子显微镜系统将内藏的细节显示出来，从而实现物体的观察。
实验步骤主要包括以下几个方面：1.装光学显微镜，根据所使用的设备的类型和结构，安装各种远、近视物镜、控制单元、电源和探测器等；2.据物体的形状和尺寸，调节振镜的焦距和角度，以使光束的聚焦在物体的表面上；3.放大器的倍率调节到所需的值，使物体的形象放大，然后显示出来；4.探测器检测放大器上的形象，将形象转换为电信号，并将其传输给显微镜，实现显示；5.据实验结果，对图像进行分析，记录实验结果，以作为未来实验的参考。
光学显微镜是目前用于观察物体细节的最常用仪器，它可用来检测各种材料的细节结构，比如药物的微粒、针筒的扩口、半导体材料的位错和缺陷等。
然而，光学显微镜的实验也有一定的局限性，由于其受到物体的限制，只能观察到类似的物体。
而且，由于其受到光束的限制，可以观察到的物体也有限制。
总之，光学显微镜的实验原理是通过近视物镜和放大器使光聚焦振镜上，振镜将物体形象放大显示出来，最终由探测器检测放大器上的形象，并将其转换为电信号，实现显微观察的实验。
光学显微镜的原理与应用
光学显微镜的原理与应用光学显微镜是生命科学研究中常用的基础仪器，其应用领域广泛，包括生物学、医学、材料科学、环境科学、食品科学等。
在生物学中，光学显微镜可以观察细胞、组织、器官等生命系统的形态和结构，帮助科学家研究生物学的基本规律和机理。
本文将介绍光学显微镜的原理和应用。
一、光学显微镜的原理光学显微镜利用光学原理放大物体的图像。
在光学显微镜中，光源从下方入射，通过凸透镜聚焦到样品上，然后再经过一组凸透镜放大，最终把放大后的物体图像通过目镜观察。
下面详细介绍一下光学显微镜的原理。
1.透镜的作用透镜是光学显微镜的核心部件，它的作用是把光线聚焦在样品的表面上。
光线经过透镜的时候，会偏折并聚焦到焦点上。
受到透镜的折射率和几何形状的影响，可以改变透镜的等效焦距，从而对成像进行调整。
2.物距和像距透镜的聚焦能力是有限的，当观察物体时，需要使物体与透镜的距离足够近，这个距离称作物距。
另外，透镜与物体之间的距离是一个固定值，称作成像距离。
在透镜后面的这段距离，像是被倒立的，因为光线经过透镜折射后，形成了一个倒立的图像。
只有通过物镜再次将像传递到目镜，最终形成正立的图像。
3.分辨率分辨率是光学显微镜的一个重要性能指标，代表着显微镜可以分辨物体的最小尺寸。
分辨率与波长和透镜的大小有关系。
当波长越小，分辨率越高，当透镜的大小越大，分辨率也越高。
通过提升分辨率，可以观察更小的结构和更详细的细节。
二、光学显微镜的应用由于光学显微镜的特殊性能，它被广泛应用于生命科学、材料科学、环境科学、食品科学等领域，以下介绍几个常见的应用。
1.细胞与组织结构的研究在生命科学领域中，光学显微镜被广泛应用于细胞和组织结构的研究。
通过调整透镜的大小和聚焦程度，可以观察到细胞内的细胞器和核、叶绿体、细胞壁等各种结构。
通过改变光源和对比度等参数，还可以观察到单个分子或微小的细胞结构。
2.材料科学中的观察和分析光学显微镜可以用于材料科学中的观察和分析。
实验一 普通光学显微镜的使用
实验一普通光学显微镜的使用一目的要求1．了解普通光学显微镜的各部分构造、性能和基本原理。
2．学会显微镜的正确使用方法，了解显微镜的维护和保养方法。
二显微镜的构造与成像原理（一）显微镜的构造包括机械部分和光学部分1．机械部分：镜座、镜臂、镜筒、物镜转换器、载物台、移动器、粗调节器和细调节器。
2．光学部分：目镜、物镜、聚光器、光圈、反光镜。
(二）显微镜的成像原理显微镜的放大是通过透镜来完成的，单透镜成像具有像差，影响像质。
由单透镜组合而成的透镜组相当于一个凸透镜，放大作用更好。
（三）显微镜的性能显微镜分辨能力的高低决定于光学系统的各种条件。
被观察的物体必须放大率高，而且清晰，物体放大后，能否呈现清晰的细微结构，首先取决于物镜的性能，其次为目镜和聚光镜的性能。
三实验材料1．显微镜 1 台，载玻片数片，盖玻片数片。
2．细菌、霉菌、酵母菌标本片。
3．香柏油、二甲苯、察镜纸等。
四显微镜的操作及注意事项显微镜结构精密，使用时必须细心，要按下述操作步骤进行。
正确放置显微镜→调节光照→低倍镜观察→确定目标→高倍镜观察→油镜观察→镜头的维护操作要点：1．调节光照：不带光源的显微镜，可利用灯光或自然光通过反光镜来调节光照，但不能用直射阳光，直射阳光会影响物像的清晰并刺激眼睛。
将低倍镜转入光孔，将聚光器上的虹彩光圈打开到最大位置，用左眼观察目镜中视野的亮度，转动反光镜，使视野的光照达到最明亮最均匀为止。
光线较强时，用平面反光镜，光线较弱时，用凹面反光镜。
自带光源的显微镜，可通过调节电流旋钮来调节光照强弱。
2．低倍镜观察：镜检任何标本都要养成必须先用低倍镜观察的习惯。
因为低倍镜视野较大，易于发现目标和确定检查的位置。
将标本片放置在载物台上，用标本夹夹住，移动推动器，使被观察的标本处在物镜正下方，转动粗调节旋钮，使物镜调至接近标本处，用目镜观察并同时用粗调节旋钮慢慢升起镜筒（或下降载物台），直至物像出现，再用细调节旋钮使物像清晰为止。
普通光学显微镜的使用实验报告
一、实验目的1. 掌握普通光学显微镜的使用方法；2. 了解显微镜的组成结构；3. 通过显微镜观察和比较不同材料的细胞形态和结构。
二、实验原理普通光学显微镜是利用光学原理对微小物体进行放大观察的仪器。
其基本原理是：将物体放置在物镜前方，通过物镜的放大作用，将物体成像于目镜，人眼通过目镜观察放大的图像。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：洋葱鳞片叶、酵母菌、细菌、植物叶片等；2. 实验仪器：普通光学显微镜、载玻片、盖玻片、镊子、滴管、显微镜切片、显微镜专用清洁纸等。
四、实验步骤1. 准备工作（1）清洁显微镜，确保显微镜表面干净；（2）检查显微镜的各部分是否完好，如目镜、物镜、载物台等；（3）调整显微镜的光源，确保光线充足。
2. 观察洋葱鳞片叶细胞（1）取一片洋葱鳞片叶，用镊子撕取一小块细胞组织；（2）将细胞组织置于载玻片上，用滴管滴加适量清水；（3）用盖玻片覆盖细胞组织，确保盖玻片与载玻片之间无气泡；（4）将载玻片置于显微镜载物台上，调整粗准焦螺旋，使物镜与载玻片接触；（5）缓慢旋转粗准焦螺旋，使物镜逐渐上升，直至观察到清晰的细胞图像；（6）调整细准焦螺旋，使图像更加清晰。
3. 观察酵母菌（1）取少量酵母菌，用滴管滴加适量清水；（2）将酵母菌置于载玻片上，用盖玻片覆盖；（3）重复步骤2中的观察过程。
4. 观察细菌（1）取少量细菌，用滴管滴加适量细菌培养液；（2）将细菌培养液置于载玻片上，用盖玻片覆盖；（3）重复步骤2中的观察过程。
5. 观察植物叶片（1）取一片植物叶片，用镊子撕取一小块细胞组织；（2）将细胞组织置于载玻片上，用滴管滴加适量清水；（3）将盖玻片覆盖细胞组织，确保盖玻片与载玻片之间无气泡；（4）重复步骤2中的观察过程。
五、实验结果与分析1. 观察洋葱鳞片叶细胞：在显微镜下观察到洋葱鳞片叶细胞呈长方形，细胞壁较厚，细胞质透明，细胞核较大，呈圆形。
2. 观察酵母菌：在显微镜下观察到酵母菌呈椭圆形，细胞壁较薄，细胞质透明，细胞核较大，呈圆形。
普通光学显微镜原理与使用
2.3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。
你如何分析判断视野中所见到的污物点是在目镜上? 使用显微镜观察标本．为什么—定要从低倍镜到高倍
镜再到油镜的顺序进行?
在低倍镜下已看到物像。在转换高倍镜时却直接转 换不过来，试分析可能有哪些原因?
色差校正
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。
打开光源开关，调节光强到合适大小。
转动物镜转换器，使低倍镜头正对载物台上的通光 孔。
将所要观察的玻片放在载物台上，使玻片中被观察 的部分位于通光孔的正中央。
先用低倍镜观察（4X）。观察之前，先转动粗动调 焦手轮，使载物台上升，物镜逐渐接近玻片。需要 注意，不能使物镜触及玻片，然后，通过目镜观察， 并转动粗调焦手轮，使载物台慢慢下降，直到看清 物像。
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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。
(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。
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，
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
普通光学显微镜原理与展 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
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。
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。
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。
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。
ss12**
D
爱里斑
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。
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 象散
场曲 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。
恰
能
不
能
分
能
分
辨
分
辨
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
组成
光学放大系统 照明系统
目镜 物镜 光源 折光镜
聚光镜
滤光片
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。
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
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
(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。
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。