光学仪器结构分析
基本助视光学仪器的基本原理和结构
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简述光学显微镜的结构组成
简述光学显微镜的结构组成光学显微镜是一种利用透镜和光学原理来放大细微物体的仪器。
它由多个主要部分组成，每个部分都有特定的功能，共同协作来实现对样品的放大观察。
下面将对光学显微镜的结构组成进行简述。
1. 物镜物镜是光学显微镜的主要放大部分，它位于镜筒的底部。
物镜是由多个透镜组成的复合透镜系统，它的主要功能是将样品上的光线汇聚到焦平面上，使得样品的细节能够被放大和观察。
物镜通常有多个放大倍数可供选择，常见的有4倍、10倍、40倍和100倍等。
2. 目镜目镜是光学显微镜的观察部分，位于镜筒的顶部。
它通常由一个或多个透镜组成，用来放大物镜焦平面上的像，使其能够被人眼观察到。
目镜一般具有10倍的放大倍数，这也是为什么我们常说一个显微镜的放大倍数是物镜倍数乘以目镜倍数的原因。
3. 镜筒镜筒是光学显微镜的主要支架，用来支持和固定物镜和目镜。
它通常由金属或塑料制成，具有一定的刚性和稳定性。
镜筒的内部空间是为物镜和目镜提供足够的装配空间，并通过焦平面调节机构来控制物镜和目镜的位置。
4. 准直器准直器是用来调节光线的方向和路径的部分。
它通常由一个或多个透镜组成，放置在物镜和目镜之间。
准直器的主要功能是使光线通过样品时保持平行，以确保观察到的图像清晰和稳定。
5. 台架台架是光学显微镜的底部支撑部分，用来支持整个显微镜的重量。
它通常由金属或塑料制成，具有一定的稳定性和平衡性。
台架上还配备了可调节的螺丝杆，用来调节和平衡显微镜的水平和垂直位置，以便观察者能够获得舒适的观察角度。
6. 焦平面调节机构焦平面调节机构是用来调节物镜和目镜之间的距离，以实现对样品的清晰观察。
它通常由一个或多个齿轮和螺旋装置组成，通过旋转或移动来改变物镜和目镜的相对位置。
这样可以使焦点从样品表面移动到样品内部，以便观察不同深度的细节。
7. 光源光源是用来照明样品的部分，它通常位于样品下方。
常见的光源有白炽灯、荧光灯和LED等。
光源通过准直器和物镜将光线聚焦到样品上，使样品上的细节能够被放大和观察。
光学显微镜基本构造
光学显微镜是一种常见的实验室仪器，主要用于观察微小物体的形态、结构和性质。
它由多个部件组成，包括光源、物镜、目镜、调焦机构、机械部件和附件等。
下面将对光学显微镜的主要组成构造进行详细介绍。
一、光源光源是光学显微镜的重要组成部分，它提供了光线，使得样品能够被观察。
常见的光源有白炽灯、卤素灯和LED灯等。
白炽灯是传统的光源，它的优点是亮度高，但缺点是寿命短，需要频繁更换。
卤素灯是一种升级版的白炽灯，寿命更长，亮度更高。
LED灯是一种新型的光源，它的优点是寿命长、亮度高、能耗低，但价格相对较高。
光源通常位于显微镜底部，通过镜筒内的反射镜将光线反射到样品上方。
二、物镜物镜是光学显微镜的核心部件之一，它负责将样品的光学信息聚焦到显微镜的眼睛部位。
物镜通常由多个透镜组成，透镜的数量和种类不同，可以使得光线的折射角度不同，从而实现对样品的不同放大倍数。
常见的物镜有4X、10X、40X、100X等，其中4X表示物镜的放大倍数为4倍。
物镜的放大倍数越高，对样品的细节和结构的解析度就越高，但视野和透光率就越低。
三、目镜目镜是光学显微镜的另一个核心部件，它负责将物镜聚焦的光线再次聚焦到观察者的眼睛上，使得观察者能够看到样品的放大图像。
目镜通常由两个或多个透镜组成，也可以使用棱镜来反转和放大图像。
目镜的放大倍数通常为10X，也有一些高倍目镜，如20X、25X等。
目镜的放大倍数越高，观察者看到的图像就越大，但视野也会相应减小。
四、调焦机构调焦机构是光学显微镜的一个重要部分，它负责调节物镜和样品之间的距离，以获得清晰的图像。
调焦机构通常由粗调焦和细调焦两个部分组成。
粗调焦通过移动物镜或样品台来调节距离，以快速调整焦距。
细调焦通过微调螺旋或旋钮来调整焦距，以获得更加精细的调节。
调焦机构还可以通过限制样品台的移动范围来防止样品移动或损坏。
五、机械部件机械部件是光学显微镜的支撑结构，包括底座、支架、臂和样品台等。
底座是显微镜的主体部分，支撑着所有的部件。
普通光学显微镜结构组成及其作用
普通光学显微镜结构组成及其作用1. 物镜（Objective lens）：物镜是显微镜的主要放大部分，它位于物体和图像之间。
物镜的作用是放大目标物体并使其对焦在视野中。
物镜通常有高倍、低倍和油浸物镜等不同类型，可提供不同的放大倍数和视野大小。
物镜的放大倍数越大，对物镜的制作要求也越高。
2. 目镜（Eyepiece）：目镜是观察者所看到的第一层光学元件，通常位于显微镜的顶部。
它用于进一步放大物镜形成的图像以便观察。
目镜的放大倍数标记在它的背面，通常为10倍或20倍。
3. 杆架（Body tube）：杆架是一个管状结构，通过它可以使光线从物镜传递到目镜。
它还提供了稳定的结构支撑。
4. 旋转阶梯（Nosepiece）：旋转阶梯通常位于杆架的顶部，用于安装多个不同倍数的物镜。
通过旋转阶梯，可以轻松地切换不同物镜，以获取所需的放大倍数。
5. 对焦机构（Coarse and fine focus controls）：对焦机构位于显微镜的侧边或底部，用于调整物镜和目镜的相对位置从而实现对物体的对焦。
粗对焦旋钮用于快速调整焦点，而细对焦旋钮则用于精确对焦。
6. 虚光源（Illumination）：虚光源位于显微镜的底部，它通过透过物镜来照亮样本。
虚光源通常是一个有可调强度的透明盘，也可以是一个装有白色LED灯的光学系统。
7. 台板（Stage）：台板是一个扁平的平台，在其中放置待观察的样本。
台板通常有可移动的手动控制装置，使得可以准确移动样本在视野中的位置。
除了以上主要部分，普通光学显微镜通常还包括以下附件和功能：a. 透视镜（Diaphragm）：透视镜被用来控制入射光的强度和角度。
它可以调整光线的强度和方向，以获得理想的观察条件。
b.等高装置（Condenser）：等高装置用于调整入射光的聚焦，以获得更清晰的图像。
c. 显微镜镜头（Ocular lens）：显微镜镜头用于连接目镜和眼睛。
它可以调整视野的大小，以适应不同观察者的需求。
工程光学1实验指导书(2014修改)
实验仪器简介一、光具座1、仪器结构及测量原理光具座结构如图1－1所示，它由平行光管（1）、透镜夹持器（2）、测量显微镜（3）及带有刻度尺的导轨（4）组成。
图1—1 光具座结构示意图（1）平行光管常用的平行光管物镜焦距有550mm、1000mm和2000mm等。
在平行光管物镜物方焦平面上有一可更换的分划板，分划板经平行光管成像为一无限远物体，作为测量标记。
常用的分划板有图1－2所示的用于测量焦距用的玻罗板，图1—3所示的检测光学系统分辨率的鉴别率板和检验成像质量的星点板等。
图1—2 玻罗板图1—3 分辨率板（2）测量显微镜测量显微镜是用来测量经被测物镜所成的像（或物体）大小的。
它由物镜和测微目镜组成，物镜是可以更换的（根据被测物的大小可以更换不同放大倍率的物镜）。
测微目镜是用来读取测量数值的，其结构如图1—4所示。
图1—4 测微目镜结构图测微目镜由目镜（1）、固定分划板（2）、活动分划板（3）和测微读数鼓轮（4）四部分组成。
测量原理是：读数鼓轮每旋转一圈（即测微螺杆移动一个螺距）活动分划板上刻线移动量为固定分划板刻线的一个格。
测量时，首先旋转读数鼓轮使活动分划板上十字叉丝瞄准被测物体起始位置，由活动分划板双刻线在固定分划板刻线位置读取毫米数（整数），再从读数鼓轮读取小数，然后再次旋转读数鼓轮使活动分划板上十字叉丝瞄准被测物体终止位置，继续读取数据，两次读数之差即为被测物体大小。
2、仪器技术指标（1）550mm光具座①平行光管物镜名义焦距ƒ′＝550 mm通光口径D＝ 55 mm相对孔径 1:10②平行光管物镜物方焦平面上分划板玻罗板刻线间距：1、2、4、10、20mm星点板十字线分划板鉴别率板Ⅱ号、Ⅲ号③测量显微镜物镜：1倍测微目镜：分划板格值1mm测微鼓轮格值0.01 mm（2）GJZ—1型光具座①平行光管物镜名义焦距ƒ′＝1000 mm 实测焦距ƒ′＝997.47 mm 通光口径D＝100 mm相对孔径 1:10②平行光管物镜物方焦平面上分划板玻罗板刻线间距：1、2、4、10、20mm星点板星点直径：0.005 mm、0.008 mm、0.01 mm十字线分划板刻度范围±20′，格值10″鉴别率板1、2、3、4、5号③测量显微镜物镜： 1 倍NA = 0.0752.5倍NA = 0.0810 倍NA = 0.25测微目镜：分划板格值1mm测微鼓轮格值0.005 mm被测物镜最大口径Φ80 mm被测物镜焦距范围±500 mm（3）CXW—1型光具座①平行光管物镜（复消色差）名义焦距ƒ′＝2000 mm 实测焦距ƒ′＝1973.9 mm 通光口径D＝150 mm相对孔径1:13.3②平行光管物镜物方焦平面上分划板玻罗板刻线间距：1、2、4、10、20、40mm星点板星点直径：0.005 mm、0.008 mm、0.01 mm十字线分划板刻度范围±20′，格值10″鉴别率板1、2、3、4、5号③测量显微镜物镜：0.25倍NA = 0.0150.5倍NA = 0.031 倍NA = 0.0752.5倍NA = 0.0810 倍NA = 0.25测微目镜：分划板格值1mm测微鼓轮格值0.01 mm测量显微镜偏摆角度± 40°测量显微镜横向移动量25 mm 测微鼓轮格值0.01 mm测量显微镜高度升降范围± 5 mm被测物镜最大口径Φ130 mm被测物镜焦距范围±1200 mm3、仪器调整与操作（1）根据测量项目选择平行光管物镜物方焦平面上分划板。
光学仪器结构分析
0°
ZC
ZA
A
C
270°
90 °
180°
水平线
B 铅 垂 线
C
经纬仪根据读数方式的不同，分为: 光学经纬仪和电子经纬仪
其中光学经纬仪按精度从高精度到低精度分：
DJ07,DJ1,DJ2,DJ6,DJ30等 经纬仪是测量任务中用于测量角度的精密测量仪 器，可以用于测量角度、工程放样以及粗略的距离
（2）对中
使水平度盘中心与地面点标志中心在同一铅垂线上 要求： 3mm
C
A
A.垂球对中
将垂球挂于连接螺旋下，调节垂球线长度，
待垂球静止后观察垂球尖与地面站点的偏移量。
偏移量较大，则移动架腿使垂球落于测站点上； 偏移量较小，根据垂球尖偏离站点的位臵在架 头上移动仪器，直至垂球尖精确对准测站点为 止。 （1）脚架头上移动仪器进行对中； （2）旋转脚螺旋进行整平； （3）反复（1）、（2）两步。
B
B
B.光学对中
通过光学对中器目镜、物镜调焦，眼睛通过对中器观察测
站点，同时两手移动任意两只架腿使测站点标志的影象位于对 中器中心圈内，此后可伸缩任意两只架腿使圆水准器气泡大致 居中。再转动脚螺旋精确整平仪器，并松开连接螺旋，在架头 上稍微平移仪器使其精确对中。结合仪器整平，反复进行多次，
即可完成。
二、仪器和工具 DJ6经纬仪1台，标尺1把，三脚架1副，伞1把。
三、流程： 光学对中器初步对中整平——精确对中和整平—— 瞄准目标——读数 四、注意事项 （1）目标不能瞄错，并尽量瞄准目标下端。 （2）眼睛微微左右移动，检查有无视差，如果有， 转动物镜对光螺旋予以消除。
光学经纬仪的结构分析
光路结构
270 0
光学显微镜的基本结构
光学显微镜的基本结构
光学显微镜是利用光学原理观察微小物体的一种仪器，其基本结构包括以下部分：
1. 物镜：位于光学显微镜底部，是放大观察物体的镜头。
物镜包括多个镜片组成的复合镜头，可提供不同倍数的放大。
2. 目镜：位于光学显微镜顶部，是观察者眼睛所接触的镜头。
目镜通常包含放大镜片来增加观察清晰度。
3. 杆件：连接物镜和目镜的部分，支撑整个显微镜结构。
4. 细调焦：用来微调镜头与样本之间的距离，以获得清晰的图像。
细调焦机制通常通过操纵物镜的位置来完成。
5. 粗调焦：用来对整体焦距做粗略调节，以使物镜与样本保持适当的距离。
粗调焦通常通过上下移动物镜来完成。
6. 场光源：位于样本底部的光源，用来照亮样本。
常用的场光源包括白炽灯、LED灯等。
7. 反射镜/分光镜：位于光学显微镜底部，用来引导光线进入物镜。
8. 机械台/样本台：用来放置样本的平台，通常具有可调节的高度和移动性，以便观察不同位置的样本。
9. 眼镜梁：连接目镜并用于放置观察者的眼镜梁。
10. 显微镜支架：支撑整个显微镜结构的框架。
11. 光路导向元件：包括镜片、棱镜和透镜等，用于调整光线的走向和聚焦。
以上是光学显微镜的基本结构，不同类型的光学显微镜可能有不同的细节结构，但基本原理和核心部件大致相同。
普通光学显微镜的结构及使用
普通光学显微镜的结构及使用方法一、显微镜的构造显微镜是一种复杂的光学仪器。
它是医学实验常用工具之一，其作用是将观察的标本放大，以便观察和分析。
一般光学显微镜包括机械装置和光学系统两大部分，如图1-1所示。
（一）机械装置1. 镜座：位于最底部的构造，为整个显微镜的基座，用以支持着整个镜体，起稳固作用。
2. 镜柱：为垂直于镜座上的短柱，用以支持镜臂。
3. 镜臂：为支持镜筒和镜台的呈弓形结构的部分，是取用显微镜时握拿的部分。
镜筒直立式光镜在镜臂与其下方的镜柱之间有一倾斜关节，可使镜筒向后倾斜一定角度以方便观察，但使用时倾斜角度不应超过45°，否则显微镜由于重心偏移容易翻ss倒。
4. 调节器：也称调焦螺旋，为调节焦距的装置，位于镜臂的上端（镜筒直立式光镜）或下端（镜筒倾斜式光镜），分粗调节器 (粗准焦螺旋）和细调节器（细准焦螺旋）两种。
粗准焦螺旋可使镜筒或镜台作较快或较大幅度的升降，能迅速调节好焦距,适于低倍镜观察时调焦。
细准焦螺旋可使镜筒或镜台缓慢或较小幅度地升降，使用于在低倍镜下用粗准焦螺旋找到物体后，在高倍镜和油镜下进行焦距的精细调节，藉以对物体不同层次、深度的结构做细致地观察。
5. 镜筒：位于镜臂的前方，它是一个齿状脊板与调节器相接的圆筒状结构，上端装载目镜，下端连接物镜转换器。
根据镜筒的数目,光镜可分为单筒式和双筒式。
单筒光镜又分为直立式和倾斜式两种,镜筒直立式光镜的目镜与物镜的光轴在同一直线上,而镜筒倾斜式光镜的目镜与物镜的中心线互成45°角,在镜筒中装有使光线转折45°的棱镜；双筒式光镜的镜筒均为倾斜式的。
6.转换器：又称旋转盘，位于镜筒下端的一个可旋转的凹形圆盘上，一般装有2～4个放大倍数不同的物镜。
旋转它就可以转换物镜。
旋转盘边缘有一定卡，当旋至物镜和镜筒成直线时，就发出“咔”的响声，这时方可观察玻片标本。
7. 载物台：也称镜台,是位于镜臂下面的平台，用以承放玻片标本。
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三、流程： 光学对中器初步对中整平——精确对中和整平—— 瞄准目标——读数 四、注意事项 （1）目标不能瞄错，并尽量瞄准目标下端。 （2）眼睛微微左右移动，检查有无视差，如果有， 转动物镜对光螺旋予以消除。
光学经纬仪的结构分析
光路结构
B
B
B.光学对中
通过光学对中器目镜、物镜调焦，眼睛通过对中器观察测
站点，同时两手移动任意两只架腿使测站点标志的影象位于对 中器中心圈内，此后可伸缩任意两只架腿使圆水准器气泡大致 居中。再转动脚螺旋精确整平仪器，并松开连接螺旋，在架头 上稍微平移仪器使其精确对中。结合仪器整平，反复进行多次，
即可完成。
一、水平角(horizontal angle) 定义
从空间一点出发的两条空间 直线在水平投影面上的夹角 范围：顺时针00~3600
水平度盘(horizontal circle)
A B
C
a a c
b
c
ab
二.竖直角(vertical angle)定义
在同一竖直面内，瞄准目标的视线与水平视线的夹角 其范围：=-90º ～90º ，仰角为正，俯角为负。
光学仪器结构分析
经纬仪的认识、使用与结构分析
课程目标：
1.了解J6型光学经纬仪的工作原理和基本构造 2.熟悉经纬仪各部件的名称和功能 3.初步掌握仪器的使用方法 4.熟练完成仪器的拆的仪器
测量工作的基本内容：距离、高程、角度
角度测量概念
角度测量(angle observation)包括： 水平角(horizontal angle)测量 竖直角(vertical angle)测量
测取。
最初的发明由于绘制海图的需求，现已广泛地使 用于各项工程建设的测量上。
光学经纬仪(Optical Theodolite)的使用
一、DJ6经纬仪的构造
1、照准部(alidade) 2、水平度盘(horizontal circle) 3、基座(tribrach)
DJ6经纬仪结构图
垂直度盘 照 准 水平轴 轴 支 架 水平度盘 支 架 照 准 部 读数显微镜
270 0
顺时针0360刻度； 水平度盘与照准部相互脱离；
90
180
改变度盘位臵，要使用度盘变换手轮或复测扳手。
3.基座(tribrach)
脚螺旋用于整平仪器
二、J6经纬仪读数方法
（1）分微尺的分划值为 1ˊ，估读到0.1ˊ(6")。 （2）“H”——水平度盘
读数， “V”——竖直
机 座
垂 直 轴
三 脚 架
1.照准部(Alidade)
照准部(水平)制动、微动 望远镜(竖直)制动、微动 圆水准器 水准管 望远镜
目镜调焦，物镜调焦 粗瞄准器，十字丝
望远镜十字丝
读数显微镜 竖直度盘 光学对点器 复测扳手或度盘变换器
光学瞄准器
读数显微镜管 读数显微目镜
望远镜物镜
望远镜 调焦手轮 望远镜目镜
2）根据气泡位臵运用法则，对向旋转脚螺旋1、2； 3）转动仪器900，运用法则，旋转脚螺旋3； 4）架头上移动仪器，精确对中； 5) 脚螺旋精平；
6) 反复（4）、（5）两步。
（4）经纬仪的瞄准
步骤：粗瞄—制动—调焦—微动精瞄。
(示范)
注意：瞄准时，尽量瞄准目标下部。
调焦
——使目标成像于十字丝分划板上
天顶 A
0°
ZC
ZA
A
C
270°
90 °
180°
水平线
B 铅 垂 线
C
经纬仪根据读数方式的不同，分为: 光学经纬仪和电子经纬仪
其中光学经纬仪按精度从高精度到低精度分：
DJ07,DJ1,DJ2,DJ6,DJ30等 经纬仪是测量任务中用于测量角度的精密测量仪 器，可以用于测量角度、工程放样以及粗略的距离
竖直读盘 反光镜 测微轮
换像手轮
四、DJ2的读数方法
一般采用对径重合读数法——转动测微轮，使
上下分划线精确重合后读数。
精 度较高，常 用于国家三、 四等三角测 量和精密工 程测量。
五、经纬仪的使用步骤
（1）安臵仪器
首先打开三脚架，安臵三脚架要求高度适中、架 头尽量水平并牢固稳妥；然后取出仪器，用中心连接 螺旋将经纬仪固定在三脚架上；调节脚螺旋至标准位 臵。
度盘读数。 73
水平度盘读数： 0 730424
1
测微装臵与使用
度、分值－直接读出 秒值－估读 例： 水平角读数 213°01′24″
Hz
垂直角读数
95°55′30 ″
V
三、J2光学经纬仪的构造
如图与J6相比，增加了： 1、测微轮——读数时，对径分划线影像符合。 2、换像手轮——水平读数和竖直读数间的互换。 3、竖直读盘反光镜——竖直读数时反光。
移动，则调焦不正确，此现象称为存在视差。若存在视差， 将对角度测量产生影响，应重新进行物镜和目镜调焦，消除 视差。
像平面 像平面 十字丝平面 像平面 十字丝平面 十字丝平面
b
c
a a c b
a
基本技能训练
一、实训目的和要求 （1）了解DJ6经纬仪的构造，认识经纬仪各主 要部件的名称和作用； （2）初步掌握经纬仪的对中、整平、瞄准与读 书视窗中读数的方法； （3）测定地面两点间角度。
（1）大致水平大致对中 眼睛看着对中器，拖动三脚架两个脚，使仪器大致对中, 并保持“架头”大致水平。 （2）伸缩脚架粗平 根据气泡位臵，伸缩三脚架两个脚，使圆水准气泡居中。
（3）脚螺旋精平——左手大拇指法则
3
3
1
2
1
2
气泡居中，1、2等高
气泡居中，3与1、2等高
1）转动仪器，使水准管与脚螺旋1、2连线平行；
（2）对中
使水平度盘中心与地面点标志中心在同一铅垂线上 要求： 3mm
C
A
A.垂球对中
将垂球挂于连接螺旋下，调节垂球线长度，
待垂球静止后观察垂球尖与地面站点的偏移量。
偏移量较大，则移动架腿使垂球落于测站点上； 偏移量较小，根据垂球尖偏离站点的位臵在架 头上移动仪器，直至垂球尖精确对准测站点为 止。 （1）脚架头上移动仪器进行对中； （2）旋转脚螺旋进行整平； （3）反复（1）、（2）两步。
望远镜制动 手轮 望远镜垂直 微动手轮 望远镜水平微 动手轮 光学对点器
正镜观测外观
J6经纬仪的安平装臵水准器有管水准器和圆水准器两种
管水准器（水准管） ——用于精确整平经纬仪
H O H
圆水准器
——用于粗略整平经纬仪
0
2mm
2.水平度盘(horizontal circle)
水平度盘由光学玻璃制成
目镜调焦：使目标影像连同十字丝分划所成虚像一起成
像于 人眼明视距离处。
调焦方法：望远镜对向背景明亮处，旋转目镜调焦螺
旋，使十字丝最黑；照准目标后，旋转物镜调焦螺旋，使 目标影像最为清晰。
视差：目标影像与十字丝不重合，当观察位臵发生变化时，
两者之间产生的相对移动现象。
消除视差：眼睛在目镜处微微晃动，若十字丝与目标相对