光学显微镜的介绍
光学显微镜的基本原理
光学显微镜的基本原理
光学显微镜是一种利用透镜或物镜和目镜的组合来放大和观察微小物体的仪器。
其基本原理如下：
1. 放大原理：光学显微镜利用物镜和目镜的组合放大物体的细节。
物镜放大物体的细节，然后目镜进一步放大物镜中的影像，使得观察者可以看到更清晰的样品细节。
2. 折射原理：当光线从一种介质进入另一种介质时，会发生折射现象。
显微镜中，光线从空气中进入玻璃物镜中，再从玻璃目镜中进入空气或者观察者的眼睛中。
通过适当选择物镜和目镜的焦距，可以使光线聚焦在样品上并最终进入眼睛，形成放大的影像。
3. 分辨原理：显微镜的分辨率指的是能够分辨的两个最近物体之间的最小距离。
分辨力受到光波长的限制，显微镜通常使用可见光，其波长约为400-700纳米。
根据铺赛-瑞利准则，分
辨力取决于光学系统的数值孔径和波长，分辨力越高，能够看到的细节就越清晰。
4. 照明原理：显微镜中的样品通常需要照明才能看到。
光源（如白炽灯、LED等）发出光线，并经过准直器和滤光器的
控制，通过凸透镜产生平行光线，在物镜下方照射样品。
照明光线被样品反射、折射或透射后，通过物镜和目镜进入观察者视野。
总结起来，光学显微镜的基本原理可以归结为放大原理、折射
原理、分辨原理和照明原理。
这些原理的有效结合使得光学显微镜成为了一种广泛使用的观察和研究微小物体的工具。
光学显微镜的描述
光学显微镜的描述
光学显微镜是一种广泛应用的实验仪器，通过放大物体图像来观察细
小的物体结构和其它特性。
下面我们来详细了解一下光学显微镜的相
关特性。
一、光学显微镜的原理
光学显微镜的基本原理是利用光的折射和反射作为显微镜的成像技术，通过透镜和物镜的组合放大图像，使用户能够观察到超微小的物质。
二、光学显微镜的构造
光学显微镜由以下几部分组成：
1. 目镜：位于显微镜顶部，能够放大透过物镜的放大像。
2. 物镜：位于样品下方，是放大物体的主要透镜。
3. 反射镜：位于显微镜底部，通过折射调整光的路径。
4. 焦平面：位于目镜下方，能够体现附加功能，如摄像机。
三、光学显微镜的用途
光学显微镜被广泛应用于物理、化学、生物学和医学等领域。
它可以
快速准确地分析植物和动物的细胞结构，病理学研究，药品合成和光
学测量等领域。
总之，光学显微镜是一种重要的实验仪器，它通过透镜和物镜的组合
放大图像，能够让我们观察到微小物质的结构和特性，具有广泛的应用价值。
光学显微镜的知识
光学显微镜的知识光学显微镜是一种常见的实验室仪器，被广泛应用于生物学、医学、材料科学等领域。
它利用光学原理和透镜系统将被观察物体的细节放大，使人们能够观察到肉眼无法看到的微小结构。
光学显微镜主要由物镜、目镜、光源、台架和调焦系统等组成。
物镜是放大率最高的透镜，其焦距决定了显微镜的放大倍数。
目镜位于物镜的上方，通过它观察被放大的物体。
光源提供光线，使样品能够被照亮。
台架用于支撑整个显微镜，调焦系统则用于调节物镜和目镜的距离，以便获得清晰的观察图像。
光学显微镜的工作原理是利用透镜对光线的折射和放大效应。
当光线通过物镜时，由于物镜具有一定的焦距，光线会被聚焦在物镜焦点附近。
聚焦后的光线再经过目镜，进一步放大，并形成人眼可以看到的虚像。
这样，我们就能够清楚地看到被观察物体的细节。
在使用光学显微镜观察样品时，需要注意一些技巧。
首先，样品应该放置在显微镜的载物台上，并用夹片固定好。
接下来，通过调节焦距，使物镜与样品之间的距离合适，以便获得清晰的图像。
同时，可以通过调节光源的亮度，使样品得到适当的照明。
此外，为了获取更高的放大倍数，可以使用不同倍数的物镜和目镜组合。
光学显微镜的应用非常广泛。
在生物学领域，它被用于观察和研究细胞、组织和微生物等。
通过显微镜，科学家们可以观察到细胞的结构、功能和变化，从而深入了解生命的奥秘。
在医学领域，光学显微镜被用于诊断和治疗疾病。
例如，在组织学研究中，医生可以通过显微镜观察病变组织的细微变化，以确定疾病的类型和程度。
在材料科学领域，光学显微镜被用于研究材料的微观结构和性质。
通过观察材料的晶体结构和缺陷，科学家们可以改进材料的性能和功能。
虽然光学显微镜在科学研究和医学诊断中发挥着重要作用，但它也存在一些局限性。
首先，光学显微镜的分辨率受限于光的波长，约为200纳米。
这意味着显微镜无法观察到更小尺寸的结构。
其次，光学显微镜只能观察透明的样品，对于不透明的样品无法进行观察。
此外，由于光线的衍射效应，显微镜的图像可能存在一些模糊和畸变。
光学显微镜的实验原理
光学显微镜的实验原理
光学显微镜是一种利用光学原理观察微小物体的仪器。
它由物镜、目镜和光源组成。
其实验原理如下：
1. 光源发出的光经过准直器使光线垂直并准直进入光路。
2. 横截面为圆形的准直光束通过物镜，其中的一个面是凸面，使光线发生折射，并在焦点附近汇聚。
3. 微小待观察的物体放在物镜的焦点附近，这样物体上的光线几乎全部平行地进入物镜。
4. 物镜汇聚和放大了物体上的光线，并将它们投射到目镜中。
目镜中的光线会经过凹透镜将它们有效地延伸至无穷远处，以便使人眼看到清晰的放大影像。
5. 由于眼睛与入射光线之间有一定的夹角，所以在目镜中放大的图像将看起来比物体实际大小要大。
6. 观察者通过调节焦度，使物体放大的图像清晰可见。
通过这种光学原理，光学显微镜可以放大物体至几百倍乃至几千倍，并提供清晰的延伸图像。
它在生物学、医学、材料科学以及其他领域的研究和实验中发挥着重要的作用。
光学显微镜和电子显微镜的区别
光学显微镜和电子显微镜的区别光学显微镜和电子显微镜在许多方面都有显著的区别。
下面将从定义、工作原理、分辨率、应用领域和局限性五个方面来详细讨论这两种显微镜的区别。
一、定义光学显微镜：光学显微镜是一种利用可见光和光学透镜成像的显微观察工具，其放大倍数一般在20到2000倍之间。
电子显微镜：电子显微镜（通常简称为电镜）是一种利用电子束和电磁透镜成像的显微观察工具，其放大倍数一般在数千到数十万倍之间。
二、工作原理光学显微镜：光学显微镜的工作原理主要是基于凸透镜的成像原理。
光线通过显微镜的镜头后，由凸透镜将光线聚焦并形成物体的放大图像。
电子显微镜：电子显微镜则是利用电子枪发射电子束打到样品上，然后通过电磁透镜将电子束聚焦并形成物体的放大图像。
由于电子的波长比光子短，因此电子显微镜能够获得比光学显微镜更高的分辨率。
三、分辨率光学显微镜：由于可见光的波长限制，光学显微镜的分辨率受到限制，通常最大分辨率约为0.2微米。
电子显微镜：由于电子的波长比光子短，因此电子显微镜具有更高的分辨率。
在最佳条件下，现代电子显微镜的分辨率可以低于0.1纳米。
四、应用领域光学显微镜：光学显微镜在许多领域都有广泛的应用，如生物学、医学、地质学、化学等。
例如，生物学家可以用光学显微镜观察细胞结构，医学工作者可以用它观察病理切片。
电子显微镜：电子显微镜主要用于观察微小的物体结构，如材料科学中的晶体结构、生物学中的病毒和细菌等。
此外，电子显微镜还可以用于观察样品的内部结构，这是光学显微镜无法做到的。
五、局限性光学显微镜：虽然光学显微镜具有广泛的应用，但在观察微小物体或高分辨率成像时可能会受到限制。
此外，由于可见光的限制，光学显微镜无法观察到某些非透明样品。
电子显微镜：虽然电子显微镜具有很高的分辨率，但它需要非常昂贵的设备和专业的操作技能。
此外，由于电子束对样品的穿透能力有限，因此在对厚样品进行成像时可能会受到限制。
同时，由于电子显微镜需要真空环境工作，因此对于某些需要在自然环境条件下观察的样品（如生物活体）可能不太适用。
光学显微镜的原理和应用
光学显微镜的原理和应用1. 原理1.1 光学系统光学显微镜是一种利用光学系统放大样品细节的仪器。
它包括以下重要组件：•物镜：位于样品下方，负责收集光线并放大样品的细节。
•目镜：位于物镜上方，负责放大物镜产生的放大镜像。
•透明样品：放置在物镜下方，允许光线穿过并被放大。
•光源：提供光线照射样品。
1.2 放大机制光学显微镜利用透镜系统将光线聚焦到样品上，并通过物镜的高倍放大观察到样品的细节。
其放大机制主要包括以下几个过程：1.光线透过样品时，由于样品的折射率不同，光线会发生偏折和反射。
2.聚焦光线通过物镜后，物镜会将光线进一步放大。
3.通过目镜观察时，目镜也会放大物镜产生的镜像。
4.最终在观察者眼睛中形成比实际大小更大的图像。
2. 应用光学显微镜作为一种重要的实验工具，广泛应用于细胞生物学、药学、材料科学等领域。
以下是光学显微镜的主要应用：2.1 细胞观察光学显微镜被广泛应用于细胞学研究中，可以观察和研究细胞的形态、结构以及细胞内的各种分子和器官。
通过对细胞的观察，可以了解细胞的生理和生化过程，揭示细胞的功能和组织构成，对于研究生物学、医学等领域非常重要。
2.2 药物研发光学显微镜在药物研发过程中起着重要作用。
通过观察药物对细胞的影响，可以评估药物的疗效和毒性，为药物筛选和开发提供重要的依据。
同时，通过观察药物对细胞的作用机制，可以进一步理解药物的作用方式，为药物研发提供指导。
2.3 材料分析光学显微镜在材料科学领域中被广泛应用于材料的分析和研究。
通过观察材料的结构、形态和组成，可以评估材料的性能和质量。
同时，光学显微镜可以对材料进行表面粗糙度和缺陷的观察，为材料设计和改进提供重要的信息。
2.4 教学和科普光学显微镜是学校教学实验室和科普机构中常见的实验设备之一。
通过观察显微镜下的样品，学生们可以直观地了解各种细胞、组织和微生物的结构，并了解生命的奥秘。
通过教学和科普活动，可以提高学生和公众对生物科学的兴趣和认识，促进科学素养的提升。
光学显微镜的结构和功能
光学显微镜的结构和功能1.照明系统：光源是显微镜中的一个重要组成部分，它能够提供足够亮度的光线源以照亮样本。
常见的照明系统包括反射式和透射式两种。
反射式照明系统使用反射镜将光源产生的光线直接照射到样本上。
透射式照明系统则通过透明样本的下方通过光源照亮，使样本上的细胞组织能够反射和透射光线，从而形成图像。
2.物镜：物镜是显微镜中的一个非常重要的组成部分。
它通常由多个透镜组成，具有不同的焦距和放大倍率。
物镜接收样本反射或透射的光线，并将其放大形成一个倒立的实像。
物镜可以有不同的放大倍率，比如10X、40X、100X等，这些倍率取决于人眼能够承受的最大对焦距离和分辨率。
3.目镜：目镜是物镜和人眼之间的透镜系统，用于放大物镜形成的实像。
它通常由两个或多个透镜组成，并具有较小的放大倍率，例如10X。
目镜形成的放大倍率与物镜的倍率相乘，最终提供人眼可以看到的总体放大倍率。
4.焦平面：焦平面是光学显微镜中光线聚焦形成的平面。
当样本放置在焦平面上时，物镜能够产生一个清晰的图像。
确保样本位于焦平面上是获得清晰图像的关键。
1.放大：光学显微镜通过物镜和目镜的组合倍率，能够将样本的图像放大使其变得可见。
放大倍率取决于物镜和目镜的综合倍率。
2.分辨：光学显微镜通过控制入射光的波长，能够区分并看到样本中的细微结构。
分辨取决于入射光的波长和光学系统的性能。
3.观察和研究：光学显微镜使得研究人员能够观察和研究样本的形态、结构、组织、细胞等，从而深入了解生物学、医学、材料学等领域的细节。
4.拍摄和记录：现代光学显微镜通常配备了数码相机或摄像机，使研究人员能够拍摄和记录观察到的图像和视频。
这使得研究成果能够被更广泛地分享和分析。
总结起来，光学显微镜的结构主要由照明系统、物镜、目镜和焦平面等组成。
它的主要功能是放大、分辨、观察和研究样本，并能够拍摄和记录图像和视频。
光学显微镜在生物学、医学和材料学等领域中起着重要的作用，为人们提供了一种观察微观世界的强大工具。
七年级生物的显微镜知识点
七年级生物的显微镜知识点显微镜是现代科学研究的重要仪器之一，在生物学中也有着广泛的应用。
作为一名七年级生物学学生，了解显微镜的知识对于学生的学习来说是非常重要的。
本文将介绍七年级生物学中的一些常见显微镜知识。
一、显微镜的种类1. 光学显微镜光学显微镜是一种利用透镜组对图像进行放大的显微镜，具有简单易用、精度高等特点。
在生物学中，光学显微镜主要用于观察细胞、细胞器和组织等微小结构。
2. 电子显微镜电子显微镜是一种利用电子束对样品进行成像的显微镜，能够观察到更小的微观结构，如细胞内蛋白质、细胞核以及细菌等。
二、显微镜的使用方法1. 调节光源在使用光学显微镜时，需要先调节光源。
可以调节光源的亮度、方向和颜色等属性来获得更好的观察效果。
2. 调节镜头调节镜头是一项非常重要的步骤，需要根据所观察的物体的大小和形状来选择不同的放大倍数，并调节焦距和对焦。
3. 将样品置于载物片上在使用显微镜观察样品时，需要将样品置于载物片上，使用取样夹夹住载物片，以避免样品移动和移位。
4. 转动镜头和调节对象此时需要将样品镜头上的目镜对准样品，然后通过转动镜头以及调节对象（即细动螺旋）来使样品在视野内变得清晰，根据需要适当地调节样品的位置。
三、显微镜的使用注意事项1. 不要触摸镜头在使用显微镜时，不要直接触摸镜头，应该使用专业的平头钳或清洁布来擦拭镜头上的灰尘和污渍。
2. 不要超出放大倍数的范围对于光学显微镜来说，如果超出了其最大放大倍数，就会损失清晰度和观察效果，因此在使用时不要超出其规定范围。
3. 不要使用显微镜观察有害样品最后需要注意的是，在使用显微镜时不要观察有害物质和挥发性物质，以免对人体造成伤害。
综上所述，显微镜在生物学中具有重要的作用，掌握显微镜的使用方法和相关知识可以提高学生对微观世界的认识和理解，为学生在生物学领域的学习和研究提供了有力的工具和支持。
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三.显微镜一些成像原理
3.2 相差成象
必需调节光阑的亮环和相板的环状圈重 合对齐，才能发挥相差显微镜的效能。 否则直射光或衍射光的光路紊乱，应被 吸收的光不能吸收，该推迟相位的光波 不能推迟，就失去了相差显微镜的作用。 Fig.7 相差显微镜原理示意图
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三.显微镜一些成像原理
3.1 阿贝成象
Fig.32 阿贝成象原理示意图
Fig.6 三种空间滤波器 Leiting Pan, Nankai University
三.显微镜一些成像原理
3.2 相差成象
人的眼睛能够识别明与暗之差（光的强度）和颜色 不同（光的波长不同），但难以识别差别小的无色 的透明物体。 光对无色透明物体（相位物体）并不引起明、暗和 颜色的变化，而只产生所谓的相位差。可是这种相 位差不能用肉眼识别，也就看不见这种相位物体了。 相差显微镜利用阿贝成像原理，把相位信息转化为 振幅信息，是观察透明物体的关键。
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一.背景简介
1.2显微镜类别 光学显微镜
倒（正置）置显微镜 体视显微镜 金相显微镜 偏光显微镜 相差显微镜 干涉显微镜 微分干涉对比显微镜（DIC) 倒置（正置）荧光显微镜 数码显微镜 Leiting Pan, Nankai University
Fig.4 显微镜 光路示意图
A'' B '' AB
L1
A' B '
L2
观察者
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二.显微镜相关参数
2.1显微镜分辨能力
Fig.5 改变数值孔 径示意图
R
0.61 0.61 NA n sin 2
普通光线的波长为400~700nm，因此显微镜分辨力数值 0.2μm左右，人眼的在明视距离分辨力是0.2mm，所以一般显 微镜设计的最大放大倍数通常为1000X。
Introduction to Optical Microscopy
The Speaker: Leiting Pan The Tutor: Jingjun Xu
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内容
一.背景简介 二.显微镜相关参数 三.显微镜一些成像原理 四.荧光显微镜
五.激光扫描共聚焦显微镜（LSCM)
三.显微镜一些成像原理
3.3 微分干涉差成像（DIC）
组成：有四个特殊的光学组件-偏振器（polarizer）、DIC棱 镜、DIC滑行器和检偏器（analyzer）。
原理：微分干涉相衬差成像是利用特制的渥拉斯顿棱镜来分 解光束。分裂出来的光束的振动方向相互垂直且强度相等， 光束分别在距离很近的两点上通过被检物体，由于标本的厚 度和折射率不同，引起了两束光发生了光程差，在相位上略 有差别。调节DIC滑行器的纵行微调来改变光程差，光程差可 改变影像的亮度。检偏器将两束垂直的光波组合成具有相同 偏振面的两束光，从而使二者发生干涉，使标本的细微结构 呈现出正或负的投影形象。由于两光束的裂距极小（小于显 微镜分辨率），而不出现重影现像，使图像呈现出立体的三 维感觉。
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三.显微镜一些成像原理
3.1 阿贝成象
阿贝成像原理: 物是一系列不同空间频率的集合.入射光经物 平面发生夫琅和费衍射,在透镜焦面(频谱面)上形成一系列衍 射光斑,各衍射光斑发出的球面次波在相面上相干叠加,形成 像。 阿贝成像原理将成像过程分为两步:第一步“分频”;第二步 “合成”。 由阿贝的观点来看：许多成像光学仪器就是一个低通滤波器, 物平面包含从低频到高频的信息,透镜口径限制了高频信息通 过,只许一定的低频通过,因此,丢失了高频信息的光束再合成, 图象的细节变模糊. 孔径越大,丢失的信息越少,图象越清晰. 意义：用频谱语言来描述信息,它启发人们用改造频谱的方法 来改造信息。
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二.显微镜相关参数
2.4 显微镜参数视场数/视场直径 观察显微镜时，所看到的明亮的圆形范围叫视场 。 视场直径也称视场宽度，是指在显微镜下看到的圆形视 场内所能容纳被检物体的实际范围。视场直径愈大，愈 便于观察。 F=FN/β ，F-视场直径，FN-视场数（Field Number）， β-物镜放大率。 蔡司视场数是23mm ，用100X的物镜，其视场数是 23mm/100＝0.23mm，就是说把一个0.23mm的线段放 在显微镜下观察，线段两端正好在视野边缘。
电子显微镜
扫描隧道显微镜（STM） 扫描电子显微镜（SEM） （反射） 透射电子显微镜（TEM） 发射式电子显微镜
一.背景简介
1.2显微镜类别
Fig.1 正置显微镜
Fig.2 倒置显微镜
Fig.3 体视显微镜
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二.显微镜相关参数
2.1 显微镜光学原理
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二.显微镜相关参数
2.3显微镜焦深 焦点深度的简称，即在使用显微镜时，当焦点对准 某一物体时，不仅位于该点平面上的各点都可以看 清楚，而且在此平面的上下一定厚度内，也能看得 清楚，这个清楚部分的厚度就是焦深。 焦深与物镜的数值孔径及分辨率成反比，物镜低倍 到高倍切换再调焦，反之则不用。
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二.显微镜相关参数
2.6显微镜物镜
1.色差（Chromatic aberration):光的波长不同 ，所以在通过透镜时的折射率 也不同，这样物方一个点，在像方则可能形成一个色斑。光学系统最主要的功能 就是消色差.单色光不产生色差。 2.球差(Spherical aberration)：球差是轴上点的单色相差，是由于透镜的球形 表面造成的。球差造成的结果是，一个点成像后，不再是个亮点，而是一个中间 亮边缘逐渐模糊的亮斑，从而影响成像质量。 3.慧差(Coma)：慧差属轴外点的单色像差。轴外物点以大孔径光束成像时，发出 的光束通过透镜后，不再相交一点，则光点的像便会得到如豆点状，型如慧星， 故称“慧差”。 4.像散（Astigmatism）：像散也是影响清晰度的轴外点单色像差。当视场很大 时，边缘上的物点离光轴远，光束倾斜大，经透镜后则引起像散。象散使原来的 物点在成象后变成两个分离并且相互垂直的短线。 5.场曲（Curvature of field）：场曲又称“像场弯曲”。当透镜存在场曲时， 整个光束的交点不与理想像点重合，虽然在每个特定点都能得到清晰的像点，但 整个像平面则是一个曲面。 6.畸变（Distortion）除场曲外，都影响象的清晰度。畸变是另一种性质的相差， 光束的同心性不受到破坏。因此，不影响象的清晰度，但使象与原物体比，在形 状上造成失真。
三.显微镜一些成像原理
3.2 相差成象
切片不能太厚，一般以5-10μm为宜。 光线透过标本后发生折射，偏离了原来 的光路，同时被延迟了1/4λ（波长）， 如果再增加或减少1/4λ，则光程差变为 1/2λ，两束光合轴后干涉加强，振幅增 大或减下，提高反差。 A+相板：将直射光推迟1/4λ，两组光波 合轴后光波相加，振幅加大，标本结构 比周围介质更加变亮，形成亮反差（或 称负反差）。 B+相板：将衍射光推迟1/4λ，两组光线 合轴后光波相减，振幅变小，形成暗反 Fig.8 1953年诺贝尔物理 差（或称正反差），结构比周围介质更 学奖得主荷兰人泽尔尼克 加变暗。 Leiting Pan, Nankai University
Leitin
2.6显微镜物镜 1.消色差物镜（Achromatic objective）：校正了轴 上红，蓝二色点的位置色差、黄绿光球差。 2.复消色差物镜（Apochromatic objective）：校正 红、绿、蓝三色光的色差，校正红、蓝两色光的球差。 3.半复消色差物镜（Semi apochromatic objective） 校正红、蓝两色光的球差和色差。 4.平视场物镜（Plan objective ）：视场平坦，校正 场曲的缺陷，提高视场边缘成像质量的目的。 5. 单色物镜：紫外物镜 6. 特种物镜：相衬物镜，长工作距离物镜。
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二.显微镜相关参数
2.5 显微镜参数工作距离/覆盖差
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。镜检时，被检物体应处在物镜的一倍至二倍焦距之间。 因此，它与焦距是两个概念，平时习惯所说的调焦，实际上是 调节工作距离。 显微镜的光学系统也包括盖玻片在内。由于盖玻片的厚度不标 准，光线从盖玻片进入空气产生折射后的光路发生了改变，从 而产生了相差，这就是覆盖差。覆盖差的产生影响了显微镜的 成响质量。 数值孔径越大的物镜，工具距离越短，对盖玻片厚度有一定的 要求。国际上规定，盖玻片的标准厚度为0.17mm，许可范围 在0.16-0.18mm，在物镜的制造上已将此厚度范围的相差计算 在内。物镜外壳上标的0.17，即表明该物镜所要求的盖玻片的 厚度。
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一.背景简介
1.1显微镜发展史
1590年，荷兰和意大利的眼镜制造者已经造出类似显微镜的放大仪器。 1610年前后，意大利的伽利略和德国的开普勒在研究望远镜的同时， 改变物镜和目镜之间的距离，得出合理的显微镜光路结构。 1673～1677年期间，列文胡克制成单组元放大镜式的高倍显微镜。 19世纪，高质量消色差浸液物镜的出现，使显微镜观察微细结构的能 力大为提高。 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，他为此在1953年获得了诺贝 尔物理学奖。 19世纪20年代，恩斯特· 鲁斯卡用电子代替光制作了一个显微镜，能 够把实物放大17倍，他获得了1986年诺贝尔奖的物理奖，现在可得 到百万倍的放大，