光学显微镜工作原理

1. 1. 引言

2. 2. 显微镜基本原理

3. 3. 显微镜图像质量

4. 4. 显微技术的类型

5. 5. 荧光显微技术

6. 6. 光学显微镜的组成部件

7. 7. 了解更多信息

8. 8. 阅读所有物理学类文章

自十六世纪末发明以来，光学显微镜加深了我们对基础生物

学、生物医学研究、医疗诊断和材料科学的认识。光学显微镜

最多可将物体放大1000倍，以展现其微观细节。如今，这项

技术已远远超出罗伯特?虎克和列文虎克(Antoni van Leeuwenhoek)所发明的第一台显微镜的水平。人类研发的特

殊技术和光学设备可以揭示出活细胞的结构和生化机能。显微

镜甚至已进入数字时代，利用电荷耦合器件(CCD)和数码相

机来捕捉图像。然而，这些高级显微镜的基本原理却与您生平

第一节生物课上用过的学生显微镜非常相似。洋葱皮细胞(200倍)

光学显微镜工作原理

光学显微镜的工作原理与折射望远镜极为相似，仅有一些细微的差别。下面让我们简单地了解

一下望远镜的工作原理。

望远镜要从昏暗、遥远的物体上采集大量光线，因此需要巨大的物镜，以尽可能多采集一些光

线并使物体看起来更加明亮。物镜很大，因而物体的图像会出现在一段距离之外的焦点位置，

这就是为何望远镜比显微镜长得多的原因。望远镜的目镜随后放大图像，使物体就像在您眼前

一样。

普通学生光学显微镜的示意图，显示各个部件和光路

与望远镜相反，显微镜必须从距离很近、范围极小、厚度极薄且明亮清晰的样本上采集光线。因此显微镜不需要巨大的物镜。相反，显微镜的物镜很小，而且呈球形，这就意味着显微镜两侧的焦距都要短得多。物镜将物体的图像对焦在显微镜镜筒内的不远处。随后图像由第二个透镜放大，这个透镜称为接目镜或目镜，使物体如同在您眼前一般。

望远镜和显微镜之间另一个主要区别在于，显微镜带有光源和聚光器。聚光器是一种透镜系统，用于将光源的光线聚焦到样本上的一个微小而明亮的点，即物镜检查的同一区域。显微镜与望远镜之间还有一个不同之处:后者配有固定物镜和可换目镜，而前者配有可换物镜和固定目镜。通过更换物镜(从相对扁平、低放大倍数的物镜到较圆、高放大倍数的物镜)，显微镜可以观察越来越微小的区域——采光不是显微镜物镜的主要任务，但却是望远镜的。本文后半部分将详细讨论显微镜的组成部件。

制作简易显微镜

您可以用放大镜和纸片制作简易显微镜:

1. 准备两片放大镜和一张印有图像的纸。

2. 将一片放大镜固定在纸张上方不远处。印刷图像看起来变大

了一点。

3. 将另一个放大镜放在您的眼睛和第一个放大镜之间。

4. 上下移动第二个放大镜，直到印刷图像清晰为止。您会发现

印刷图像要比在第一个放大镜中看到的图像更大。

此外，您还可以制作一个类似针孔相机的简易针孔显微镜。

显微镜图像质量

使用显微镜观察样本时，您所看到的图像质量将在以下几方面进行评估:

亮度——图像有多明亮,亮度与照明系统相关，因而可以通过改变灯的电压(可变电阻器)以及调节聚光器和光圈/针孔孔径进行更改。此外，亮度还与物镜的数值孔径有关(数值孔径越大，图像越明亮)。

花粉粒在高亮度(左图)和低亮度(右图)情况下的显微镜图像

焦点——决定图像是模糊还是清晰,焦点与焦距有关，且可以通过聚焦旋钮控制。样本载波片上的盖片厚度也会影响图像对焦——盖片对物镜而言可能太厚。正确的盖片厚度应标注在物镜的侧面。

花粉粒对焦(左图)和失焦(右图)时的显微镜图像

分辨率——图像中的两个像素达到多近的间距时，会分辨不清,分辨率与物镜的数值孔径(数值孔径越大，分辨率越高)以及通过透镜的光线波长(波长越短，分辨率越好)有关。

花粉粒的高分辨率(左图)和低分辨率(右图)显微镜图像

对比度——样本周围区域的光照差别怎样,对比度与照明系统相关，可以通过改变光线强度以及光圈/针孔孔径对其进行调节。除此之外，对样本进行化学着色也可以增强对比度。

花粉粒在高对比度(左)和低对比度(右)情况下的显微镜图像显微技术的类型用显微镜观察样本的一个主要问题就是，物体的图像没有太大

样本制备的对比度，生物样本(如细胞)尤其如此，尽管天然色素(如

树叶中的叶绿素)可以提供很好的对比度。解决这个问题的一利用透射光观察样本时，光线必种方法就是用彩色颜料或染料对样本中的特定组织进行处理。须穿过样本才能形成图像。样本目前，人们已经研发出多种用于改善样本对比度的显微技术。越厚，穿过的光线越少。穿过的其特殊性主要集中在照明系统和穿过样本的光的类型。例如，光线越少，图像就越暗。因此，暗视野显微镜使用一种特殊聚光器，可以阻断大部分明亮光线，样本必须很薄(0.1到0.5毫米)。并用斜照光线照亮样本。这与月亮挡住太阳的光线，形成日食很多活标本必须在观察前切成薄的情况极为相似。这种光学装置能够提供完全黑暗的背景，从片。岩石或半导体样本因太厚而而改善图像的对比度，以呈现精细的细节——照亮样本边界区无法切割，也无法用透射光观察，域。因此只能通过其表面反射的光线

观察。

以下是各种类型的光学显微术技术:

明视野——这是基本型显微镜配置(本文迄今列举的图像均拍自明视野显微镜)，这种技

术的对比度不高。本文迄今列举的图像的大部分对比度都是通过样本着色获得。

暗视野——如上所述，这种配置可以提高对比度。有关该技术的详细信息和示例，请参

见Molecular Expressions:Darkfield Microscopy一文。

莱因伯格照明法——这种装置与暗视野类似，但它使用一系列滤镜对样本进行“光学着

色”。有关该技术的详细信息和示例，请参见Molecular

Expressions:Rheinberg Illumination

一文。

以下技术使用与莱因伯格照明法相同的基本原理，通过使用不同光学组件实现不同的显微结果。基本思想包括将光束分成两路来照亮样本。与穿过非密集结构的光波相比，穿过样本密集结构的光波速度有所减慢。由于所有光波都经过采集并传送至目镜，进行重组，因此它们之间会相互干涉。干涉图案会提高对比度:它们可能在明亮背景(较不密集)中显示出暗色区域(较密集)，或者创建一种伪三维(3-D)图像。

相衬——这是观察人工培养细胞等活标本的最佳技术。

相衬显微镜的光路

相衬显微镜中，物镜和聚光器的环孔将光线分开。穿过光路中间部分的光线与经过样本外围的光线重新组合。这两种光路引起的干涉会产生密集结构看起来比背景暗的图像。有关该技术的详细信息和示例，请参见Molecular

Expressions:Phase Contrast Microscopy

一文。

微分干涉相衬(DIC)——微分干涉相衬显微镜使用偏

振滤镜和棱镜将光路分开并重新组合，呈现样本的三

维图像。DIC显微镜，按照发明人的姓名，也称为诺

马斯基显微镜。有关该技术的详细信息和示例，请参

见Molecular Expressions:Differential Interference

Contrast Microscopy一文。

霍夫曼调制相衬——霍夫曼调制相衬技术与DIC技术

相似，只是它在光路的光轴上和光轴外使用带小切口

的板，产生两组通过样本的光波。同样也形成三维图

像。有关该技术的详细信息和示例，请参见Molecular Expressions:Hoffman Modulation Contrast MicroscopyTheresa M. Freudenrich供图一文。培养的鼠脑胶质细胞的相衬图像

偏振——偏振光显微镜使用两片偏振镜，样本两边各

一片，且位置相互垂直，因而仅有通过样本的光线才能到达目镜。光线在通过第一个滤光镜到达样本时，在某一面发生偏振。样本中有规律地隔开的、组成一定图案的或者结晶的部分会使通过的光线转向，其中部分转向的光线会通过第二片偏振滤镜，因此这些间隔规则的区域可以明亮地显示在黑色背景中。有关该技术的详细信息和示例，请参见Molecular Expressions:Introduction to Polarized Light Microscopy一文。

荧光——这种显微镜使用能量高、波长短的光线(通常为紫外线)来激发样本中特定分子的电子，使这些电子转移到高能轨道上。当它们跳回原来的能级轨道时，便会释放能量低、波长更长的光线(通常属可见光)，从而形成图像。

荧光显微技术

荧光显微镜使用汞灯或氙气灯发出紫外线。紫外线进入显微镜

外荧光并碰到分色镜——一种能够能反射一定波长范围的光线，同时

允许其他波段的光线通过的透镜。分色镜将紫外线向上反射到外荧光是荧光显微镜的光学装样本上，紫外线激发样本中分子内的荧光。物镜采集样本发出置，其中物镜用于将紫外线对焦的荧光波长的光线，荧光穿过另一分色镜和阻挡滤镜，以

消除在样本上并采集样本发出的荧不是荧光的波长，使荧光到达物镜形成图像。光。外荧光比透见荧光更加有效，

后者使用单独的透镜或聚光器将

紫外线对焦在样本上。外荧光还

允许在同一显微镜上组合使用荧

光显微技术与其他类型的显微技

术。

外荧光显微镜的光路

样本内的荧光分子可以自然产生或人工引入。例如，您可以用称为钙黄绿素

/AM 的染料给细胞着色。这种燃料本身并不是荧光剂，但其分子中的AM成分隐藏一部分可以与钙元素结合的钙黄绿素分子，这样就能发出荧光。将钙黄绿素/AM与浸泡着细胞的溶液混合时，这种染料会渗入细胞。活细胞中的一种酶，可以除去其中的AM部分，并锁住分子中的钙黄绿素，使其与钙元素结合，从而在紫外线的作用下发出绿色荧光，而死细胞则没有这种酶。因此，活细胞可以发出绿色荧光，而死细胞却不会发出荧光。如果您混入另一种称为碘化丙啶的染料，就能看到同一样

本中的死细胞，因为这种染料只渗透死细胞。碘化丙啶会结合细胞核中的DNA，并在紫外线的作用下发出红色荧光。这种双染色技术可用于毒物学研究，以确定施用杀虫剂等环境化学品时，所杀死细胞数量的百分比。

Theresa M. Freudenrich供图

这是培养的鼠脑细胞的荧光显微图像。钙黄绿素着色的活细胞(上)

和碘化丙啶着色的死细胞(下)。

荧光显微术有助于观察活细胞的结构以及衡量活细胞中的生理和生物化学活动。不同的荧光指示剂，可以用于研究众多具有重要生理作用的化学物，如:DNA、钙、镁、钠、pH值和酶。此外，各种生物分子特有的抗体可以与荧光分子化学结合，用于对细胞内的特定结构着色。有关该技术的详细信息和示例，请参见Molecular Expressions:Fluorescence Microscopy一文。光学显微镜的组成部件

光学显微镜，无论是构造简单的学生显微镜还是复杂精密的研

部分显微镜术语究用显微镜，都包括以下基本系统:

样本控制——承托并操作样本景深——在焦平面上下

载物台——放置样本的地方两侧，能够形成具有一定

样本夹——用来将样本固定在载物台上。由于您清晰度的图像的垂直距

看到的是放大后的图像，因此即使样本稍微移离

动，也可能将这部分图像移出您的视野。视野——使用特定物镜

显微操纵器——允许您严格控制地沿X和Y轴时，通过显微镜能够看到

小幅移动样本(扫描载波片时十分有用) 的样本区域

照明——照亮样本。最简单的照明系统是将室内光线向焦距——透镜将光线对

上反射到样本上的反射镜焦所需的距离(通过以微

灯——发出光线。通常而言，灯就是钨丝灯泡。米衡量)

对于特殊显微镜，可能会使用汞灯或氙气灯发出焦点——通过透镜的光

紫外线。有些显微镜甚至还使用激光扫描样本。线汇聚到一起的点

可变电阻器——改变施加到灯的电流强度，从而放大倍率——物镜和目

控制发出的光线的强度镜的放大倍数

聚光器——调整光线并将其从灯对焦到样本的数值孔径——透镜采光

透镜系统能力的衡量指标

光圈或针孔孔径——位于光路中，旨在改变到达分辨率——两个像素点

聚光器的光量，用于增强图像的对比度可以清晰分辨出来的最

小间距(通常以纳米衡

量)

普通学生光学显微镜的示意图，显示各个部件和光路

透镜部——形成图像

物镜——采集样本上的光

目镜——将物镜的图像传送并放大到您眼前

换镜旋座——固定有多个物镜的旋座

镜筒——将目镜固定在与物镜具有适当距离的位置，并挡住杂散光

对焦部——将物镜固定在与样本距离适当的位置

粗调焦旋钮——用于将物体的图像调至物镜的焦面上

精调焦旋钮——用于精细调节图像的对焦

支撑和校准部

架臂——显微镜中将所有光学部件按固定距离进行撑托并校准的弧形部分

底座——支撑显微镜所有零部件的重量

镜筒与显微镜的架臂通过齿条与小齿轮传动装置相连。这种连接系统可以在您更换透镜

或观察器时对焦图像，以及更换样本时将透镜从载物台移开。

上述部分的组成部件未在图中显示，同时它们也会因显微镜的不同而有所区别。显微镜有两种基本的配置方式:正立和倒置。图中所示显微镜为正立显微镜，其照明系统位于载物台下方，而透镜系统位于载物台上方。倒置显微镜的照明系统则位于载物台上方，而透镜系统位于载物台下方。倒置显微镜更便于观察较厚的样本，如细胞培养皿，因为透镜部分更靠近器皿底部，而那里恰好是细胞生长的地方。

光学显微镜可以揭示活细胞和组织的结构，也可以显示岩石和半导体等非活样本的结构。有些显微镜设计简单，有些则精密复杂，有些显微镜组合了多种显微技术，其中每种都可以展现略有不同的信息。如今，光学显微镜已经显著提高了我们对于生物医学的认识，以后也仍将是辅佐科学家研究的有力工具。

浅析光学显微镜机械结构设计

浅析光学显微镜机械结构设计发表时间：2019-04-28T09:29:27.077Z 来源：《基层建设》2019年第6期作者：朱濛1 陈振波2 孔欢3 王鹏程4 姚新科5 [导读] 摘要：光学显微镜（Optical Microscope，简写OM）是利用光学原理，把人眼所不能分辨的微小物体放大成像，以供人们提取微细结构信息的光学仪器。 1、南京工程学院电力工程学院 21167； 2、南京工程学院机械工程学院 21167； 3、南京工程学院电力工程学院 21167； 4、南京工程学院建筑工程学院 21167； 5、南京工程学院自动化学院 21167 摘要：光学显微镜（Optical Microscope，简写OM）是利用光学原理，把人眼所不能分辨的微小物体放大成像，以供人们提取微细结构信息的光学仪器。光学显微镜的使用范围非常的广泛，发展至今，也衍生出了非常多的类型，本文结合光学显微镜的结构组成，从人体工程视角探索光学显微镜的机械结构设计，从使用的安全性、科学性、可靠性的角度分析了光学显微镜的机械结构设计的规范和标准。关键词：光学显微镜；机械结构；人体工程学光学显微镜的结构主要有光学结构和机械结构组成，机械结构的部分不仅能对光学结构有很好的固定作用，还起着关键性的调节作用，机械结构能够发挥光学系统的最大功效，辅助光学系统完成相关的显微镜观察工作。光学显微镜的机械结构的部分主要在载物台、物镜转换器以及调焦装置等，这些机械结构的设计不仅要遵循基本的机械结构设计原则，还要保证在光学显微镜中的具体的光学操作，除此之外，设计的原则还要迎合人体操作的需求，使得光学显微镜的机械结构更加的吻合人体工程学的设计要求，使得光学显微镜使用更加的舒适方便。一、光学显微镜的基本构造对于光学显微镜的机械设计，我们首先要了解光学显微镜的构造组成部分，而且还要知道这些零部件的作用，只有熟知了这些零部件的作用和使用规范，我们才能更加合理的设计光学显微镜的机械结构部分，光学显微镜一般是由载物台、聚光照明系统、物镜，目镜和调焦机构组成。载物台的作用是放置被观察的物体，使用调焦旋钮来驱动调焦机构能完成对载物台的调节工作。聚光灯照明系统由聚光灯和光源组成，聚光灯的作用能够让光更多的聚集到被观察的部位。物镜距离载物台比较近，是第一级的放大装置。目镜则是于人眼靠近的第二级放大镜头。这三部分是光学显微镜的重要组成部分，构成了光学显微镜的主要工作原理。那么机械装置有哪些呢？一般光学显微镜的机械装置有镜座、镜臂、载物台、镜筒、物镜转换器、与调焦装置。这些机械装置的主要作用是固定和调节光学镜头，调节标本的位置等。其中镜座是支撑整个显微镜的装置，而镜臂则用来支撑精通和载物台。二、基于人体工程学的光学显微镜的机械结构设计人体工程学的设计原理主要是考虑到人体结构和机械结构尺寸，并且综合考虑到人们劳动、工作效果、工作效能等方面，利用系统工程、控制理论、统计学的原理设计出一系列的设计方法。具体到光学显微镜的机械结构设计中，我们就要考虑到人们的身体尺寸和应用习惯，首先我们从有关部分获得了我国成年人的人体部分尺寸的表格（表-1），以此为根据设计光学显微镜结构部分。 1、载物台的设计从上面的介绍中我们知道，载物台的作用是用来放置被观察物体的，并且式样能够在载物台上自由的移动，以获取最佳的观察效果。一般的移动范围是30mm*70mm和50mm*70mm，主要的设计标准就是，载物台距离工作底面的距离于载物台和人体的水平距离，分别设为B1和B2，考虑到人在调节使用载物台的过程中的行为习惯，得出计算式。其中y1和y2分别衣着修正指数和身体活动余量修正。同理得出B2的表达式。经过计算得出： B1=307～357mm B2=301～348mm 2、调焦机构设计调焦机构用于调节光学结构以便于观察人员获取最佳的成像效果，调焦的动作主要包括了上下移动和粗微调节机构，如何合理的设计能够使得人在调焦的过程中更加的舒适和便捷。首先是调焦旋钮的位置，在具体的使用过程中，显微镜是放在工作台上的，我们无法获取具体的使用高度和姿势，所以我们只能将人体的上身活动分为三个维度的多个不同程度的拆解动作，分别为手肘在X、Y、Z轴上的旋转方向，并在matlab的环境下运行得出，人体的手臂舒适度域：为了适应大多数人的使用习惯，我们从95百分位这一阶段的数据为设计的参考点，确定出调焦按钮的最佳设计尺寸，从而确定调焦按钮在光学显微镜中的位置。其次是调焦按钮的外形和尺寸，旋钮的截面形状对于人手的握持方式有着一定的影响，当旋钮和手掌的接触面积越大的时候，人手的贴合的程度越好，那么使用的手感就越好，但是太大了会让人手在长期的握持中增加疲劳感，所以对于旋钮的直径设计要求为。旋钮的直径设计保持在35mm-75mm之间，厚度的大小在20mm-50mm范围内波动。最后是旋钮的扭矩M，扭矩的大小设计也非常的重要，太大了会使握持不舒服，太小的话又不利于调焦的准确，由于人类的手部关节的操作力范围为12N-18N，根据人体工程学的计算方法得出M的大小为：除了基本的形态和尺寸设计，我们还要考虑到载物台移动过程中的摩擦力设计，太小的摩擦力会让调节过程难以掌握精确度，阻力太大的话会增加人使用的机体劳累，所以适当的摩擦力设计也是机械结构设计中需要考虑的内容。 3、物镜转换器的设计物镜转换器是迅速切换物镜的机械装置，有内定位和外定位两种，转换器的设计直接影响了成像的质量，根据人体工程学的原理，内定位型的转换器比较能够减轻操作的负担，同时还能节省操作台的空间，所以很多光学显微镜的采用内定位转换器，其设计也非常的满足心理学和生理学的设计要求。结语本文通过对光学显微镜的主要结构做了介绍，并对光学显微镜的机械部分的功能做了相应的阐述，利用人体工程学的设计理论，对光学显微镜的机械结构部分作出了具体的设计标准的研究，是符合我国当前光学显微镜制造标准的。参考文献： [1]史红伟，石要武，杨爽等.光学显微镜自动调焦指导函数的评价与选择[J].计算机辅助设计与图形学学报，2013，25（2）：235-24

(完整版)光学仪器基本原理习题及答案

第四章光学仪器基本原理 1．眼睛的构造简单地可用一折射球面来表示，其曲率半径为5.55mm ，内部为折射率等于4／3的液体，外部是空气，其折射率近似地等于1。试计算眼球的两个焦距。用右眼观察月球时月球对眼的张角为1°，问视网膜上月球的像有多大？解；眼球物方焦距；当s ’=∞时，f=﹣5.55／﹙4／3﹣1﹚=﹣16．65㎜=﹣1．665㎝眼球的象方焦距：f ＇=s ＇=mm 2.2213455.534 =-? 当u=1°时，由折射定律n 1sinu 1=n 2sinu 2 U 1=1°n 1=1,n 2=4∕3 像高l ＇=f ＇tanu 2=f ＇sinu 2=f ＇×3∕4 sin1o =22.2×3∕4×0.01746=0.29mm 2．把人眼的晶状体看成距视网膜2㎝的一个简单透镜。有人能看清距离在100㎝到300㎝间的物体。试问：⑴此人看清远点和近点时，眼睛透镜的焦距是多少？⑵为看清25㎝远的物体，需配戴怎样的眼镜？解：人眼s ＇=2cm. S 1=100cm.s 2=300cm 近点时透镜焦距'f =21002 100+?=1.961cm 远点时透镜焦距f ＇=23002 300+? =1.987cm 当s =﹣25cm 时s '=﹣100cm ﹦﹣1m 34125.0100.1111=+-=---=-'= Φs s D 300=度 3．一照相机对准远物时，底片距物镜18㎝，当镜头拉至最大长度时，底片与物镜相距20 ㎝，求目的物在镜前的最近距离？解：.18.0m f =' m s 20.0=' 照相机成像公式： f s s '=-'1 11 556.020.01 18.01111-=+-='+'-=s f s m s 8.1-= 目的物在镜前的最近距离为m 8.1

透射电子显微镜的原理及应用

透射电子显微镜的原理及应用一．前言人的眼睛只能分辨1/60度视角的物体，相当于在明视距离下能分辨0.1mm 的目标。光学显微镜通过透镜将视角扩大，提高了分辨极限，可达到2000A 。。光学显微镜做为材料研究和检验的常用工具，发挥了重大作用。但是随着材料科学的发展，人们对于显微镜分析技术的要求不断提高，观察的对象也越来越细。如要求分表几十埃或更小尺寸的分子或原子。一般光学显微镜，通过扩大视角可提高的放大倍数不是无止境的。阿贝（Abbe ）证明了显微镜的分辨极限取决于光源波长的大小。在一定波长条件下，超越了这个极限度，在继续放大将是徒劳的，得到的像是模糊不清的。图1-1（a ）表示了两个点光源O 、P 经过会聚透镜L ，在平面上形成像O ，、P ，的光路。实际上当点光源透射会聚成像时，由于衍射效应的作用在像平面并不能得到像点。图1-1（b ）所示，在像面上形成了一个中央亮斑及周围明暗相间圆环所组成的埃利斑（Airy ）。图中表示了像平面上光强度的分布。约84%的强度集中在中央亮斑上。其余则由内向外顺次递减，分散在第一、第二……亮环上。一般将第一暗环半径定义为埃利斑的半径。如果将两个光源O 、P 靠拢，相应的两个埃利斑也逐渐重叠。当斑中心O ，、P ，间距等于案例版半径时，刚好能分辨出是两个斑，此时的光点距离d 称为分辨本领，可表示如下： α λsin 61.0d n = （1-1）式中，λ为光的波长，n 为折射系数，α孔径半角。上式表明分辨的最小距离与波长成正比。在光学显微镜的可见光的波长条件下，最大限度只能分辨2000A 。。于是，人们用很长时间寻找波长短，又能聚焦成像的光波。后来的X 射线和γ射线波长较短，但是难以会聚聚焦。 1924年德布罗（De Broglie ）证明了快速粒子的辐射，并发现了一种高速运动电子，其波长为0.05A 。，这比可见的绿光波长短十万倍！又过了两年布施（Busch ）提出用轴对称的电场和磁场聚焦电子线。在这两个构想基础上，1931-1933年鲁斯卡（Ruska ）等设计并制造了世界上第一台透射电子显微镜。经

光学显微镜的发展历史

光学显微镜的发展历史、现状与趋势杨拓拓 (苏州大学现代光学技术研究所，江苏苏州215000) 1基本原理显微镜成像原理及视角放大率显微镜由物镜和目镜组成。物体AB 在物镜前焦面稍前处，经物镜成放大、倒立的实像A'B'，它位于目镜前焦面或稍后处，经目镜成放大的虚像，该像位于无穷远或明视距离处。图1-1显微镜系统光路图牛顿放大率公式： f f x x ''= 'x 是像点到像方焦点的距离，x 是物点到物方焦点的距离。根据牛顿放大率公式可得物镜的垂轴放大率为 '1'1'11--f f x ?== β 目镜的视觉放大率为： '22250 f =Γ 组合系统的放大率为 '1f

'2'121250f f ? -=Γ=Γβ 显微镜系统的像方焦距 ?-=/'2'1'f f f '250 f = Γ 显微镜系统成倒像轴向放大率 '2'1'2'1/f f x x =β 若物点A 沿光轴移动很小的距离，则通过显微镜系统的像点'2A 将移动很大的距离，且移动方向相同。显微系统的角放大率 '2'1'2'1/x x f f =γ 即入射于物镜为大孔径光束，而由目镜射出为小孔径光束。显微镜的孔径光阑单组低倍显微物镜，镜框是孔径光阑。复杂物镜一般以最后一组透镜的镜框作为孔径光阑。对于测量显微镜，孔阑在物镜的象方焦面上，构成物方远心光路。显微镜的视场光阑和视场在显微物镜的象平面上设置了视场光阑来限制视场。由于显微物镜的视场很小，而且要求象面上有均匀的照度，故不设渐晕光阑。显微镜是小视场大孔径成像，为获得大孔径并保证轴上点成像质量，显微镜线视场不超过物镜的1/20,线视场要求： 1'120202β?=≤f y

显微镜的光学描述

目录显微镜的光学、机械系统 (2) 一显微镜的简介 (2) 二显微镜的光学系统 (2) （一）物镜 (2) 1、物镜的分类 (2) 2、物镜的主要参数 (3) 3、物镜的作用 (3) （二）、目镜 (3) 1、目镜的结构 (3) 2、目镜的作用 (3) 3、目镜与物镜的关系 (4) 三）、聚光器 (4) 1、光镜的主要参数 (4) 2、聚光镜的作用 (4) 3、可变光阑 (4) （四）照明光源 (4) 1、天然光源 (5) 2、人工光源 (5) （五）滤光器 (5) 三显微镜的机械系统 (5) （一）底座 (7) （二）镜臂 (7) （三）镜简及齐焦 (7) （四）物镜转换器 (8) （五）调焦机构 (9)

显微镜的光学、机械系统一显微镜的简介显微镜是用来看看太小或详细，被人眼看到的物体的工具。“微”小“范围”是指看评价的目的，并在显微镜了这一点，使用灯光和放大镜。显微镜的最基本的和无处不在的版本是光学显微镜。这是你在高中生物教室和科学项目的圣诞礼物中看到的显微镜。这种显微镜使用的镜头和光放大赤裸裸的人眼观看的对象。有两种类型：简单（一个镜头）和复合（多镜头）。光学像差，包括在颜色折射的差异，使图像模糊观众。更多的镜头，更多的图像清晰度。从底部到顶部，有一个标准的生物显微镜的四个主要组成部分。有一个光源，通常是一个灯泡，在显微镜的基础。上面的光线，是一种透明的托盘对象被视为在于。托盘上面是一个管内含有一个或多个镜头。镜头在管的基础是所谓的物镜。物镜（ES）以上目镜镜头，观众看起来通过图像。有许多使用的其他类型，但是这是最常见的的。例如，电子显微镜可以看对象的细胞结构与磁铁弯曲电子光学显微镜弯与玻璃的光以同样的方式。甚至有些使用的X射线。二显微镜的光学系统显微镜的光学系统主要包括物镜、目镜、反光镜和聚光器四个部件。广义的说也包括照明光源、滤光器、盖玻片和载玻片等。（一）物镜物镜是决定显微镜性能的最重要部件，安装在物镜转换器上，接近被观察的物体，故叫做物镜或接物镜。 1、物镜的分类物镜根据使用条件的不同可分为干燥物镜和浸液物镜；其中浸液物镜又可分为水浸物镜和油浸物镜（常用放大倍数为90—100倍）。根据放大倍数的不同可分为低倍物镜（10倍以下）、中倍物镜（20倍左右）高倍物镜（40—65倍）。根据像差矫正情况，分为消色差物镜（常用，能矫正光谱中两种色光的色差的物镜）和复色差物镜（能矫正光谱中三种色光的色差的物镜，价格贵，使用少）。（所谓象差是指所成的像与原物在形状上的差别；色差是指所

典型光学仪器的基本原理

1、光学仪器在国民生产和生活中各个领域广泛应用，绝大多数光学仪器可归纳为望远镜系统、显微镜系统和照明系统三类。 2、人眼构造：人眼本身就相当于一个摄影系统，外表大体呈球形，直径约为25mm，由角膜、瞳孔、房水、睫状体、晶状体和玻璃体等组成的屈光系统相当于成像系统的镜头，起聚焦成像作用。眼睛内的视网膜和大脑的使神经中枢等相当于成像系统的感光底片和控制系统，能够接收外界信号并成像。 3、视度调节：眼睛通过睫状肌的伸缩本能地改变水晶体光焦度的大小以实现对任意距离的物体自动调焦的过程称作眼睛的视度调节。 4、视觉调节：人眼除了随着物体距离的改变而调节晶状体曲率外，还可以在不同的明暗条件下工作，人眼能感受非常大范围的光亮度变化，即眼睛对不同的亮度条件下具有适应的调节能力，这种能力称为眼睛的视觉调节。 5、放大镜定义：放大镜(英文名称：magnifier)：用来观察物体细节的简单目视光学器件，是焦距比眼的明视距离小得多的会聚透镜。物体在人眼视网膜上所成像的大小正比于物对眼所张的角（视角）。 6、视角愈大，像也愈大，愈能分辨物的细节。移近物体可增大视角，但受到眼睛调焦能力的限制。使用放大镜，令其紧靠眼睛，并把物放在它的焦点以内，成一正立虚像。放大镜的作用是放大视角。 7、显微镜：显微镜是由一个透镜或几个透镜的组合构成的一种光学仪器，是人类进入原子时代的标志。主要用于放大微小物体成为人的肉眼所能看到的仪器。显微镜分光学显微镜和电子显微镜：光学显微

镜是在1590年由荷兰的詹森父子所首创。现在的光学显微镜可把物体放大1600倍，分辨的最小极限达0.1微米，国内显微镜机械筒长度一般是160mm。 8、光学显微镜由目镜，物镜，粗准焦螺旋，细准焦螺旋，压片夹，通光孔，遮光器，转换器，反光镜，载物台，镜臂，镜筒，镜座，聚光器，光阑组成。 9、显微镜以显微原理进行分类可分为光学显微镜与电子显微镜。 10、光学显微镜：通常皆由光学部分、照明部分和机械部分组成。无

光学显微镜的原理及构造

光学显微镜的原理及构造显微镜是人类认识物质微观世界的重要工具，是现代科学研究工作不可缺少的仪器之一。显微镜自1666年问世以来已有300多年的历史了，其间随着科学技术不断发展，显微镜的品种不断增加，结构和性能逐步得到完善和提高。根据不同的使用用途，光学显微镜可分为普通光学显微镜、暗视野显微镜、相差显微镜、荧光显微镜、倒置显微镜、体视显微镜、偏光显微镜等10多种。目前，世界上许多国家都可以生产光学显微镜，牌名、种类繁杂，其中德国、日本等国制造的显微镜品质、数量占优势，但价格昂贵。对于现代的光学显微镜，包括各种简单的常规检验用显微镜、万能研究以及万能照相显微镜等，首先要认识其构造及各部件的功能，同时要掌握正确的调试、使用和保养方法，才能在实际应用中面对各种要求时以不同的显微镜检方法，充分发挥显微镜应有的功能，提高常规检验工作效率. 光学显微镜的原理和构造随着科学技术的发展，显微镜检方法由最传统的明视野、暗视野发展出了相差法、偏光方法；荧光方法也由透射光激发进展为落射光激发，使荧光效率大为提高；微分干涉相衬方法基于偏光方法，而巧妙地利用了微分干涉棱镜，使之能应用于医学与生物学的样品，又能应用于金相样品的分析与检验。下面以德国ZEISS公司生产的Axioplan万能研究用显微镜，简单介绍万能显微镜的基本组成部件。 1. 显微镜主机体（stand）　显微镜的主机体设计成金字塔形，而底座的截面呈T字形，使显微镜的整体相当稳固。显微镜的光学部件和机构调节部件、光源的灯室、显微照相装置、电源变压稳压器等，都可安装在主机体上或主机体内。 2. 显微镜的底座（base）　底座和主机体通常组成一个稳固的整体。底座内通常装有透射光照明光路系统（聚光、集光和反光）部件，光源的滤光片组，粗/微调焦机构，光源的视场光阑也安装在底座上。 3. 透射光光源（tranilluminator）　透射光光源由灯室（lamp housing）、灯座（lamp socket）、卤素灯（halogen lamp）、集光与聚光系统（lamp collector and lamp condenser）及其调整装置组成。 4. 透射光光源与反射光光源的转换开关（toggle switch）　这是新一代AXIO系列显微镜特有的装置，透射光和反射光可通用。当具有透/反两用的配置时，利用这一转换开关能方便而又迅速的使透射光和反射光互相转换。在纯透射光的配置中，这一开关就改为电源开关。

光学显微镜的工作原理

光学显微镜的工作原理显微镜就是一种精密的光学仪器,已有300多年的发展史。自从有了显微镜,人们瞧到了过去瞧不到的许多微小生物与构成生物的基本单元——细胞。目前,不仅有能放大千余倍的光学显微镜,而且有放大几十万倍的电子显微镜,使我们对生物体的生命活动规律有了更进一步的认识。在普通中学生物教学大纲中规定的实验中,大部分要通过显微镜来完成,因此,显微镜性能的好坏就是做好观察实验的关键。一、显微镜的光学系统显微镜的光学系统主要包括物镜、目镜、反光镜与聚光器四个部件。广义的说也包括照明光源、滤光器、盖玻片与载玻片等。 (一)、物镜物镜就是决定显微镜性能的最重要部件,安装在物镜转换器上,接近被观察的物体,故叫做物镜或接物镜。 1、物镜的分类物镜根据使用条件的不同可分为干燥物镜与浸液物镜;其中浸液物镜又可分为水浸物镜与油浸物镜(常用放大倍数为90—100倍)。根据放大倍数的不同可分为低倍物镜(10倍以下)、中倍物镜(20倍左右)高倍物镜(40—65倍)。根据像差矫正情况,分为消色差物镜(常用,能矫正光谱中两种色光的色差的物镜)与复色差物镜(能矫正光谱中三种色光的色差的物镜,价格贵,使用少)。 2、物镜的主要参数: 物镜主要参数包括:放大倍数、数值孔径与工作距离。 ①、放大倍数就是指眼睛瞧到像的大小与对应标本大小的比值。它指的就是长度的比值而不就是面积的比值。例:放大倍数为100×,指的就是长度就是1μm的标本,放大后像的长度就是100μm,要就是以面积计算,则放大了10,000倍。显微镜的总放大倍数等于物镜与目镜放大倍数的乘积。 ②、数值孔径也叫镜口率,简写NA 或A,就是物镜与聚光器的主要参数,与显微镜的分辨力成正比。干燥物镜的数值孔径为0、05-0、95,油浸物镜(香柏油)的数值孔径为1、25。 ③、工作距离就是指当所观察的标本最清楚时物镜的前端透镜下面到标本的盖玻片上面的距离。物

光学显微镜成像原理

物体介于物镜的焦距和二倍焦距之间，成倒立放大的实相，据凸透镜成像规律，知实相在异侧二倍焦距之外。实相位于目镜焦点或者焦点之内，被再次放大，形成放大的虚像。而人的眼睛是可以看到虚像的（这个原理自然清楚）。要搞清显微镜的使用原理，就得对物理中的凸透镜成像有所理解。 { 只有当物体对人眼的张角不小于某一值时，肉眼才能区别其各个细部，该量称为目视分辨率ε。在最佳条件下，即物体的照度为50~70lx及其对比度较大时，可达到1'。为易于观测，一般将该量加大到2'，并取此为平均目镜分辨率。物体视角的大小与该物体的长度尺寸和物体至眼睛的距离有关。有公式y=Lε 距离L不能取得很小，因为眼睛的调节能力有一定限度，尤其是眼睛在接近调节能力的极限范围工作时，会使视力极度疲劳。对于标准(正视)而言，最佳的视距规定为250mm(明视距离)。这意味着，在没有仪器的条件下，目视分辨率ε=2'的眼睛，能清楚地区分大小为0.15mm的物体细节。在观测视角小于1'的物体时，必须使用放大仪器。放大镜和显微镜是用于观测放置在观测人员近处应予放大的物体的。（一）放大镜的成像原理表面为曲面的玻璃或其他透明材料制成的光学透镜可以使物体放大成像，光路图如图1所示。位于物方焦点F以内的物AB，其大小为y，它被放大镜成一大小为y'的虚像A'B'。放大镜的放大率 Γ=250/f' 式中250--明视距离，单位为mm f'--放大镜焦距，单位为mm 该放大率是指在250mm的距离内用放大镜观察到的物体像的视角同没有放大镜观察到的物体视角的比值。（二）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。图2是物体被显微镜成像的原理图。图中为方便计，把物镜L1和目镜L2均以单块透镜表示。物体AB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'位于目镜的物方焦点F2上，或者在很靠近F2的位置上。再经目镜放大为虚像A''B''后供眼睛观察。虚像A''B''的位置取决于F2和A'B'之间的距离，可以在无限远处（当A'B'位于F2上时），也可以在观察者的明视距离处（当A'B'在图中焦点F2之右边时）。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。（三）显微镜的重要光学技术参数在镜检时，人们总是希望能清晰而明亮的理想图象，这就需要显微镜的各项光学技术参数达到一定的标准，并且要求在使用时，必须根据镜检的目的和实际情况来协调各参数的关系。只有这样，才能充分发挥显微镜应有的性能，得到满意的镜检效果。

光学显微镜实验报告

光学显微镜实验报告通信（1）班赵雯琳1140031 【实验目的】 1·熟悉光学显微镜的构造和工作原理 2·学习使用显微镜测量小长度的方法【实验仪器】显微镜，可调狭缝，白光源【实验原理】显微镜是用来观察和研究微小物体的助视仪器，它的主要部分是物镜和目镜。为简便起见，吧构造复杂的物镜和目镜视为由单个凸透镜组成，物镜焦距较目镜短。物体先由物镜放大再由目镜放大观察到该实像。【实验内容】 1·取出显微镜，置于左前方，便于观察与记录。 2·打开白光源，显微镜进行调光。 3·将可调狭缝置于载物台上，并固定好。 4·调节调焦手轮，使得狭缝的像清晰。 5·调节分划板及焦距，使得分划板观察清晰。 6·调节测微鼓轮，使得分划板的第一个交点位于左狭缝的左端。 7·转动分划板，当第一个交点位于左狭缝时，记下数据，继续转动手轮，当同一个交点位于右侧狭缝时，再次记录数据。 8·将手轮转回左狭缝的左端，再向右端转动，重复7的步骤，记录三组数据。

【数据】 σ=0.01 d=1.65±0.01mm 【误差分析】 1·调节目镜不够准确，使得分划板不是非常地清晰，狭缝板与分划板不处于相对平行的两个平面。 2·手轮的空转需要空间，产生空转误差。 3·视觉的误差使得度数不是非常准确。【注意事项】 1·狭缝应垂直于显微镜筒的移动方向，使得测量的狭缝下同一水平上。 2·用分划板上的同一点测狭缝的距离，保证测量的狭缝在同一水平上。 3·分划板与狭缝的像必须清晰且在相对平行的两个平面，消除误差。 4·在每次测量中必须保证手轮往同一方向转动，避免空转误差。 5·注意度数采用千分尺的度数方法。

光学显微镜的发展历史

杨拓拓 (苏州大学现代光学技术研究所，江苏苏州215000) 1基本原理显微镜成像原理及视角放大率显微镜由物镜和目镜组成。物体AB 在物镜前焦面稍前处，经物镜成放大、倒立的实像A'B'，它位于目镜前焦面或稍后处，经目镜成放大的虚像，该像位于无穷远或明视距离处。图1-1显微镜系统光路图牛顿放大率公式： f f x x ''= 'x 是像点到像方焦点的距离，x 是物点到物方焦点的距离。根据牛顿放大率公式可得物镜的垂轴放大率为 '1'1'11--f f x ?== β 目镜的视觉放大率为： '22250 f =Γ 组合系统的放大率为 '2'121250f f ? -=Γ=Γβ 显微镜系统的像方焦距 ?-=/'2'1'f f f '250 f = Γ 显微镜系统成倒像轴向放大率 ' 1 f

'2'1'2'1/f f x x =β 若物点A 沿光轴移动很小的距离，则通过显微镜系统的像点'2A 将移动很大的距离，且移动方向相同。显微系统的角放大率 '2'1'2'1/x x f f =γ 即入射于物镜为大孔径光束，而由目镜射出为小孔径光束。显微镜的孔径光阑单组低倍显微物镜，镜框是孔径光阑。复杂物镜一般以最后一组透镜的镜框作为孔径光阑。对于测量显微镜，孔阑在物镜的象方焦面上，构成物方远心光路。显微镜的视场光阑和视场在显微物镜的象平面上设置了视场光阑来限制视场。由于显微物镜的视场很小，而且要求象面上有均匀的照度，故不设渐晕光阑。显微镜是小视场大孔径成像，为获得大孔径并保证轴上点成像质量，显微镜线视场不超过物镜的1/20,线视场要求： 1 '120202β?=≤f y 显微镜的分辨率和有效放大率光学仪器分辨率瑞利判据：两个相邻的“点”光源所成的像是两个衍射斑，若两个等光强的非相干点像之间的间隔等于艾里圆的半径，即一个像斑的中心恰好落在另一个像斑的第一暗环处，则这两个点就是可分辨的点。当物面在无穷远时，以两点对光学系统的张角可表示两分辨点的距离，其值为：

光学显微镜的结构及使用

光学显微镜的结构及使用使用日期：2017年9月26日一、教材分析人类在很长时间，都是依靠肉眼来观察世界上形形色色的事物的，不过我们周围还有很多肉眼看不到的微小物体，要看到它们就要借助显微镜，这节课就来介绍如何使用显微镜。二、实验目的 1、练习使用显微镜，学会规的操作方法。 2、能够独立操作显微镜。 3、能够将标本移动到视野中央，并看到清晰的图像。三、重点与难点重点：显微镜的结构和使用方法难点：正确使用显微镜；理解实物与物像之间的关系到；理解玻片移动方向和物像移动方向之间的关系。三、学情分析学生们平时没有接触显微镜的机会，但是都通过很多途径见过显微镜，对它有一定的认识和了解。四、教学环境及资源准备显微镜，有“e”字的玻片，动、植物标本，擦镜纸，纱布。在上课前分好组，并把显微镜发放到各组的操作台上，放置到指定的位置；发放实验时所用的器材及材料。【新课导学】：知识回顾：生命活动的基本层次包括哪些？上节课我们学习到了细胞是生命活动结构和功能的最基本单位，那么同学们是否知道我们如果想观察细胞的话，应该用什么工具呢？答：初中的时候我们用低倍光学显微镜观察细胞的，现在，让我们尝试用高倍镜来观察多种类的细胞。基本容：一．展示显微镜，学生回顾基本的结构（学生课堂讨论，教师总结）

对照图片，认清基本结构，并总结。目镜----长放大倍数小镜头物镜----长放大倍数大（学生观察镜头，并总结）光学结构平面镜----调暗视野反光镜凹面镜----调亮视野（学生亲自操作，总结）准焦螺旋----使镜筒上升或下降（有粗细之分）机械结构转换器----更换物镜光圈----调节视野亮度（有大小之分）导：同学们已经学会了显微镜的基本结构，那你们想不想用显微镜来看看微观的世界是什么样子的？答：想。那下面我们就来看看细胞吧。二．用显微镜观察物象给出永久性装片，让学生利用显微镜观察，并分成小组讨论，总结基本的操作方法。基本操作步骤： 1.用低倍物镜观察放置装片(标本正对通光孔的中心)→侧面观察降镜筒(转动粗准焦螺旋)→左眼观察找物像(转动粗准焦螺旋升高镜筒)→转动细准焦螺旋将物像调清晰。 2.用高倍物镜观察

光学显微镜的历史及基础知识

光学显微镜的历史及基础知识光学显微镜 optical microscope 利用光学原理把人眼所不能分辨的微小物体放大成像，以供人们提取微细结构信息的光学仪器。简史早在公元前 1世纪，人们就已发现通过球形透明物体去观察微小物体时可以使其放大成像。后来逐渐对球形玻璃表面能使物体放大成像的规律有了认识。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J.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，当时的光学工匠遂纷纷从事显微镜的制造、推广和改进。17世纪中叶，英国的R.胡克和荷兰的 A.van列文

胡克都对显微镜的发展作出了卓越的贡献。1665年前后，胡克在显微镜中加入粗动和微动调焦机构、照明系统和承载标本片的工作台。这些部件经过不断改进，成为现代显微镜的基本组成部分。1673～1677年期间，列文胡克制成单组元放大镜式的高倍显微镜,其中9台保存至今。胡克和列文胡克利用自制的显微镜在动、植物机体微观结构的研究方面取得了杰出的成就。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。1827 年G.B.阿米奇第一个采用浸液物镜。19世纪70年代，德国人E.阿贝奠定了显微镜成像的古典理论基础。这些都促进了显微镜制造和显微观察技术的迅速发展，并为19世纪后半叶包括R.科赫、L.巴斯德等在内的生物学家和医学家发现细菌和微生物提供了有力的工具。在显微镜本身结构发展的同时，显微观察技术也在不断创新：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F.泽尔尼克创造了相衬显微术，他为此在1953年被授予诺贝尔物理学奖金。

光学显微镜的工作原理

光学显微镜的工作原理显微镜是一种精密的光学仪器，已有300多年的发展史。自从有了显微镜，人们看到了过去看不到的许多微小生物和构成生物的基本单元——细胞。目前，不仅有能放大千余倍的光学显微镜，而且有放大几十万倍的电子显微镜，使我们对生物体的生命活动规律有了更进一步的认识。在普通中学生物教学大纲中规定的实验中，大部分要通过显微镜来完成，因此，显微镜性能的好坏是做好观察实验的关键。一、显微镜的光学系统显微镜的光学系统主要包括物镜、目镜、反光镜和聚光器四个部件。广义的说也包括照明光源、滤光器、盖玻片和载玻片等。（一）、物镜物镜是决定显微镜性能的最重要部件，安装在物镜转换器上，接近被观察的物体，故叫做物镜或接物镜。 1、物镜的分类物镜根据使用条件的不同可分为干燥物镜和浸液物镜；其中浸液物镜又可分为水浸物镜和油浸物镜（常用放大倍数为90—100倍）。根据放大倍数的不同可分为低倍物镜（10倍以下）、中倍物镜（20倍左右）高倍物镜（40—65倍）。根据像差矫正情况，分为消色差物镜（常用，能矫正光谱中两种色光的色差的物镜）和复色差物镜（能矫正光谱中三种色光的色差的物镜，价格贵，使用少）。 2、物镜的主要参数：物镜主要参数包括：放大倍数、数值孔径和工作距离。 ①、放大倍数是指眼睛看到像的大小与对应标本大小的比值。它指的是长度的比值而不是面积的比值。例：放大倍数为100×，指的是长度是1μm的标本，放大后像的长度是100μm，要是以面积计算，则放大了10,000倍。显微镜的总放大倍数等于物镜和目镜放大倍数的乘积。 ②、数值孔径也叫镜口率，简写NA 或A，是物镜和聚光器的主要参数，与显微镜的分辨力成正比。干燥物镜的数值孔径为0.05-0.95，油浸物镜（香柏油）的数值孔径为1.25。

光学显微镜的工作原理

光学显微镜得工作原理显微镜就是一种精密得光学仪器,已有300多年得发展史、自从有了显微镜,人们瞧到了过去瞧不到得许多微小生物与构成生物得基本单元——细胞。目前,不仅有能放大千余倍得光学显微镜,而且有放大几十万倍得电子显微镜,使我们对生物体得生命活动规律有了更进一步得认识。在普通中学生物教学大纲中规定得实验中,大部分要通过显微镜来完成,因此,显微镜性能得好坏就是做好观察实验得关键。一、显微镜得光学系统显微镜得光学系统主要包括物镜、目镜、反光镜与聚光器四个部件。广义得说也包括照明光源、滤光器、盖玻片与载玻片等、 (一)、物镜物镜就是决定显微镜性能得最重要部件,安装在物镜转换器上,接近被观察得物体,故叫做物镜或接物镜。 1、物镜得分类物镜根据使用条件得不同可分为干燥物镜与浸液物镜;其中浸液物镜又可分为水浸物镜与油浸物镜(常用放大倍数为9０—１00倍)、根据放大倍数得不同可分为低倍物镜(10倍以下)、中倍物镜(２0倍左右)高倍物镜(4０-65倍)。根据像差矫正情况,分为消色差物镜(常用,能矫正光谱中两种色光得色差得物镜)与复色差物镜(能矫正光谱中三种色光得色差得物镜,价格贵,使用少)、 2、物镜得主要参数: 物镜主要参数包括:放大倍数、数值孔径与工作距离。 ①、放大倍数就是指眼睛瞧到像得大小与对应标本大小得比值。它指得就是长度得比值而不就是面积得比值。例:放大倍数为100×,指得就是长度就是1μm得标本,放大后像得长度就是10０μm,要就是以面积计算,则放大了１０,000倍。显微镜得总放大倍数等于物镜与目镜放大倍数得乘积。 ②、数值孔径也叫镜口率,简写ＮA或A,就是物镜与聚光器得主要参数,与显微镜得分辨力成正比。干燥物镜得数值孔径为0、05—０。95,油浸物镜(香柏油)得数值孔径为1、25。 ③、工作距离就是指当所观察得标本最清楚时物镜得前端透镜下面到标本得盖玻片上面得距离。物镜得工作距离与物镜得焦距有关,物镜得焦距越长,放大倍数越低,其工作距离越长、例:10倍物镜上标有10/0.２5与16０／０.１7,其中10为物镜得放大倍数;0、２5为数值孔径;16０为镜筒长度(单位ｍm);0。17为盖玻片得标准厚度(单位mm)。10倍物镜有效工作距离为6。５mｍ,４0倍物镜有效工作距离为０。48mm 。３、物镜得作用就是将标本作第一次放大,它就是决定显微镜性能得最重要得部件——分辨力得高低。分辨力也叫分辨率或分辨本领。分辨力得大小就是用分辨距离(所能分辨开得两个物点间得最小距离)得数值来表示得、在明视距离(25cm)之处,正常人眼所能瞧清相距0。０7３mm得两个物点,这个０、073mm得数值,即为正常人眼得分辨距离。显微镜得分辨距离越小,即表示它得分辨力越高,也就就是表示它得性能越好。显微镜得分辨力得大小由物镜得分辨力来决定得,而物镜得分辨力又就是由它得数值孔径与照明光线得波长决定得、当用普通得中央照明法(使光线均匀地透过标本得明视照明法)时,显微镜得分辨距离为ｄ=0。61λ／NA 式中d-—物镜得分辨距离,单位nｍ。

光学显微镜的工作原理汇编

光学显微镜的工作原理

根据像差矫正情况，分为消色差物镜（常用，能矫正光谱中两种色光的色差的物镜）和复色差物镜（能矫正光谱中三种色光的色差的物镜，价格贵，使用少）。 2、物镜的主要参数：物镜主要参数包括：放大倍数、数值孔径和工作距离。 ①、放大倍数是指眼睛看到像的大小与对应标本大小的比值。它指的是长度的比值而不是面积的比值。例：放大倍数为100×，指的是长度是1μm的标本，放大后像的长度是100μm，要是以面积计算，则放大了10,000倍。显微镜的总放大倍数等于物镜和目镜放大倍数的乘积。 ②、数值孔径也叫镜口率，简写NA 或A，是物镜和聚光器的主要参数，与显微镜的分辨力成正比。干燥物镜的数值孔径为0.05-0.95，油浸物镜（香柏油）的数值孔径为 1.25。 ③、工作距离是指当所观察的标本最清楚时物镜的前端透镜下面到标本的盖玻片上面的距离。物镜的工作距离与物镜的焦距有关，物镜的焦距越长，放大倍数越低，其工作距离越长。例：10倍物镜上标有10/0.25和160/0.17，其中10为物镜的放大倍数； 0.25为数值孔径；160为镜筒长度（单位mm）；0.17为盖玻片的标准厚度（单位mm）。10倍物镜有效工作距离为6.5mm，40倍物镜有效工作距离为0.48mm 。

光学显微分析

光学显微分析一、概述自古以来,人们就对微观世界充满了敬畏与好奇心。光学显微分析技术则就是人类打开微观物质世界之门的第一把钥匙。通过五百多年来的发展历程,人类利用光学显微镜步入微观世界,绚丽多彩的微观物质形貌逐渐展现在人们的面前。 15世纪中叶,斯泰卢蒂(Francesco Stelluti)利用放大镜,即所谓单式显微镜研究蜜蜂,开始将人类的视角由宏观引向微观世界的广阔领域。此后,人们从简单的单透镜开始学会组装透镜具组,进而学会透镜具组、棱镜具组、反射镜具组的综合使用。约在1590年,荷兰的詹森父子(Hans and Zacharias Janssen)创造出最早的复式显微镜。17世纪中叶,物理学家胡克(R、Hooke)设计了第一台性能较好的显微镜,此后惠更斯(Christiaan Huygens)又制成了光学性能优良的惠更斯目镜,成为现代光学显微镜中多种目镜的原型,为光学显微镜的发展作出了杰出的贡献。19世纪德国的阿贝(Ernst Abbe)阐明了光学显微镜的成像原理,并由此制造出的油浸系物镜,使光学显微镜的分辨本领达到了0、2微米的理论极限,制成了真正意义的现代光学显微镜。目前,光学显微镜已由传统的生物显微镜演变成诸多种类的专用显微镜,按照其成像原理可分为: ①几何光学显微镜:包括生物显微镜、落射光显微镜、倒置显微镜、金相显微镜、暗视野显微镜等。 ②物理光学显微镜:包括相差显微镜、偏光显微镜、干涉显微镜、相差偏振光显微镜、相差干涉显微镜、相差荧光显微镜等。 ③信息转换显微镜:包括荧光显微镜、显微分光光度计、图像分析显微镜、声学显微镜、照相显微镜、电视显微镜等。随着显微光学理论与技术的不断发展,又出现了突破传统光学显微镜分辨率极限的近场光学显微镜,将光学显微分析的视角伸向纳米世界。在材料科学领域中,大量的材料或生产材料所用的原料都就是由各种各样的晶体组成的。不同材料的晶相组成直接影响到它们的结构与性质;而生产材料所用原料的晶相组成及其显微结构也直接影响着生产工艺过程及产品性能。因此对于各种材料及其原料的性能、质量的评价,除了考虑其化学组成外,还必须考虑它的晶相组成及显微结构。所谓显微结构就就是指构成材料的晶相形貌、大小、分布以及它们之间的相互关系。利用光学显微分析技术进行物相分析就就是研究材料与其原料的物相组成及显微结构,并以此来研究形成这些物相结构的工艺条件与产品性能间的关系。二、晶体光学基础 (一)光的物理性质光就是键合电子在原子核外电子能级之间激发跃迁产生的自发能量变化,导致发射或吸收辐射能的一种形态。在麦克斯韦电磁理论中,认为光就是叠加的振荡电磁场承载着能量以连续波的形式通过空间。而按照量子理论,光能量就是由一束具有极小能量的微粒即"光子"不连续地输送着,表明光具有微粒与波动的双重性,即波粒二象性。由于光学显微分析所观察到的光与物质的相互作用效应,在特性上像波,故利用光的波动学说解决晶体光学问题。电磁波在空间的传播过程中,电磁场振动垂直其传播方向,因此光就是横波,即光波振动与传播方向垂直。电磁波的范围极为广泛,包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线与γ射线等。它们的本质完全相同,只就是波长(或频率)不同而特性也不同。按照它们的波长大小依次排列便构成一个电磁波谱,如图2、1所示。从电磁波谱中可以瞧出,可见光只就是整个电磁波谱中波长范围很窄的一段,其波长约为3900到7700埃。这一小波段电磁波能引起视觉、故称为可见光波。不同波长的可见光波作用在人的视网膜上产生的视觉不一样,因而产生各种不同的色彩。当波长由大变小时.相应的

【蔡司显微镜知识】光学显微镜的原理

旗开得胜光学显微镜原理洋葱皮细胞（200倍）六世纪末发明以来，光学显微镜加深了我们对基础生物学、生断和材料科学的认识。光学显微镜最多可将物体放大1000 细节。如今，这项技术已远远超出罗伯特·虎克和列文虎克（ nhoek）所发明的第一台显微镜的水平。人类研发的特殊技出活细胞的结构和生化机能。显微镜甚至已进入数字时代， D）和数码相机来捕捉图像。然而，这些高级显微镜的基本生平第一节生物课上用过的学生显微镜非常相似。微镜的工作原理与折射望远镜极为相似，仅有一些细微的差我们简单地了解一下望远镜的工作原理。要从昏暗、遥远的物体上采集大量光线，因此需要巨大的物些光线并使物体看起来更加明亮。物镜很大，因而物体的图外的焦点位置，这就是为何望远镜比显微镜长得多的原因。镜随后放大图像，使物体就像在您眼前一样。 18

旗开得胜普通学生光学显微镜的示意图，显示各个部件和光路与望远镜相反，显微镜必须从距离很近、范围极小、厚度极薄且明亮清晰的样本上采集光线。因此显微镜不需要巨大的物镜。相反，显微镜的物镜很小，而且呈球形，这就意味着显微镜两侧的焦距都要短得多。物镜将物体的图像对焦在显微镜镜筒内的不远处。随后图像由第二个透镜放大，这个透镜称为接目镜或目镜，使物体如同在您眼前一般。望远镜和显微镜之间另一个主要区别在于，显微镜带有光源和聚光器。聚光器是一种透镜系统，用于将光源的光线聚焦到样本上的一个微小而明亮的点，即物镜检查的同一区域。显微镜与望远镜之间还有一个不同之处：后者配有固定物镜和可换目镜，而前者配有可换物镜和固定目镜。通过更换物镜（从相对扁平、低放大倍数的物镜到较圆、高放大倍数的物镜），显微镜可以观察越来越微小的区域——采光不是显微镜物镜的主要任务，但却是望远镜的。本文后半部分将详细讨论显微镜的组成部件。制作简易显微镜您可以用放大镜和纸片制作简易显微镜： 18