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1、会计学1普通显微镜普通显微镜第一页，编辑于星期二：点 五分。主要内容主要内容n n一、显微镜的发展n n二、显微镜的应用n n三、显微镜的原理n n四、显微镜的结构n n五、显微镜的重要参数n n六、显微镜的镜头n n七、显微镜的像差第1页/共125页第二页，编辑于星期二：点 五分。一、显微镜的发展一、显微镜的发展第2页/共125页第三页，编辑于星期二：点 五分。n n显微镜理论、制作和应显微镜理论、制作和应用的发展用的发展n n从十五世纪开始逐渐发展起来的。从十五世纪开始逐渐发展起来的。从十五世纪开始逐渐发展起来的。从十五世纪开始逐渐发展起来的。第3页/共125页第四页，编辑于星期二：点 五
2、分。近代光学显微镜的发展历程n n15901590年，荷兰的詹森父子年，荷兰的詹森父子(Hans and zachrias Janssen)(Hans and zachrias Janssen)制制造出第一台原始的、放大倍数约为造出第一台原始的、放大倍数约为2020倍的显微镜倍的显微镜n n这个显微镜是用一个这个显微镜是用一个凹镜凹镜和一个凸镜做成的，制作水平和一个凸镜做成的，制作水平还很低。还很低。n n发明的发明的偶然性偶然性n n詹森父子俩的修养起了决定作用，他们抓住这个偶然的詹森父子俩的修养起了决定作用，他们抓住这个偶然的发现，认真思索，反复实践，用大大小小的凸玻璃片做发现，认真思索，
3、反复实践，用大大小小的凸玻璃片做各种距离不等的配合，终于发明了世界上第一台显微镜。各种距离不等的配合，终于发明了世界上第一台显微镜。n n并没有发现显微镜的真正价值。也许正是因为这并没有发现显微镜的真正价值。也许正是因为这个原因，詹森的发明并没有引起世人的重视。个原因，詹森的发明并没有引起世人的重视。第4页/共125页第五页，编辑于星期二：点 五分。n n16l016l0年，意大利物理学家年，意大利物理学家伽利略(Galileo)(Galileo)制制造了具有物镜、目镜及镜筒的望远镜造了具有物镜、目镜及镜筒的望远镜 第5页/共125页第六页，编辑于星期二：点 五分。n n16651665年，英
4、国物理学家年，英国物理学家罗伯特罗伯特 胡克胡克(Robert(Robert Hooke)Hooke)用复式显微镜观察软木塞时发现了小用复式显微镜观察软木塞时发现了小的蜂房状结构，称为的蜂房状结构，称为“细胞细胞”，由此引起了，由此引起了细胞研究的热潮。细胞研究的热潮。第6页/共125页第七页，编辑于星期二：点 五分。（左）1665年 R.Hoock用来发现细胞的光学显微镜。(右)1848年的显微镜。第7页/共125页第八页，编辑于星期二：点 五分。近代光学显微镜的发展历程n n荷兰的显微镜学家、微生物学荷兰的显微镜学家、微生物学的开拓者的开拓者列文虎克列文虎克(A.van Leeuwenho
5、ek)首先制造成首先制造成放大放大275275倍的显微镜，并于，并于1673年，描述了哺乳动物红血球红血球的观察情况，1677年，又发现了人以及狗和兔子的精子精子第8页/共125页第九页，编辑于星期二：点 五分。Made by A.van Leeuwenhoek(1632-1723).Magnification ranges at 50-275x.第9页/共125页第十页，编辑于星期二：点 五分。近代光学显微镜的发展历程n n16841684年，荷兰物理学家惠更斯惠更斯(Huygens)(Huygens)设计并制造出双透镜目镜惠更斯目镜惠更斯目镜，是现代多种目镜的原型。这时的光学显微镜已初具现
6、代显微镜的基本结构惠更斯目镜有两片凸面朝向显微惠更斯目镜有两片凸面朝向显微物镜的内焦点平凸透镜构成物镜的内焦点平凸透镜构成,该该结构不能消场曲结构不能消场曲,由像散来平由像散来平衡衡,一般用于低倍显微镜一般用于低倍显微镜;第10页/共125页第十一页，编辑于星期二：点 五分。n n1752年，英国人年，英国人J.Dollond 发明消色发明消色差显微镜。差显微镜。n n1812年，苏格兰人年，苏格兰人D.Brewster 发明发明油浸物镜，改进了体视显微镜。油浸物镜，改进了体视显微镜。1840年法国光学仪器商人查尔斯年法国光学仪器商人查尔斯塞福尔制造的显微镜塞福尔制造的显微镜 Microsco
7、pe made by Charles Chevalier 1840第11页/共125页第十二页，编辑于星期二：点 五分。n n在在显显微微镜镜的的发发展展史史中中，贡贡献献最最为为卓卓著著的的是是德德国国的的物物理理学家、数学家和光学大师学家、数学家和光学大师恩斯特恩斯特 阿贝阿贝(Ernst Abbe)(Ernst Abbe)。n n他他提提出出了了显显微微镜镜的的完完善善理理论论，阐阐明明了了成成像像原原理理、数数值值孔孔径径等等问问题题，在在18701870年年发发表表了了有有关关放放大大理理论论的重要文章。的重要文章。n n两两年年后后又又发发明明了了油油浸浸物物镜镜，并并在在光光学学
8、玻玻璃璃、显显微微镜镜的设计和改进等方向取得了光辉的业绩。的设计和改进等方向取得了光辉的业绩。第12页/共125页第十三页，编辑于星期二：点 五分。Bausch&Lomb Investigator microscope circa 1893 第13页/共125页第十四页，编辑于星期二：点 五分。n n显微镜的发明显微镜的发明 n n使人类更深刻地揭示了自然界的奥秘，推动了各学科使人类更深刻地揭示了自然界的奥秘，推动了各学科的发展，反过来由于科学的发展，又促进了显微镜技的发展，反过来由于科学的发展，又促进了显微镜技术的改进，使之日趋完善。术的改进，使之日趋完善。n n显微镜设计与制造n n现代多
9、为光、机、电的三结合体。现代多为光、机、电的三结合体。第14页/共125页第十五页，编辑于星期二：点 五分。现现代代显显微微镜镜第15页/共125页第十六页，编辑于星期二：点 五分。n n19321932年，荷兰籍德国人年，荷兰籍德国人年，荷兰籍德国人年，荷兰籍德国人F.ZernikeF.Zernike成功设计了相差显微镜成功设计了相差显微镜成功设计了相差显微镜成功设计了相差显微镜（phase contrast microscope)phase contrast microscope)，并因此获，并因此获，并因此获，并因此获19531953年年年年诺贝尔物理奖。诺贝尔物理奖。诺贝尔物理奖。诺贝
10、尔物理奖。现代光学显微镜的发展历程第16页/共125页第十七页，编辑于星期二：点 五分。n n19321932年年年年，德德德德国国国国人人人人M.KnollM.Knoll和和和和E.A.F.RuskaE.A.F.Ruska发发发发明明明明电电电电镜镜镜镜，19401940年年年年，美、德制造出分辨力为美、德制造出分辨力为美、德制造出分辨力为美、德制造出分辨力为0.2nm0.2nm的商品电镜。的商品电镜。的商品电镜。的商品电镜。TEM第17页/共125页第十八页，编辑于星期二：点 五分。n n19811981年，瑞士人年，瑞士人年，瑞士人年，瑞士人G.BinnigG.Binnig和和和和H.R
11、oherIH.RoherI在在在在IBMIBM苏黎世实验中心苏黎世实验中心苏黎世实验中心苏黎世实验中心（Zurich Research CenterZurich Research Center）发明了扫描隧道显微镜而与电镜发）发明了扫描隧道显微镜而与电镜发）发明了扫描隧道显微镜而与电镜发）发明了扫描隧道显微镜而与电镜发明者明者明者明者RuskaRuska同获同获同获同获19861986年度的诺贝尔物理学奖。年度的诺贝尔物理学奖。年度的诺贝尔物理学奖。年度的诺贝尔物理学奖。Cs atoms(red)on the GaAs surface(blue).第18页/共125页第十九页，编辑于星期二：点
12、 五分。二、显微镜的应用二、显微镜的应用第19页/共125页第二十页，编辑于星期二：点 五分。n n显微镜的作用n n是一种处理波的工具，是处理可见光及近可见光波段的波，使是一种处理波的工具，是处理可见光及近可见光波段的波，使之成束地照射在被检物体上。之成束地照射在被检物体上。n n其成象落在人眼的视网膜、感光片或其它记录系统其成象落在人眼的视网膜、感光片或其它记录系统(如电视如电视显示或电影显示或电影)上，突破了人类生理的限制。上，突破了人类生理的限制。n n把视觉伸展到人眼不能分辨的微观世界中去。用来观察、记录把视觉伸展到人眼不能分辨的微观世界中去。用来观察、记录和研究经过制片技术处理后的
13、被检物体的细微结构。和研究经过制片技术处理后的被检物体的细微结构。n n对微观世界的探索及理论上的研究起着极其重要的作用。对微观世界的探索及理论上的研究起着极其重要的作用。n n广泛地应用于各学科的领域中。广泛地应用于各学科的领域中。第20页/共125页第二十一页，编辑于星期二：点 五分。n n光镜技术在生物学上的应用光镜技术在生物学上的应用n nA A 观察活细胞的形态结构，生命运动，观察活细胞的形态结构，生命运动，n n 细胞周期。细胞周期。n nB B 细胞器的定位及功能研究。细胞器的定位及功能研究。n nC C 基因产物与大分子物质的定位及定量。基因产物与大分子物质的定位及定量。n n
14、D D 监测细胞代谢活动。监测细胞代谢活动。第21页/共125页第二十二页，编辑于星期二：点 五分。n n细胞的钙信号引起钙依赖水母发光蛋白发光细胞的钙信号引起钙依赖水母发光蛋白发光第22页/共125页第二十三页，编辑于星期二：点 五分。n n 罗丹明罗丹明123123染色后显示的细胞线粒体的定位染色后显示的细胞线粒体的定位第23页/共125页第二十四页，编辑于星期二：点 五分。三、显微镜的原理三、显微镜的原理第24页/共125页第二十五页，编辑于星期二：点 五分。n n光具有的物理性质光具有的物理性质n n折射和折射率折射和折射率n n光线在均匀的各向同性介质中，二点之间应以直线传播，当通过
15、不同密光线在均匀的各向同性介质中，二点之间应以直线传播，当通过不同密度介质的透明物体时，则会发生折射现象，这是由于光在不同介质中的度介质的透明物体时，则会发生折射现象，这是由于光在不同介质中的传播速度不同所造成的。传播速度不同所造成的。n n不同介质的折射率不同介质的折射率n n空气空气 1.01.0n n 水水 1.331.33n n甘油甘油 1.4051.405n n光线经过不同介质发生折射，造成像的放大缩小光线经过不同介质发生折射，造成像的放大缩小第25页/共125页第二十六页，编辑于星期二：点 五分。n n人眼的重要性n n人眼具有敏捷的性能，视觉传入大脑的信息约占各种信息的人眼具有敏
16、捷的性能，视觉传入大脑的信息约占各种信息的8080，其高度的准确性、灵敏度、分辨力和适应性等方面，其高度的准确性、灵敏度、分辨力和适应性等方面，至今在理论上尚未完全解释清楚。至今在理论上尚未完全解释清楚。n n人眼的局限性 n n不能看清很远或太小的物体。不能看清很远或太小的物体。n n对所观察到的物体的形状、大小和远近，不能作出精确的定量对所观察到的物体的形状、大小和远近，不能作出精确的定量比较和计量。比较和计量。n n对发生在瞬间的现象或事物不能留下长久的记录。对发生在瞬间的现象或事物不能留下长久的记录。n n只能感受光谱中很窄的可见光（波长约为只能感受光谱中很窄的可见光（波长约为400-
17、700400-700毫微毫微米）范围内的电磁波。米）范围内的电磁波。第26页/共125页第二十七页，编辑于星期二：点 五分。第27页/共125页第二十八页，编辑于星期二：点 五分。n n光学显微镜的组成光学显微镜的组成n n均由单个和多个透镜组成，即由物镜、目镜及聚光镜等部件。均由单个和多个透镜组成，即由物镜、目镜及聚光镜等部件。n n透镜是组成显微镜光学系统的最基本的光学原件。透镜是组成显微镜光学系统的最基本的光学原件。n n透镜依其外形的不同可分为两大类透镜依其外形的不同可分为两大类n n1 1、凸透镜（又称会聚透镜、正透镜）、凸透镜（又称会聚透镜、正透镜）n n2 2、凹透镜（又称散发透
18、镜、负透镜）、凹透镜（又称散发透镜、负透镜）第28页/共125页第二十九页，编辑于星期二：点 五分。第29页/共125页第三十页，编辑于星期二：点 五分。n n透镜成象透镜成象n n凸透镜凸透镜在物方所成的象是光线真正的交点，称为在物方所成的象是光线真正的交点，称为“实象实象”。n n实象实象在屏幕上能显现出来，而虚象则不能，但当我们用眼睛在屏幕上能显现出来，而虚象则不能，但当我们用眼睛对着透镜观察时，则完全能看到它。对着透镜观察时，则完全能看到它。n n凹透镜所形成的象是与物体处在同一方，称为凹透镜所形成的象是与物体处在同一方，称为“虚象虚象”。n n虚象虚象当一束平行于光轴的光线通过凹透镜
19、后，形成散射光，在象方空间当一束平行于光轴的光线通过凹透镜后，形成散射光，在象方空间不能相交于一点，只有它们的延长线才能在物方空间相交于一点，这个点称不能相交于一点，只有它们的延长线才能在物方空间相交于一点，这个点称“虚焦点虚焦点”，这个平面称，这个平面称“虚焦点平面虚焦点平面”。FOFFOF第30页/共125页第三十一页，编辑于星期二：点 五分。n n显微镜的成象原理显微镜的成象原理n n当物体位于透镜物方二倍焦距以内，焦点以外时，当物体位于透镜物方二倍焦距以内，焦点以外时，则在象方二倍焦距以外形成放大的倒立实象；则在象方二倍焦距以外形成放大的倒立实象；n n当物体位于透镜物方焦点以内时，则
20、像方也无象的形成，当物体位于透镜物方焦点以内时，则像方也无象的形成，而在透镜物方的同侧比物体远的位置形成放大的直立虚象。而在透镜物方的同侧比物体远的位置形成放大的直立虚象。l放大倍数物镜倍数放大倍数物镜倍数*目镜倍数目镜倍数第31页/共125页第三十二页，编辑于星期二：点 五分。250mm250mm明视距离明视距离明视距离明视距离第32页/共125页第三十三页，编辑于星期二：点 五分。四、显微镜的结构四、显微镜的结构第33页/共125页第三十四页，编辑于星期二：点 五分。n n照明系统照明系统 包括光源、聚光器包括光源、聚光器n n光学放大系统光学放大系统 由物镜和目镜组成由物镜和目镜组成n
21、n机械装置机械装置 用于固定材料和观察方便用于固定材料和观察方便第34页/共125页第三十五页，编辑于星期二：点 五分。v照明系统照明系统 包括光源、聚光器包括光源、聚光器第35页/共125页第三十六页，编辑于星期二：点 五分。物镜物镜:是决定显微镜的质量、分辨是决定显微镜的质量、分辨力和放大倍数的最关键部件力和放大倍数的最关键部件;在物镜筒壁上常注有主要性能在物镜筒壁上常注有主要性能指标指标放大倍数、镜口率等放大倍数、镜口率等;目镜目镜:是由上面的接目透镜和是由上面的接目透镜和下面的会聚透镜二部分组成的下面的会聚透镜二部分组成的,两者之间装有一个光阑两者之间装有一个光阑;光学放光学放大系统大
22、系统 :第36页/共125页第三十七页，编辑于星期二：点 五分。镜座镜座 是显微镜的基座是显微镜的基座,用以支持整个显微镜用以支持整个显微镜,其内常装有照明光源和反射镜其内常装有照明光源和反射镜;镜臂镜臂 是显微镜的主要支架是显微镜的主要支架,用以支持镜筒、载物台、聚光器和调焦装置等用以支持镜筒、载物台、聚光器和调焦装置等;载物台载物台 又称镜台又称镜台,中央有一个通光孔中央有一个通光孔,确保光线与台面垂直通过。确保光线与台面垂直通过。镜筒镜筒 位于镜臂的上部位于镜臂的上部,其上端放置目镜其上端放置目镜,下端连接物镜转换器下端连接物镜转换器;调焦装置调焦装置 包括较大的粗准焦螺旋和较小的细准焦
23、螺旋包括较大的粗准焦螺旋和较小的细准焦螺旋;物镜转换器等物镜转换器等机械装置：用于固定材料和观察方便机械装置：用于固定材料和观察方便,包括包括:第37页/共125页第三十八页，编辑于星期二：点 五分。第38页/共125页第三十九页，编辑于星期二：点 五分。第39页/共125页第四十页，编辑于星期二：点 五分。五、显微镜的重要参数五、显微镜的重要参数第40页/共125页第四十一页，编辑于星期二：点 五分。显微镜的重要参数n n分辨率n n放大率和有效放大率n n数值孔径n n焦深n n视场宽度n n复盖差n n工作距离n n图像亮度n n视场亮度v合理使用参数合理使用参数v各项参数并不都是越高越
24、各项参数并不都是越高越好，在使用时，应根据镜检好，在使用时，应根据镜检的目的和实际情况来协调各的目的和实际情况来协调各参数之间的关系，以保证分参数之间的关系，以保证分辨率为准。辨率为准。第41页/共125页第四十二页，编辑于星期二：点 五分。n n分辨率（分辨率（ResolutionResolution）n n又称又称“鉴别率鉴别率”、“解象力解象力”和和“分辨本领分辨本领”.是指将邻近两点清晰区分辨认的能力。是指将邻近两点清晰区分辨认的能力。n n是衡量显微镜性能的又一个重要技术参数。是衡量显微镜性能的又一个重要技术参数。n n分辨本领：分辨本领：n n德国著名理论光学家德国著名理论光学家A
25、bbeAbbe早在早在100100多年前就给出分辨本领：多年前就给出分辨本领：n nR=0.61/nSinR=0.61/nSin，n n为为物物体体所所处处媒媒介介的的折折射射率率；为为孔孔径径角角；为为发发射射光光波波长。长。第42页/共125页第四十三页，编辑于星期二：点 五分。衍射的形成n n物理光学把光视为一种电磁波，具有波粒二象性，即波动性和粒子性。由于光具有波动性质，使得光波相互之间发生干涉作用，产生衍射现象。第43页/共125页第四十四页，编辑于星期二：点 五分。狭缝实验狭缝实验n n屏屏幕幕上上的的P1P1点点到到狭狭峰峰上上边边缘缘的的距距离离和和它它到到狭狭峰峰下下边边缘缘
26、的的距距离离之之差差为为一一个个波长。波长。n n从从狭狭峰峰上上缘缘和和从从狭狭峰峰下下缘缘发发出出的的两两列列光光波在波在P1P1点相互影响。点相互影响。n n整整个个狭狭峰峰内内发发出出的的光光波波的的累累计计相相干干效效果果，是是在在P1P1点点两两侧侧造造成成一一个个光光强强的的低低谷，谷，P1P1点位于谷底位置。点位于谷底位置。n n相相反反，在在P2P2点点处处，从从狭狭缝缝上上缘缘和和下下缘缘发发出出的的光光波波的的波波程程差差1 1 个个波波长长，P2P2成成为为相相干干增增强强区区的的中中心心，称称为为第第一一级级衍衍射射极极大大值。值。第44页/共125页第四十五页，编辑
27、于星期二：点 五分。衍射结果点光源通过透镜产生的埃利斑第一暗环半径点光源通过透镜产生的埃利斑第一暗环半径 式中式中 n n为介质折射率，为介质折射率，照明光波长，照明光波长，透镜孔径半角，说明埃利斑半径与照明光源波透镜孔径半角，说明埃利斑半径与照明光源波长成正比，与透镜数值孔径成反比长成正比，与透镜数值孔径成反比 由斑点光源衍射形成的埃利斑（a）及其光强分布图（b）衍射使物体上的一个点在成像的时候不会是一个点，而是一个衍射光斑。如果两个衍射光斑靠得太近，它们将无法被区分开来。第45页/共125页第四十六页，编辑于星期二：点 五分。n n瑞利判据：n n两埃利斑中心间距等于第一暗环半径R 第46
28、页/共125页第四十七页，编辑于星期二：点 五分。阿贝成像原理n n对于周期性结构的物体，图像的形成用阿贝成对于周期性结构的物体，图像的形成用阿贝成像原理来解释。像原理来解释。n n光线通过细小的网孔时要发生衍射，衍射光线向光线通过细小的网孔时要发生衍射，衍射光线向各个方向传播，凡是光程差满足各个方向传播，凡是光程差满足 k=0k=0，1 1，2 2，的，互相加强。同一方向的衍射光则成的，互相加强。同一方向的衍射光则成为平行光束。为平行光束。n n平行光束通过物镜在后焦面上会聚；形成衍射花平行光束通过物镜在后焦面上会聚；形成衍射花样。衍射花样上的某个衍射斑点是由不同物点的样。衍射花样上的某个衍
29、射斑点是由不同物点的同级衍射光相干加强形成的；同一物点上的光由同级衍射光相干加强形成的；同一物点上的光由于衍射分解，对许多衍射斑点有贡献。于衍射分解，对许多衍射斑点有贡献。n n从同一物点发出的各级衍射光，在产生相应的衍从同一物点发出的各级衍射光，在产生相应的衍射斑点后继续传播，在象平面上又相互干涉，形射斑点后继续传播，在象平面上又相互干涉，形成物象成物象第47页/共125页第四十八页，编辑于星期二：点 五分。阿贝成像原理阿贝成像原理n n阿贝成像原理可以简单地描述为两次干涉作用：平行光束受到有周期性特征物体的散射作用形成衍射谱，各级衍射波通过干涉重新在像平面上形成反映物的特征的像。第48页/
30、共125页第四十九页，编辑于星期二：点 五分。物与象之间的相似性物与象之间的相似性 n n物象是由直射光和衍射光互相干涉形成的，不让衍射光通过就不能成象，参与成象的衍射斑点愈多，则物物象是由直射光和衍射光互相干涉形成的，不让衍射光通过就不能成象，参与成象的衍射斑点愈多，则物象与物体的相似性愈好。象与物体的相似性愈好。第49页/共125页第五十页，编辑于星期二：点 五分。n n分辨力：指分辨物体最小间隔的能力。分辨力：指分辨物体最小间隔的能力。n nR=0.61/R=0.61/NNAA 为入射光线波长；为入射光线波长；NNAA为镜口率为镜口率 sinsin，n n=介质折射率；介质折射率；=镜口
31、角镜口角/2/2（样品对物镜镜口的张角（样品对物镜镜口的张角/2/2）n n思考：思考：如何提高显微镜的分辨能力？如何提高显微镜的分辨能力？肉眼：肉眼：0.2 mm;光镜：光镜：0.2 um;电镜：电镜：0.2 nm第50页/共125页第五十一页，编辑于星期二：点 五分。对可见光（波长为对可见光（波长为对可见光（波长为对可见光（波长为400700nm400700nm）来说，能）来说，能）来说，能）来说，能清楚分辨出相邻两点之间的最小间隔为清楚分辨出相邻两点之间的最小间隔为清楚分辨出相邻两点之间的最小间隔为清楚分辨出相邻两点之间的最小间隔为0.20.2 mm。R R 0.61 0.61 /n.s
32、in a/n.sin a 0.610.5 0.610.5 m/1.51m/1.51 0.2 0.2 mm表表:几种介质的折射率几种介质的折射率第51页/共125页第五十二页，编辑于星期二：点 五分。n n显微镜的几个光学特点：分辨本领是由物镜的NA值与照明光源的波长两个因素决定，NA值越大，照明光线波长越短，分辨率就越高。介质折射率越接近镜头玻璃的（介质折射率越接近镜头玻璃的（1.7 1.7）越好；sin 的最大值小于1 1；介质为空气，镜；介质为空气，镜口率一般为口率一般为0.050.95；油镜头用香柏油为介质，镜口率可接近1.5。第52页/共125页第五十三页，编辑于星期二：点 五分。n
33、n放大率的概念放大率的概念n n放大率即为放大倍数放大率即为放大倍数,是指被捡物镜经物体放大再经目镜放大后，人眼所看到的最是指被捡物镜经物体放大再经目镜放大后，人眼所看到的最终图象的大小对原物体大小的比值。终图象的大小对原物体大小的比值。n n是物镜和目镜放大倍数的乘积。是物镜和目镜放大倍数的乘积。n n是指长度的放大，而不是指面积的放大。是指长度的放大，而不是指面积的放大。n n物镜和目镜的放大倍数均标刻在其外壳上。物镜和目镜的放大倍数均标刻在其外壳上。n n总放大率总放大率(M)(M)物镜放大率物镜放大率(Mob)x(Mob)x目镜放大率目镜放大率(Moc)(Moc)l放大倍数物镜倍数*目
34、镜倍数第53页/共125页第五十四页，编辑于星期二：点 五分。n n有效放大率有效放大率n n把由显微镜的分辨本领所能分辨开的两点间的距离，放大成相当于人眼能分把由显微镜的分辨本领所能分辨开的两点间的距离，放大成相当于人眼能分辨的距离。辨的距离。n n人眼的分辨本领大致为人眼的分辨本领大致为0.1mm,0.1mm,所以分辨本领为所以分辨本领为0.2m0.2m的显微镜，其有效放大的显微镜，其有效放大率是率是 0.11000/0.2=5000.11000/0.2=500倍。倍。n n无效放大率无效放大率n n当选用的物镜数值孔径不够大，即分辨率不够高时，显微镜不能分当选用的物镜数值孔径不够大，即分
35、辨率不够高时，显微镜不能分清物体的微细结构，此时即使过度地增大放大倍率，得到的也只能清物体的微细结构，此时即使过度地增大放大倍率，得到的也只能是一个轮廓虽大但细节不清的图像，称为无效放大倍率。是一个轮廓虽大但细节不清的图像，称为无效放大倍率。n n显微镜观察物体时，把物体的像放大到超过肉眼已能详细辨认细节的程度是没有必显微镜观察物体时，把物体的像放大到超过肉眼已能详细辨认细节的程度是没有必要的。要的。第54页/共125页第五十五页，编辑于星期二：点 五分。普通光镜分辨力约为0.2m，人眼的分辨力为0.1mm，因此,光学显微镜的有效放大倍数为0.1mm/200nm=500倍左右在实际使用时,为了
36、操作上的方便,不应使眼睛经常处于最高分辨而容易疲劳的状态,用分辨本领大致是0.1mm的肉眼来观察0.2-0.3mm的细节就毫不费力,因此,常把上面定义的有效放大倍数再提高1-2倍，认为光学显微镜的有效放大倍数约为1000-1500倍 第55页/共125页第五十六页，编辑于星期二：点 五分。n n物镜与目镜的合理使用物镜与目镜的合理使用n n观察时应在有效放大率的范围内来选择。观察时应在有效放大率的范围内来选择。n n使用使用100X100X的物镜时，应使用的物镜时，应使用6.7X6.7X或或10X10X的目镜较好，如用的目镜较好，如用5X5X目镜则目镜则达不到人眼所能分辨的大小；用达不到人眼所
37、能分辨的大小；用20X20X的目镜则为无效放大。的目镜则为无效放大。n n在观察时，一般使用在观察时，一般使用10X10X的目镜为好，愈是高级的研究用显微镜常配置二对的目镜为好，愈是高级的研究用显微镜常配置二对10X10X的目镜，的目镜，10X10X目镜为目镜为“标准目镜标准目镜”。n n作高倍镜捡时，首先应考虑更换物镜，而不要盲目更换过高倍率的目镜。作高倍镜捡时，首先应考虑更换物镜，而不要盲目更换过高倍率的目镜。第56页/共125页第五十七页，编辑于星期二：点 五分。n n两组物镜与目镜配合使用比较两组物镜与目镜配合使用比较n n20X20X（物镜（物镜0.40NA0.40NA）与）与20X
38、20X（目镜）搭配使用（目镜）搭配使用图象质量图象质量欠佳欠佳n n40X40X（物镜（物镜0.65NA0.65NA）与）与10X10X（目镜）搭配使用（目镜）搭配使用图象质量优良图象质量优良n n中间镜中间镜n n在研究用显微镜中，目镜与物镜之间若有中间镜，则总放大率应再乘以中间镜的在研究用显微镜中，目镜与物镜之间若有中间镜，则总放大率应再乘以中间镜的放大倍数。放大倍数。第57页/共125页第五十八页，编辑于星期二：点 五分。n n数值孔径（数值孔径（NANA）n n又称又称“镜口率镜口率”、“开口率开口率”，简写，简写NANA或或A A。n n是物镜和聚光镜的主要技术参数，是判断其性能高低
39、的重要标志。是物镜和聚光镜的主要技术参数，是判断其性能高低的重要标志。n n数值的大小分别标刻在物镜和聚光镜的外壳上。数值的大小分别标刻在物镜和聚光镜的外壳上。n n数值孔径（数值孔径（NANA）是物镜前透镜与被检物体之间介质的折射率（）是物镜前透镜与被检物体之间介质的折射率（n n）和半）和半孔径角（孔径角（）的正弦之乘积。）的正弦之乘积。NA=nsinNA=nsinn n物镜的数值孔径（物镜的数值孔径（NANA）n n一般在一般在0.85-1.40.85-1.4之间。之间。第58页/共125页第五十九页，编辑于星期二：点 五分。n n孔径角是物镜光轴上的物点与物镜前透镜的有效直径所形成的角
40、孔径角是物镜光轴上的物点与物镜前透镜的有效直径所形成的角度。孔径角越大，进入物镜的光通亮就越大，分辨率越高。孔径度。孔径角越大，进入物镜的光通亮就越大，分辨率越高。孔径角与物镜的有效直径成正比，与焦点的距离成反比。角与物镜的有效直径成正比，与焦点的距离成反比。n n 根据阿贝成像原理，衍射光线反映了物体形貌的细节，因此一个根据阿贝成像原理，衍射光线反映了物体形貌的细节，因此一个物镜要反映物体的细节，必须能够接受尽量多的高阶衍射光线。物镜要反映物体的细节，必须能够接受尽量多的高阶衍射光线。n n物镜接收衍射光线的能力也强烈的依赖于在样品与镜头之物镜接收衍射光线的能力也强烈的依赖于在样品与镜头之间
41、的介质。因此，数值孔径的概念更加能够有效的描述物间的介质。因此，数值孔径的概念更加能够有效的描述物镜的成像能力。镜的成像能力。第59页/共125页第六十页，编辑于星期二：点 五分。数值孔径N.A（n.sin n.sin ）数值孔径的大小代表了光镜的会聚能数值孔径的大小代表了光镜的会聚能数值孔径的大小代表了光镜的会聚能数值孔径的大小代表了光镜的会聚能力。数值孔径越高，光镜的分辨力越力。数值孔径越高，光镜的分辨力越力。数值孔径越高，光镜的分辨力越力。数值孔径越高，光镜的分辨力越大，所呈影像的亮度越强。大，所呈影像的亮度越强。大，所呈影像的亮度越强。大，所呈影像的亮度越强。第60页/共125页第六十
42、一页，编辑于星期二：点 五分。常见物镜的数值孔径如下表：常见物镜的数值孔径如下表：物镜物镜 数值孔径数值孔径(N.A.)(N.A.)工作距离工作距离(mm)(mm)10 0.25 5.40 10 0.25 5.40 40 0.65 0.39 40 0.65 0.39 100 1.30 0.11 100 1.30 0.11 第61页/共125页第六十二页，编辑于星期二：点 五分。n n焦深焦深焦深为焦点深度的简称，即在使用显微镜时，当焦点对准某一物体点时，不仅焦深为焦点深度的简称，即在使用显微镜时，当焦点对准某一物体点时，不仅位于该点平面上的各点都可看清楚，而且在此平面的上下一定厚度内，也能看得
43、清楚，位于该点平面上的各点都可看清楚，而且在此平面的上下一定厚度内，也能看得清楚，这个清晰部分的厚度就是焦深。这个清晰部分的厚度就是焦深。n n焦深大，可看到被检物体的全层，而焦深小，则只能看到被检物体的一薄焦深大，可看到被检物体的全层，而焦深小，则只能看到被检物体的一薄层。层。n n焦深与总放大倍率及物镜的数值孔径值成反比。放大倍率愈高，数值孔径值愈焦深与总放大倍率及物镜的数值孔径值成反比。放大倍率愈高，数值孔径值愈大，焦深则愈小。大，焦深则愈小。第62页/共125页第六十三页，编辑于星期二：点 五分。n n视场直径视场直径n n也称视场宽度或视场范围，是指在显微镜下看到的圆形视场内所能容纳
44、也称视场宽度或视场范围，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。被检物体的实际范围。n n视场直径大小是由目镜里的视场光阑所限定。视场直径大小是由目镜里的视场光阑所限定。n n视场直径愈大，愈便于观察。视场直径愈大，愈便于观察。n n使用广角目镜可以增大视场直径。使用广角目镜可以增大视场直径。n n增大物镜的倍率，视场直径减小。增大物镜的倍率，视场直径减小。第63页/共125页第六十四页，编辑于星期二：点 五分。n n复盖差复盖差n n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
45、而产生了象差，这就是复盖差。复盖差的产生影响了显微镜的成象质量。变，从而产生了象差，这就是复盖差。复盖差的产生影响了显微镜的成象质量。n n盖玻片的标准厚度为盖玻片的标准厚度为0.17mm0.17mm，允许范围在，允许范围在0.160.18mm0.160.18mm。n n物镜外壳上标刻的物镜外壳上标刻的0.170.17，即表明该物镜所要求盖玻片的厚度。，即表明该物镜所要求盖玻片的厚度。n n低倍物镜不受盖玻片影响，使用油镜时盖玻片不能太厚。低倍物镜不受盖玻片影响，使用油镜时盖玻片不能太厚。第64页/共125页第六十五页，编辑于星期二：点 五分。n n镜象亮度与视场亮度镜象亮度与视场亮度n n镜
46、象亮度是显微镜的图像亮度的简称，指在显微镜下所观察到图象的明暗程度。镜象亮度是显微镜的图像亮度的简称，指在显微镜下所观察到图象的明暗程度。n n使用时，对镜象亮度的要求，一般是使眼睛既不感到暗淡，又使用时，对镜象亮度的要求，一般是使眼睛既不感到暗淡，又不耀眼，使眼睛不感到疲劳为好。不耀眼，使眼睛不感到疲劳为好。n n镜象亮度对于在高倍镜下观察和显微摄影及投影时尤为重要，镜象亮度对于在高倍镜下观察和显微摄影及投影时尤为重要，如果没有足够的镜象亮度，显微照相要延长曝光时间，显微投如果没有足够的镜象亮度，显微照相要延长曝光时间，显微投影屏上的图象也因暗淡，从而影响观察。影屏上的图象也因暗淡，从而影响
47、观察。第65页/共125页第六十六页，编辑于星期二：点 五分。明视距离明视距离 最适合正常眼细致观察物体又不易产生疲劳感觉的距离。最适合正常眼细致观察物体又不易产生疲劳感觉的距离。最适合正常眼细致观察物体又不易产生疲劳感觉的距离。最适合正常眼细致观察物体又不易产生疲劳感觉的距离。一般人的明视距离为一般人的明视距离为一般人的明视距离为一般人的明视距离为2020202030303030厘米。厘米。厘米。厘米。在设计光学仪器时，目镜成像的位置一般规定为在设计光学仪器时，目镜成像的位置一般规定为在设计光学仪器时，目镜成像的位置一般规定为在设计光学仪器时，目镜成像的位置一般规定为25252525厘米。放
48、大镜厘米。放大镜厘米。放大镜厘米。放大镜和显微镜目镜的角放大率也是以像距为和显微镜目镜的角放大率也是以像距为和显微镜目镜的角放大率也是以像距为和显微镜目镜的角放大率也是以像距为25252525厘米、物距接近焦距厘米、物距接近焦距厘米、物距接近焦距厘米、物距接近焦距f f f f来计来计来计来计算的。算的。算的。算的。第66页/共125页第六十七页，编辑于星期二：点 五分。n n工作距离工作距离n n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，它与焦距工作距离也叫物距，即指物镜前透镜的表面到被检物体之间的距离，它与焦距是两个概念。是两个概念。n n调焦实际上是调节工作距离。物镜倍
49、数小，其工作距离长；反之，孔径大的高调焦实际上是调节工作距离。物镜倍数小，其工作距离长；反之，孔径大的高倍物镜，其工作距离短。倍物镜，其工作距离短。n n研究用显微镜的物镜前透镜处带有弹簧装置，显微镜的机械部分研究用显微镜的物镜前透镜处带有弹簧装置，显微镜的机械部分也加有也加有“限位装置限位装置”。n n倒置显微镜其工作距离可达倒置显微镜其工作距离可达14mm14mm，体视显微镜的工作距离可达，体视显微镜的工作距离可达20mm20mm。第67页/共125页第六十八页，编辑于星期二：点 五分。高低倍物镜工作距离的比较第68页/共125页第六十九页，编辑于星期二：点 五分。六、显微镜的镜头六、显微
50、镜的镜头第69页/共125页第七十页，编辑于星期二：点 五分。人的视觉：人类从客观世界获得的信息90%来自于视觉。但人的视觉是有限的。空间分辨能力、时间分辨能力、光谱响应范围、强度感受能力。光学仪器：为了提高人的视觉能力，借助于光学仪器：平面镜、球面镜、透镜等组成。第70页/共125页第七十一页，编辑于星期二：点 五分。人的眼睛人的眼睛 瞳孔第71页/共125页第七十二页，编辑于星期二：点 五分。助视仪器的放大本领助视仪器的放大本领 第72页/共125页第七十三页，编辑于星期二：点 五分。放大镜（凸透镜）放大倍数通常用“”表示，如放大3倍，为“3”。第73页/共125页第七十四页，编辑于星期二