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光學工程
光學顯微鏡成像原理與放大倍數

光學顯微鏡的成像放大是由透鏡來實現的。單透鏡成象具有象差,嚴重影響成象質量。因此顯微鏡的主要光學部件都由透鏡組合而成。從透鏡的性能可知,只有凸透鏡才能起放大作用,而凹透鏡不行。顯微鏡的物鏡與目鏡雖都由透鏡組合而成,但相當于一個凸透鏡。

為便于了解顯微鏡的放大原理,簡要說明一下凸透鏡的幾種成象規律:

u>2f f

f2f 成倒立 放大 實像

u

u=f 不成像

u=2f 成倒立 等大 實像

f 表示透鏡焦距

u 表示物體與透鏡之間距離(簡稱物距)

透鏡是組成顯微鏡光學系統的最基本的光學元件,物鏡目鏡及聚光鏡等部件均由單個和多個透鏡組成。依其外形的不同,可分為凸透鏡(正透鏡)和凹透鏡(負透鏡)兩大類。

當一束平行于光軸的光線通過凸透鏡后相交于一點,這個點稱"焦點",通過交點并垂直光軸的平面,稱"焦平面"。焦點有兩個,在物方空間的焦點,稱"物方焦點",該處的焦平面,稱"物方焦平面";反之,在象方空間的焦點,稱"象方焦點",該處的焦平面,稱"象方焦平面"。 光線通過凹透鏡后,成正立虛像,而凸透鏡則成正立實像。實像可在屏幕上顯現出來,而虛像不能。

使用無限遠光學系統的顯微鏡主要由物鏡、管鏡和目鏡組成。標本經物鏡和管鏡放大后,形成放大倒立的實象;實象經目鏡再次放大后,形成放大的虛象。標本(AB)在物鏡(Lo)焦點上,通過物鏡(Lo)和管鏡(Le)在象方形成放大倒立的實象(A’B’);靠近人眼一方的目鏡(Le)對中間象(A’B’)再次放大,在明視距離(對人眼來說約為250mm)處形成一個虛象(A”B”)。 人眼通過顯微鏡所觀察到的象就是一個被放大了的虛象A”B”。

顯微鏡放大倍數,是指被檢驗物體經物鏡放大再經目鏡放大后,人眼所看到的最終圖象的大小對原物體大小的比值,是物鏡和目鏡放大倍數的乘積。放大率也是顯微鏡的重要參數,但也不能盲目相信放大率越高越好,在選擇時應首先考慮物鏡的數值孔徑。


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