淺析光學(xué)顯微鏡的成像原理和放大倍數(shù)
光學(xué)顯微鏡的成像放大是由透鏡來實(shí)現(xiàn)的。單透鏡成象具有象差,嚴(yán)重影響成象質(zhì)量。因此顯微鏡的主要光學(xué)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(dāng)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(guī)律:
u>2f f<u<2f 成倒立 縮小 實(shí)像
f<u<2f u>2f 成倒立 放大 實(shí)像
u<f ____ 正立 放大 虛像
u=f 不成像
u=2f 成倒立 等大 實(shí)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(xué)系統(tǒng)的最基本的光學(xué)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(fù)透鏡)兩大類。
當(dāng)一束平行于光軸的光線通過凸透鏡后相交于一點(diǎn),這個點(diǎn)稱"焦點(diǎn)",通過交點(diǎn)并垂直光軸的平面,稱"焦平面"。焦點(diǎn)有兩個,在物方空間的焦點(diǎn),稱"物方焦點(diǎn)",該處的焦平面,稱"物方焦平面";反之,在象方空間的焦點(diǎn),稱"象方焦點(diǎn)",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(shí)像。實(shí)像可在屏幕上顯現(xiàn)出來,而虛像不能。
使用無限遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)的顯微鏡主要由物鏡、管鏡和目鏡組成。標(biāo)本經(jīng)物鏡和管鏡放大后,形成放大倒立的實(shí)象;實(shí)象經(jīng)目鏡再次放大后,形成放大的虛象。標(biāo)本(AB)在物鏡(Lo)焦點(diǎn)上,通過物鏡(Lo)和管鏡(Le)在象方形成放大倒立的實(shí)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(shù),是指被檢驗(yàn)物體經(jīng)物鏡放大再經(jīng)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(shù)的乘積。放大率也是顯微鏡的重要參數(shù),但也不能盲目相信放大率越高越好,在選擇時應(yīng)首先考慮物鏡的數(shù)值孔徑。