光學(xué)顯微鏡基礎(chǔ)知識;顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)

顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)主要包括物鏡、目鏡、反光鏡和聚光器四個部件。廣義的說也包括照明光源、濾光器、蓋玻片和載玻片等。

　　（一）、物鏡

　　物鏡是決定顯微鏡性能的zui重要部件，安裝在物鏡轉(zhuǎn)換器上，接近被觀察的物體，故叫做物鏡或接物鏡。

　　1．物鏡的分類

　　物鏡根據(jù)使用條件的不同可分為干燥物鏡和浸液物鏡；其中浸液物鏡又可分為水浸物鏡和油浸物鏡（常用放大倍數(shù)為90—100倍）。

　　根據(jù)放大倍數(shù)的不同可分為 低倍物鏡（10倍以下）、中倍物鏡（20倍左右）高倍物鏡（40—65倍）。

　　根據(jù)像差矯正情況，分為消色差物鏡（常用，能矯正光譜中兩種色光的色差的物鏡）和復(fù)色差物鏡（能矯正光譜中三種色光的色差的物鏡，價格貴，使用少）。

2、物鏡的主要參數(shù)：

　　物鏡主要參數(shù)包括：放大倍數(shù)、數(shù)值孔徑和工作距離。

　　①、放大倍數(shù)是指眼睛看到像的大小與對應(yīng)標(biāo)本大小的比值。它指的是長度的比值而不是面積的比值。例：放大倍數(shù)為100×，指的是長度是1μm的標(biāo)本，放大后像的長度是100μm，要是以面積計算，則放大了10,000倍。

　　顯微鏡的總放大倍數(shù)等于物鏡和目鏡放大倍數(shù)的乘積。

　　②、數(shù)值孔徑也叫鏡口率，簡寫NA 或A，是物鏡和聚光器的主要參數(shù)，與顯微鏡的分辨力成正比。干燥物鏡的數(shù)值孔徑為0.05-0.95，油浸物鏡（香柏油）的數(shù)值孔徑為1.25。

　　③、工作距離是指當(dāng)所觀察的標(biāo)本zui清楚時物鏡的前端透鏡下面到標(biāo)本的蓋玻片上面的距離。物鏡的工作距離與物鏡的焦距有關(guān)，物鏡的焦距越長，放大倍數(shù)越低，其工作距離越長。例：10倍物鏡上標(biāo)有10/0.25和160/0.17，其中10為物鏡的放大倍數(shù)；0.25為數(shù)值孔徑；160為鏡筒長度（單位mm）；0.17為蓋玻片的標(biāo)準(zhǔn)厚度（單位 mm）。10倍物鏡有效工作距離為6.5mm，40倍物鏡有效工作距離為0.48mm 。

3、物鏡的作用是將標(biāo)本作*次放大，它是決定顯微鏡性能的zui重要的部件——分辨力的高低。

　　分辨力也叫分辨率或分辨本領(lǐng)。分辨力的大小是用分辨距離（所能分辨開的兩個物點間的zui小距離）的數(shù)值來表示的。在明視距離（25cm）之處，正常人眼所能看清相距0.073mm的兩個物點，這個0.073mm的數(shù)值，即為正常人眼的分辨距離。顯微鏡的分辨距離越小，即表示它的分辨力越高，也就是表示它的性能越好。

　　顯微鏡的分辨力的大小由物鏡的分辨力來決定的，而物鏡的分辨力又是由它的數(shù)值孔徑和照明光線的波長決定的。

　　當(dāng)用普通的*照明法（使光線均勻地透過標(biāo)本的明視照明法）時，顯微鏡的分辨距離為d=0.61λ/NA

　　式中d——物鏡的分辨距離，單位 nm。

　　λ——照明光線波長，單位 nm。

　　NA ——物鏡的數(shù)值孔徑

　　例如油浸物鏡的數(shù)值孔徑為1.25，可見光波長范圍為400—700nm ，取其平均波長550 nm，則d=270 nm，約等于照明光線波長一半。一般地，用可見光照明的顯微鏡分辨力的極限是0.2μm。

　　（二）、目鏡

因為它靠近觀察者的眼睛，因此也叫接目鏡。安裝在鏡筒的上端。

　　1．目鏡的結(jié)構(gòu)

　　通常目鏡由上下兩組透鏡組成，上面的透鏡叫做接目透鏡，下面的透鏡叫做會聚透鏡或場鏡。上下透鏡之間或場鏡下面裝有一個光闌（它的大小決定了視場的大小），因為標(biāo)本正好在光闌面上成像，可在這個光闌上粘一小段毛發(fā)作為指針，用來指示某個特點的目標(biāo)。也可在其上面放置目鏡測微尺，用來測量所觀察標(biāo)本的大小。

　　目鏡的長度越短，放大倍數(shù)越大（因目鏡的放大倍數(shù)與目鏡的焦距成反比）。

　　2．目鏡的作用

　　是將已被物鏡放大的，分辨清晰的實像進(jìn)一步放大，達(dá)到人眼能容易分辨清楚的程度。

　　常用目鏡的放大倍數(shù)為5—16倍。

　　3．目鏡與物鏡的關(guān)系

物鏡已經(jīng)分辨清楚的細(xì)微結(jié)構(gòu)，假如沒有經(jīng)過目鏡的再放大，達(dá)不到人眼所能分辨的大小，那就看不清楚；但物鏡所不能分辨的細(xì)微結(jié)構(gòu)，雖然經(jīng)過高倍目鏡的再放大，也還是看不清楚，所以目鏡只能起放大作用，不會提高顯微鏡的分辨率。有時雖然物鏡能分辨開兩個靠得很近的物點，但由于這兩個物點的像的距離小于眼睛的分辨距離，還是無法看清。所以，目鏡和物鏡即相互，又彼此制約。

　　（三）、聚光器

　　聚光器也叫集光器。位于標(biāo)本下方的聚光器支架上。它主要由聚光鏡和可變光闌組成。其中，聚光鏡可分為明視場聚光鏡（普通顯微鏡配置）和暗視場聚光鏡。

　　1．光鏡的主要參數(shù)

　　數(shù)值孔徑（NA ）是聚光鏡的主要參數(shù)，zui大數(shù)值孔徑一般是1.2—1.4，數(shù)值孔徑有一定的可變范圍，通常刻在上方透鏡邊框上的數(shù)字是代表zui大的數(shù)值孔徑，通過調(diào)節(jié)下部可變光闌的開放程度，可得到此數(shù)字以下的各種不同的數(shù)值孔徑，以適應(yīng)不同物鏡的需要。有的聚光鏡由幾組透鏡組成，zui上面的一組透鏡可以卸掉或移出光路，使聚光鏡的數(shù)值孔徑變小，以適應(yīng)低倍物鏡觀察時的照明。

2、聚光鏡的作用

　　聚光鏡的作用相當(dāng)于凸透鏡，起會聚光線的作用，以增強(qiáng)標(biāo)本的照明。一般地把聚光鏡的聚光焦點設(shè)計在它上端透鏡平面上方約1.25mm處。（聚光焦點正在所要觀察的標(biāo)本上，載玻片的厚度為1.1mm左右）

　　3．可變光闌

　　可變光闌也叫光圈，位于聚光鏡的下方，由十幾張金屬薄片組成，中心部分形成圓孔。其作用是調(diào)節(jié)光強(qiáng)度和使聚光鏡的數(shù)值孔徑與物鏡的數(shù)值孔徑相適應(yīng)。可變光闌開得越大，數(shù)值孔徑越大（觀察完畢后，應(yīng)將光圈調(diào)至zui大）。

　　在可變光闌下面，還有一個圓形的濾光片托架。

　　說明：在中學(xué)實驗室只有教師用顯微鏡（1600×或1500×）才配有聚光器，學(xué)生用顯微鏡（640×或500×）配的是旋轉(zhuǎn)光欄。緊貼在載物臺下，能做圓周轉(zhuǎn)動的圓盤，旋轉(zhuǎn)光欄（也稱為遮光器），光欄上有大小不等的圓孔，叫光圈。直徑分別為2、3、6、12、16mm,轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)光欄，光欄上每個光圈都可以對正通光孔，通過大小不等的光圈來調(diào)節(jié)光線的強(qiáng)弱。

　　（四）反光鏡

　　反光鏡是一個可以隨意轉(zhuǎn)動的雙面鏡，直徑為50mm，一面為平面，一面為凹面，其作用是將從任何方向射來的光線經(jīng)通光孔反射上來。平面鏡反射光線的能力較弱，是在光線較強(qiáng)時使用，凹面鏡反射光線的能力較強(qiáng)，是在光線較弱時使用。

　　反光鏡通常一面是平面鏡，另一面是凹面鏡，裝在聚光器下面，可以在水平與垂直兩個方向上任意旋轉(zhuǎn)。

　　反光鏡的作用是使由光源發(fā)出的光線或天然光射向聚光器。當(dāng)用聚光器時一般用平面鏡，不用時用凹面鏡；當(dāng)光線強(qiáng)時用平面鏡，弱時用凹面鏡。

　　觀察完畢后，應(yīng)將反光鏡垂直放置。

　　（五）照明光源

　　顯微鏡的照明可以用天然光源或人工光源

　　1．天然光源

　　光線來自天空，是由白云反射來的。不可利用直接照來的太陽光。

　　2．人工光源

　　①、對人工光源的基本要求：有足夠的發(fā)光強(qiáng)度；光源發(fā)熱不能過多。

　　②、常用的人工光源：顯微鏡燈；日光燈

　　（六）濾光器

　　安裝在光源和聚光器之間。作用是讓所選擇的某一波段的光線通過，而吸收掉其他的光線，即為了改變光線的光譜成分或削弱光的強(qiáng)度。分為兩大類：濾光片和液體濾光器。

　　（七）蓋玻片和載玻片

　　蓋玻片和載玻片的表面應(yīng)相當(dāng)平坦，無氣泡，無劃痕。選用無色，透明度好的，使用前應(yīng)洗凈。

　　蓋玻片的標(biāo)準(zhǔn)厚度是0.17±0.02mm，如不用蓋玻片或蓋玻片厚度不合適，都會影響成像質(zhì)量。

　　載玻片的標(biāo)準(zhǔn)厚度是1.1±0.04mm，一般可用范圍是1—1.2mm，若太厚會影響聚光器效能，太薄則容易破裂