普通光學(xué)顯微鏡的原理和性能介紹

（一）光學(xué)顯微鏡的成像原理 
顯微鏡的放大是通過(guò)透鏡來(lái)完成的，單透鏡成像具有像差，影響像質(zhì)。由單透鏡組合而成的透鏡組相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡，放大作用更好。

（二）顯微鏡的性能 
顯微鏡分辨能力的高低決定于光學(xué)系統(tǒng)的各種條件。被觀察的物體必須放大率高，而且清晰，物體放大后，能否呈現(xiàn)清晰的細(xì)微結(jié)構(gòu)，首先取決于物鏡的性能，其次為目鏡和聚光鏡的性能。 

1、數(shù)值孔徑 也叫做鏡口率（或開(kāi)口率），簡(jiǎn)寫為N.A，在物鏡和聚光器上都標(biāo)有它們的數(shù)值孔徑，數(shù)值孔徑是物鏡和聚光器的主要參數(shù)，也是判斷它們性能的zui重要指標(biāo)。數(shù)值孔徑和顯微鏡的各種性能有密切的關(guān)系，它與顯微鏡的分辨力成正比，與焦深成反比，與鏡象亮度的平方根成正比。 
數(shù)值孔徑可用下式表示： 

式中： 
n—物鏡與標(biāo)本之間的介質(zhì)析射率 
α—物鏡的鏡口角 

所謂鏡口角是指從物鏡光軸上的物點(diǎn)發(fā)出的光線與物鏡前透鏡有效直徑的邊緣所張的角度，見(jiàn)圖1—5。 
鏡口角α總是小于180°。因?yàn)榭諝獾恼凵渎蕿?，所以干燥物鏡的數(shù)值孔徑總是小于1，一般為0.05—0.95；油浸物鏡如用香柏油（折射率為1.515）浸沒(méi)，則數(shù)值孔徑zui大可接近1.5。雖然理論上數(shù)值孔徑的極限等于所用浸沒(méi)介質(zhì)的折射率，但實(shí)際上從透鏡的制造技術(shù)看，是不可能達(dá)到這一極限的。通常在實(shí)用范圍內(nèi)，油浸物鏡的zui大數(shù)值孔徑是1.4。 

幾種物質(zhì)的介質(zhì)的折射率如下： 
空氣為1.0，水為1.33，玻璃為1.5，甘油為1.47，香柏油為1.52。 
介質(zhì)折射率對(duì)物鏡光線通路的影響見(jiàn)圖1—6。 

2、分辨力 
D可用下式表示： 
D=λ/2N.A. 
可見(jiàn)光的波長(zhǎng)為0.4—0.7微米，平均波長(zhǎng)為0.55微米。若用數(shù)值孔為0.65的物鏡，則D=0.55微米/2×0.65=0.42微米。這表示被檢物體在0.42微米以上時(shí)可被觀察到，若小于0.42微米就不能視見(jiàn)。如果使用數(shù)值孔徑為1.25的物鏡，則D=2.20微米。凡被檢物體長(zhǎng)度大于這個(gè)數(shù)值，均能視見(jiàn)。由此可見(jiàn)，D值愈小，分辨力愈高，物象愈清楚。根據(jù)上式，可通過(guò)：（1）減低波長(zhǎng)；（2）增大折射率；（3）加大鏡口角來(lái)提高分辨力。紫外線作光源的顯微鏡和電子顯微鏡就是利用短光波來(lái)提高分辨力以檢視較小的物體的。物鏡分辨力的高低與造象是否清楚有密切的關(guān)系。目鏡沒(méi)有這種性能。目鏡只放大物鏡所造的象。 

3、放大率： 
顯微鏡放大物體，首先經(jīng)過(guò)物鏡*次放大造象，目鏡在明視距離造成第二次放大象。放大率就是zui后的象和原物體兩者體積大小之比例。因此，顯微鏡的放大率（V）等于物鏡放大率（V1）和目鏡放大率（V2）的乘積，即： 
V=V1×V2 
比較的計(jì)算方法，可從下列公式求得 

F1=接物鏡焦距，F(xiàn)2=接目鏡焦距  △=光學(xué)筒長(zhǎng)，D=明視距離（=250毫米）

設(shè)△=160毫米   F1=4毫米  D=250毫米  F2=150毫米

4、焦深： 
在顯微鏡下觀察一個(gè)標(biāo)本時(shí)，焦點(diǎn)對(duì)在某一象面時(shí)，物象zui清晰，這象面為目的面。在視野內(nèi)除目的面外，還能在目的面的上面和下面看見(jiàn)模糊的物象，這兩個(gè)面之間的距離稱為焦深。物鏡的焦深和數(shù)值孔徑及放大率成反比：即數(shù)值孔徑和放大率愈大，焦深愈小。因此調(diào)節(jié)油鏡比調(diào)節(jié)低倍鏡要更加仔細(xì)，否則容易使物象滑過(guò)而找不到。