光學顯微鏡基礎儀器光學系統

光學顯微鏡基礎知識;顯微鏡的光學系統顯微鏡的光學系統主要包括物鏡、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（常用放大倍數為90—100倍）。 　　根據放大倍數的不同可分為 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）。 光學顯微鏡2、物鏡的主要參數： 　　物鏡主要參數包括：放大倍數、數值孔徑和工作距離。 　　①、放大倍數是指眼睛看到像的大小與對應標本大小的比值。它指的是長度的比值而不是面積的比值。例：放大倍數為100×，指的是長度是1μm的標本，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等于物鏡和目鏡放大倍數的乘積。 　　②、數值孔徑也叫鏡口率，簡寫NA 或A，是物鏡和聚光器的主要參數，與顯微鏡的分辨力成正比。干燥物鏡的數值孔徑為0.05-0.95，油浸物鏡（香柏油）的數值孔徑為1.25。 　　③、工作距離是指當所觀察的標本zui清楚時物鏡的前端透鏡下面到標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，物鏡的焦距越長，放大倍數越低，其工作距離越長。例：10倍物鏡上標有10/0.25和160/0.17，其中10為物鏡的放大倍數；0.25為數值孔徑；160為鏡筒長度（單位mm）；0.17為蓋玻片的標準厚度（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 。 光學顯微鏡3、物鏡的作用是將標本作*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。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值孔徑和照明光線的波長決定的。 　　當用普通的中央照明法（使光線均勻地透過標本的明視照明法）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 ——物鏡的數值孔徑 　　例如油浸物鏡的數值孔徑為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 光學顯微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．目鏡的結構 　　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），因為標本正好在光闌面上成像，可在這個光闌上粘一小段毛發作為指針，用來指示某個特點的目標。也可在其上面放置目鏡測微尺，用來測量所觀察標本的大小。 　　目鏡的長度越短，放大倍數越大（因目鏡的放大倍數與目鏡的焦距成反比）。 　　2．目鏡的作用 　　是將已被物鏡放大的，分辨清晰的實像進一步放大，達到人眼能容易分辨清楚的程度。 　　常用目鏡的放大倍數為5—16倍。 　　3．目鏡與物鏡的關系 光學顯微鏡物鏡已經分辨清楚的細微結構，假如沒有經過目鏡的再放大，達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微結構，雖然經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 　　數值孔徑（NA ）是聚光鏡的主要參數，zui大數值孔徑一般是1.2—1.4，數值孔徑有一定的可變范圍，通常刻在上方透鏡邊框上的數字是代表zui大的數值孔徑，通過調節下部可變光闌的開放程度，可得到此數字以下的各種不同的數值孔徑，以適應不同物鏡的需要。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，使聚光鏡的數值孔徑變小，以適應低倍物鏡觀察時的照明。 光學顯微鏡2、聚光鏡的作用 　　聚光鏡的作用相當于凸透鏡，起會聚光線的作用，以增強標本的照明。一般地把聚光鏡的聚光焦點設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。其作用是調節光強度和使聚光鏡的數值孔徑與物鏡的數值孔徑相適應。可變光闌開得越大，數值孔徑越大（觀察完畢后，應將光圈調至zui大）。 　　在可變光闌下面，還有一個圓形的濾光片托架。 　　說明：在中學實驗室只有教師用顯微鏡（1600×或1500×）才配有聚光器，學生用顯微鏡（640×或500×）配的是旋轉光欄。緊貼在載物臺下，能做圓周轉動的圓盤，旋轉光欄（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,轉動旋轉光欄，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節光線的強弱。 　　（四）反光鏡 　　反光鏡是一個可以隨意轉動的雙面鏡，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，是在光線較強時使用，凹面鏡反射光線的能力較強，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。 　　反光鏡的作用是使由光源發出的光線或天然光射向聚光器。當用聚光器時一般用平面鏡，不用時用凹面鏡；當光線強時用平面鏡，弱時用凹面鏡。 　　觀察完畢后，應將反光鏡垂直放置。 　　（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：有足夠的發光強度；光源發熱不能過多。 　　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相當平坦，無氣泡，無劃痕。選用無色，透明度好的，使用前應洗凈。 　　蓋玻片的標準厚度是0.17±0.02mm，如不用蓋玻片或蓋玻片厚度不合適，都會影響成像質量。 　　載玻片的標準厚度是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。