光學顯微鏡放大倍數的估算

光學顯微鏡可分為體視顯微鏡、正置顯微鏡和倒置顯微鏡，它們廣泛應用于生物學、材料學、礦產、食品安全等各個領域。受限于光學顯微鏡使用的光源和填充介質，光學顯微鏡的極限分辨率最低可達到200 nm。小于200 nm的觀察對象，需要使用激光共聚焦顯微鏡、超分辨熒光顯微鏡、掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡等才能觀察清楚。光學顯微鏡對物體的放大作用，不是放大物體的整個面積，而是放大物體的長度或寬度。通常情況下，人眼在明視距離范圍內可分辨的最小物體是0.1-0.3 mm，那么在實際使用光學顯微鏡觀察物體時，對物體放大多少倍才能夠用人眼觀察清楚呢？本文給出光學顯微鏡放大倍數的簡單估算。

光學顯微鏡的放大倍數，有兩種計算方法：

（1）光學放大倍數。光學放大指從顯微鏡目鏡中觀測到物體被放大后的效果，這個放大結果我們稱為光學放大倍數。光學放大倍數的計算比較簡單，就是物鏡放大倍率×目鏡放大倍率。以體視顯微鏡的放大倍數計算為例，連續變倍體為0.7--4.5，目鏡為10倍，那么這個體視顯微鏡的放大倍數為7--45倍。如果顯微鏡有物鏡和目鏡，那么，直接把物鏡的放大倍率×目鏡的放大倍率就得到顯微鏡的總放大倍率。

（2）數碼放大倍數。數碼放大通常指外接設備成像后的物體放大倍數。目前，市場上有較多的三目顯微鏡，通過CCD連接至電腦、液晶顯示器等成像設備進行成像觀察。這種連接外接設備后，物體被放大了多少倍呢？現給出兩種計算方法。

（a）如果對被觀察物體的實際大小有精確的數據，那么可以通過公式計算：物體的實際被放大倍數=物體被放大后的尺寸/物體的實際尺寸。假如物體實際尺寸大小為2 μm，在顯示器上成像后，可以拿尺子測量成像后的物體長度。如果測量到的物體長度是2 mm，那么物體就是被放大了1000倍。

（b）如果對物體大小沒有清晰的概念，那么可以通過如下的公式進行計算。

數碼放大倍數=物鏡放大倍數×{25.4×屏幕尺寸（英寸）/CCD對角線的長度}×連接環的放大倍數

公式中的參數說明：

--物鏡放大倍數指正在使用的顯微鏡的物鏡鏡頭的放大倍數，如5倍，10倍，20倍等；

--連接環的放大倍數指三目接口的放大倍數，通常為1倍，也有0.35,0.5倍；

--25.4×屏幕尺寸，是把屏幕尺寸換算成mm，1 inch=25.4 mm；

--CCD對角線的長度指的是CCD的芯片尺寸，通常是1/3英寸、1/2英寸或2/3英寸，對應的長度分別為6mm、8mm或11mm。

注：通過數碼放大倍數公式計算出的數值，在實際應用時，還需要考慮屏幕的像素數。如果像素數較少，也很難觀察到較小尺寸的物體。

計算示例：

（1）金相顯微鏡觀察電路板的焊錫

顯微鏡參數：物鏡放大倍數為20倍，目鏡放大倍數為10倍，三目接口為1倍，CCD的對角線為1/3英寸，顯示器尺寸為19寸。

光學放大倍數=物鏡放大倍數×目鏡放大倍數=20×10=200倍

數碼放大倍數=物鏡放大倍數×{25.4×屏幕尺寸（英寸）/CCD對角線的長度}×連接環的放大倍數=20×{25.4×19/6}×1=1608.67倍