工程光学望远镜报告.doc

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1、《工程光学》讨论课报告讨论主题：典型显微镜的结构设计与性能分析班级：姓名：学号：指导教师：陈颖成绩：典型显微镜的结构设计与性能分析摘要：光学显微镜（OpticalMicroscope，简写OM）是利用光学原理，把人眼所不能分辨的微小物体放大成像，以供人们提取微细结构信息的光学仪器。光学显微镜的使用范围非常的广泛，发展至今，也衍生出了非常多的类型，本文结合光学显微镜的结构组成，仔细探讨了光学显微镜的性能参数以及结构设计，从像差等多方面进行了光学显微镜的性能分析。关键词：数值孔径分辨率景深工作距离像差0引言显微镜是一种精密的光学仪器，已有300多年的发展史。自从有了显微镜，人们看到了过去看不到的

2、许多微小生物和构成生物的基本单元——细胞。目前，不仅有能放大千余倍的光学显微镜，而且有放大几十万倍的电子显微镜，使我们对生物体的生命活动规律有了更进一步的认识。在普通中学生物教学大纲中规定的实验中，大部分要通过显微镜来完成，因此，显微镜性能的好坏是最好观察实验的关键。1工作原理物镜是凸透镜,物体在其焦点与二倍焦点之间,成倒立放大的实像；目镜也是凸透镜,物镜所成的实像,刚好落在目镜的焦点以内,成正立放大的虚像!物体经两次放大,扩大了视角,使人看到了微小物体的细节显微镜的工作原理图2组成及结构图显微镜的光学系统主要包括物镜、目镜、反光镜和聚光器四个部件。广义的说也包括照明光源、滤光器、盖玻片和载

3、玻片等。（一）、物镜物镜是决定显微镜性能的最重要部件，安装在物镜转换器上，接近被观察的物体，故叫做物镜或接物镜。1、物镜的分类物镜根据使用条件的不同可分为干燥物镜和浸液物镜；其中浸液物镜又可分为水浸物镜和油浸物镜（常用放大倍数为90—100倍）。根据放大倍数的不同可分为低倍物镜（10倍以下）、中倍物镜（20倍左右）高倍物镜（40—65倍）。根据像差矫正情况，分为消色差物镜（常用，能矫正光谱中两种色光的色差的物镜）和复色差物镜（能矫正光谱中三种色光的色差的物镜，价格贵，使用少）。（所谓象差是指所成的像与原物在形状上的差别；色差是指所成的像与原物在颜色上的差别）（消除色差（当不同波长的光线通过透

4、镜的时候，它们折射的方向略有不同，这导致了成像质量的下降）2、物镜的主要参数：物镜主要参数包括：放大倍数、数值孔径和工作距离。①、放大倍数是指眼睛看到像的大小与对应标本大小的比值。它指的是长度的比值而不是面积的比值。例：放大倍数为100×，指的是长度是1μm的标本，放大后像的长度是100μm，要是以面积计算，则放大了10,000倍。显微镜的总放大倍数等于物镜和目镜放大倍数的乘积。②、数值孔径也叫镜口率，简写N•A或A，是物镜和聚光器的主要参数，与显微镜的分辨力成正比。干燥物镜的数值孔径为0.05-0.95，油浸物镜（香柏油）的数值孔径为1.25。③、工作距离是指当所观察的标本最清楚时物镜的前

5、端透镜下面到标本的盖玻片上面的距离。物镜的工作距离与物镜的焦距有关，物镜的焦距越长，放大倍数越低，其工作距离越长。例：10倍物镜上标有10/0.25和160/0.17，其中10为物镜的放大倍数；0.25为数值孔径；160为镜筒长度（单位mm）；0.17为盖玻片的标准厚度（单位mm）。10倍物镜有效工作距离为6.5mm，40倍物镜有效工作距离为0.48mm。3、物镜的作用是将标本作第一次放大，它是决定显微镜性能的最重要的部件——分辨力的高低。分辨力也叫分辨率或分辨本领。分辨力的大小是用分辨距离（所能分辨开的两个物点间的最小距离）的数值来表示的。在明视距离（25cm）之处，正常人眼所能看清相距0

6、.073mm的两个物点，这个0.073mm的数值，即为正常人眼的分辨距离。显微镜的分辨距离越小，即表示它的分辨力越高，也就是表示它的性能越好。显微镜的分辨力的大小由物镜的分辨力来决定的，而物镜的分辨力又是由它的数值孔径和照明光线的波长决定的。当用普通的中央照明法（使光线均匀地透过标本的明视照明法）时，显微镜的分辨距离为d=0.61λ/N•A式中d——物镜的分辨距离，单位 nm。 λ——照明光线波长，单位 nm。  N•A——物镜的数值孔径例如油浸物镜的数值孔径为1.25，可见光波长范围为400—700nm，取其平均波长550nm，则d=270nm，约等于照明光线波长一半。一般地，用可见光照明

7、的显微镜分辨力的极限是0.2μm。（二）、目镜因为它靠近观察者的眼睛，因此也叫接目镜。安装在镜筒的上端。1、目镜的结构通常目镜由上下两组透镜组成，上面的透镜叫做接目透镜，下面的透镜叫做会聚透镜或场镜。上下透镜之间或场镜下面装有一个光阑（它的大小决定了视场的大小），因为标本正好在光阑面上成像，可在这个光阑上粘一小段毛发作为指针，用来指示某个特点的目标。也可在其上面放置目镜测微尺，用来测量所观察标本的大小。目镜的