显微镜的
光学性能是由显微镜的
光学参数或者说参量来决定的,而基本的显微镜参数有哪些呢?本文总结了八个基本的参数:
kO<`RHlX= PN:8H> 1.数值孔径
?`F")y CiP-Zh[gZ 数值孔径又叫镜口率。它是指所观察的物体与
镜头间介质的折射率n与物镜镜口角α一半的正弦值的乘积。用N.A或A.来表示。即:N.A.=nsin(α/2)。
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}B 所谓镜口角是指被观察点射入物镜前
透镜的边缘
光线之间的夹角。
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f{e*R#+& 即图10-1-2中的角α
IidZ-Il 数值孔径是物镜与聚光镜的重要参数,与显微镜的其它各个光学参数都有密切关系。一般希望它越大越好。从公式中可知:提高数值孔径有两种方法,一是增大镜口角,二是增大物镜与标本之间的折射率。
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P,D 采取前一种方法时,可以让标本与物体尽量靠近。但无论怎样靠近,α总是小于180°。这样,sin(α/2)也小于1。而空气的折射率n=1。因此,干燥系物镜的数值孔径nsin(α/2)总是小于1,一般在0.04~0.95之间。
^F*)Jq gB3&AQ 采取后一种方法时,可在物镜与标本之间加入折射率较大的介质。如香柏油的折射率n=1.515,使用香柏油为介质时,可使数值孔径达到1.2以上。这就是为什么在有些情况下要使用油镜的原因。目前油镜所能达到的最大数值孔径为1.4。
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& 81a&99k# 2.分辨率
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b3 /2u;w!oi. 分辨率又叫鉴别率或分辨本领。所谓分辨率是指显微镜分辨被检物体细微结构的能力。它与分辨距离成反比。分辨距离是指能被分辨开的两物点间的最小距离。分辨距离越小,显微镜的分辨率越高。如果两物点间的距离小于分辨距离,就会把两点误看成一点,无法看清其结构。显微镜的分辨率是由物镜决定的。目镜只起放大作用,不能增加显微镜的分辨率。
f/)3b`$Wu AW'tZF" 在普通中心
照明的情况下,物镜的分辨距离d由下式决定。
Coq0Kzhsab ZP)=2'RY d=(λ/2)N.A.
BN4dr9T :0T]p"y4 式中:d表示分辨距离, 单位是微米,λ表示照明光线的
波长,单位也是微米。
n#3y2,Ml {CH\TmSz 在可见光中,亮度最大而且对人眼最敏感的波长为0.55μm,物镜最大的N. A.为1.4。代入上式可得d近似为0.2μm。即,使用普通光学显微镜,在中心照明的情况下,分辨距离的极限为0.2μm。也就是说,小于0.2μm的两物体,普通光学显微镜无法区分。
^J>28Q\S nVG\*#*]| 使用紫外线,可以减小照明光线的波长,能使分辨距离达到0.1μm。但因紫外线不能为人眼所见。只能拍成照片后再观察。
|~H'V4)zXu mUy/lo'4 电子流的波长只有0.00387nm。利用“电子透镜”或磁透镜来控制电子流,所制成的电子显微镜的分辨距离达零点几nm。可以用它去观察原子的结构。
jTws0=F* 6@2p@eYo 3.放大率
VhSKtD1 va8:QHdU 显微镜的放大率等于物镜的放大率和目镜的放大率的乘积。从原理上讲,放大率可以做的非常大。但是,如果标本的细节不能被物镜分辨开来,放大的再大,也毫无意义。理论上可以推导出来,显微镜最合适的放大率(称为有效放大率,用M有效表示)是在物镜的数值孔径的500~1000倍之间。即500N.A.≤M有效≤1000N.A.
gb(\c:yg1R mC~W/KReA 在有效放大率范围内,眼睛可以长时间观察而不易疲劳。如果放大率低于500 N.A.,观察起来就很吃力。如果高于1000N.A.,则会使像质变坏,甚至造成不真实的像。因此,超过1000N.A.的放大率称为无效放大率。
F__>`Dol qe(X5?#; 4.工作距离
e;3$7$n Pv |ry;'[* 工作距离是指显微镜调焦后,在使用标准盖玻片和标准机械筒长的情况下,物镜的下表面至盖玻片上表面之间的距离。物镜的放大率越高,工作距离越短。一般10倍以下的低倍物镜,工作距离为5~7mm,而100倍的油镜,其工作距离只有0.19mm左右。
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