光学显微镜的工作原理.doc

光学显微镜的工作原理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做好观察实验的关键。一、显微镜的光学系统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)。 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 100 μm ,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 NA 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 - , 油浸物镜(香柏油)的数值孔径为 。③、工作距离是指当所观察的标本最清楚时物镜的前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/ 和 160/ , 其中 10 为物镜的放大倍数; 为数值孔径; 160 为镜筒长度(单位 mm ); 为盖玻片的标准厚度( 单位 mm )。 10 倍物镜有效工作距离为 , 40 倍物镜有效工作距离为 。 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 的两个物点, 这个 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= λ/NA 式中 d ——物镜的分辨距离,单位 nm 。λ——照明光线波长,单位 nm 。 NA ——物镜的数值孔径例如油浸物镜的数值孔径为 ,可见光波长范围为 400 — 700nm , 取其平均波长 550 nm ,则 d=270 nm , 约等于照明光线波长一半。一般地, 用可见光照明的显微镜分辨力的极限是 μm。(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。目镜的长度越短, 放大倍数越大( 因目镜的放大倍数与目镜的焦距成反比)。 2 、目镜的作用是将已被物镜放大的, 分辨清晰的实像进一步放大, 达到人眼能容易分辨清楚的程度。常用目镜的放大倍数为 5— 16 倍。 3 、目镜与物镜的关系物镜已经分辨清楚的细微结构, 假如没有经过目镜的再放大, 达不到人眼所能分辨的大小,那就看不清楚;但物镜所不能分辨的细微结构,虽然经过高倍目镜的再放大,也还是看不清楚,所以目镜只能起放大作用, 不会提高显微镜的分辨率。有时虽然物镜能分辨开两个靠得很近的物点, 但由于这两个物点的像的距离小于眼睛的分辨距离, 还是无法看清。所以, 目镜和物镜即相互联系,又彼此制约。(三) 、聚光器聚光器也叫集光器。