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光学显微镜成像原理
发表日期:2019-06-25 16:56| 来源 :本站原创 | 点击数:
本文摘要:光学显微镜成像道理_消息与通信_工程科技_专业材料。光学显微镜成像道理 光学显微镜成像道理 物体介于物镜的焦距和二倍焦距之间,成倒立放大的实相,据凸透镜成像纪律,知实相在异 侧二倍焦距之外。实相位于目镜核心或者核心之内,被再次放大,构成放大的虚

  光学显微镜成像道理_消息与通信_工程科技_专业材料。光学显微镜成像道理

  光学显微镜成像道理 物体介于物镜的焦距和二倍焦距之间,成倒立放大的实相,据凸透镜成像纪律,知实相在异 侧二倍焦距之外。实相位于目镜核心或者核心之内,被再次放大,构成放大的虚像。而人的 眼睛是能够看到虚像的(这个道理天然清晰) 。要搞清显微镜的利用道理,就得对物理中的 凸透镜成像有所理解。 { 只要当物体对人眼的张角不小于某一值时, 肉眼才能区别其各个细部, 该量称为目视 分辩率 ε。在最佳前提下,即物体的照度为50~70lx 及其对比度较大时, 可达到1。为易于 观测,一般将该量加大到2,并取此为平均目镜分辩率。物体视角的大小与该物体的长度尺 寸和物体至眼睛的距离相关。有公式 y=Lε 距离 L 不克不及取得很小,由于眼睛的调理能力有必然限度,特别是眼睛在接近调理能力 的极限范畴工作时, 会使目力极端委靡。 对于尺度(无视)而言, 最佳的视距规 定为250mm(明 视距离)。这意味着,在没有仪器的前提下,目视分辩率 ε=2的眼睛,能清晰地域分大小为 0.15mm 的物体细节。 在观测视角小于1的物体时,必需利用放大仪器。放大镜和显微镜是用于观测放置在观 测人员近处应予放大的物体的。 (一) 放大镜的成像道理 概况为曲面的玻璃或其他通明材料制成的光学透镜能够使物体放大成像,光路图如图1 所示。位于物方核心 F 以内的物 AB,其大小为 y,它被放大镜成一大小 为 y的虚像 AB。 放大镜的放大率 Γ=250/f 式中250--明视距离,单元为 mm f--放大镜焦距,单元为 mm 该放大率是指在250mm 的距离内用放大镜察看到的物体像的视角同没有放大镜察看到 的物体视角的比值。 (二) 显微镜的成像道理 显微镜和放大镜起着同样的感化, 就是把近处的细小物体成一放大的像, 以供人眼察看。 只是显微镜比放大镜能够具有更高的放大率罢了。 图2是物体被显微镜成像的道理图。图中为便利计,把物镜 L1和目镜 L2均以单块透镜 暗示。物体 AB 位于物镜前方,分开物镜的距离大于物镜的焦距,但小 于两倍物镜焦距。 所以,它经物镜当前,必然构成一个倒立的放大的实像 AB。 AB位于目镜的物方核心 F2 上,或者在很接近 F2的位置上。再经目镜放大为虚像 AB后供眼睛察看。虚像 AB的位置 取决于 F2和 AB之间的距离,能够在无限远处(当 AB位于 F2上时) ,也能够在察看者的 明视距离处(当 AB在图中核心 F2之左边时) 。目镜的感化与放大镜 一样。所分歧的只是 眼睛通过目镜所看到的不是物体本身,而是物体被物镜所成的曾经放大了一次的像。 (三) 显微镜的主要光学手艺参数 在镜检时, 人们老是但愿能清晰而敞亮的抱负图象, 这就需要显微镜的各项光学手艺参 数达到必然的尺度,而且要求在利用时,必需按照镜检的目标和现实环境 来协调各参数的 关系。只要如许,才能充实阐扬显微镜应有的机能,获得对劲的镜检结果。 光学显微镜成像道理 显微镜的光学手艺参数包罗:数值孔径、分辩率、放大率、焦深、视场宽度、笼盖差、 工作距离等等。这些参数并不都是越高越好,它们之间是彼此联系又彼此 限制的,在利用 时,应按照镜检的目标和现实环境来协调参数间的关系,但应以包管分辩率为准。 1. 数值孔径 数值孔径简写 NA,数值孔径是物镜和聚光镜的次要手艺参数,是判断两者(特别对物 镜而言)机能凹凸的主要标记。其数值的大小,别离标刻在物镜和聚光镜 的外壳上。 数值孔径(NA)是物镜前透镜与被检物体之间介质的折射率(n)和孔径角(u)对折 的正弦之乘积。用公式暗示如下:NA=nsinu/2 孔径角又称镜吵嘴,是物镜光轴上的物体点与物镜前透镜的无效直径所构成的角度。孔 径角越大,进入物镜的光通亮就越大,它与物镜的无效直径成反比, 与核心的距离成反比。 显微镜察看时,若想增大 NA 值,孔径角是无法增大的,独一的法子是增大介质的折射 率 n 值。基于这一道理,就发生了水浸物镜和油浸物镜,因介质的折射率 n 值大于1,NA 值就能大于1。 数值孔径最大值为1.4,这个数值在理论上和手艺上都达到了极限。目前,有用折射率 高的溴萘作介质,溴萘的折射率为1.66所以 NA 值可大于 1.4。 这里必需指出,为了充实阐扬物镜数值孔径的感化,在察看时,聚光镜的 NA 值应等于 或略大于物镜的 NA 值。 数值孔径与其他手艺参数有着亲近的关系, 它几乎决定和影响着其他各项手艺参数。 它 与分辩率成反比,与放大率成反比,与焦深成反比,NA 值增大,视场宽 度与工作距离都 会响应地变小。 OLYMPUS 此刻推出了世界最先辈的物镜设想理念与最先辈的细密加工手艺 使50倍物镜的数值孔径在0.8的环境下工作距 离达到1毫米100倍物镜的数值孔径在0.9的情 况下工作距离达到1毫米这几乎是一个接近于理论的数值. 2. 分辩率 显微镜的分辩率是指能被显微镜清晰区分的两个物点的最小间距,又称辨别率。其计 算公式是 σ=λ/NA 式中 σ 为最小分辩距离;λ 为光线的波长;NA 为物镜的数值孔径。可见物镜的分辩率 是由物镜的 NA 值与照明光源的波长两个要素决定。NA 值越大,照明光线波 长越短,则 σ 值越小,分辩率就越高。 要提高分辩率,即减小 σ 值,可采纳以下办法 (1) 降低波长 λ 值,利用短波长光源。 (2) 增大介质 n 值以提高 NA 值(NA=nsinu/2) 。 (3) 增大孔径角 u 值以提高 NA 值。 (4) 添加明暗反差。 3. 放大率和无效放大率 因为颠末物镜和目镜的两次放大,所以显微镜总的放大率 Γ 该当是物镜放大率 β 和目 镜放大率 Γ1的乘积: Γ=βΓ1 光学显微镜成像道理 明显,和放大镜比拟,显微镜能够具有高得多的放大率,而且通过互换分歧放大率的物 镜和目镜,可以或许便利地改变显微镜的放大率。放大率也是显微镜的主要参数,但也不克不及盲目 相信放大率越高越好。显微镜放大倍率的极限即无效放大倍率。 感激你的阅读,一览光电英才网,专注于光电行业的专业聘请网站

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