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顯微鏡的基礎知識(一)

點擊:   作者:天友利標準光源有限公司      發布日期:2014-07-08
顯微鏡:用于放大微小物體使其被人的肉眼能清晰看到的儀器。顯微鏡分光學顯微鏡和電子顯微鏡。 光學顯微鏡 是在1590年由荷蘭的楊森父子所首創。現在的光學顯微鏡可把物體放大1600倍,分辨的最小極限達0.2微米。電子顯微鏡 是在1931年在德國柏林由克諾爾和哈羅斯卡首先裝

    顯微鏡: 用于放大微小物體使其被人的肉眼能清晰看到的儀器。顯微鏡分光學顯微鏡和電子顯微鏡。

    光學顯微鏡 是在1590年由荷蘭的楊森父子所首創。現在的光學顯微鏡可把物體放大1600倍,分辨的最小極限達0.2微米。

    電子顯微鏡 是在1931年在德國柏林由克諾爾和哈羅斯卡首先裝配完成的。這種顯微鏡用高速電子束代替光束。由于電子流的波長

    比光波短得多,所以電子顯微鏡的放大倍數可達80萬倍,分辨的最小極限達0.2納米。1963年開始使用的掃描電子顯微鏡更可使人看

到物體表面的微小結構。

顯微鏡的發明,使人看到了許多以前從未看到過的生物,如細菌、病毒等,也使人看到了生物的許多微小結構,如線粒體的結構,從而對生物學的發展起著重要的推動作用。顯微鏡是生物學研究的重要儀器之一。在醫學、工農業生產中顯微鏡也有著重要用途,例如在醫學診斷上,可對人血液中的紅細胞進行病理分析并計數等。 顯微鏡的放大原理:

顯微鏡的放大原理:由物鏡將被觀測物體(標本)放大為可以被屏幕接收映射的實像,通過目鏡的轉換,使物鏡成的實像再次放大并讓其成在人眼正常看物體的明視距離處。

明視距離:250mm (人眼看物體的正常距離) 放大鏡的原理:人眼觀察到的是放大的虛像

顯微鏡的結構:

被觀測物體(標本)-物鏡-光闌-目鏡-人眼 早期顯微鏡-------現代顯微鏡 

普通顯微鏡主要由3部分構成:

①光學放大系統:由物鏡和目鏡組成,是顯微鏡的主體。(為了消除球差和色差,目鏡和物鏡都由復雜的透鏡組構成。)

②照明系統:包括光源和聚光鏡。

③機械裝置:用于固定材料和使觀察方便。

放大率和有效放大率(又稱放大倍數):

物體通過顯微鏡要經過物鏡和目鏡兩次放大,所以顯微鏡總的放大率Γ應該是物鏡放大率β和目鏡放大率Γ1 的乘積:

即 Γ = β Γ1

顯微鏡可以通過調換不同放大率的物鏡和目鏡,能夠方便地改變顯微鏡的放大率。放大率是顯微鏡的重要參數,但也不能盲目相信放大率越高越好。顯微鏡放大倍率的極限即有效放大倍率,被稱為鏡頭的分辨率。 分辨率和放大倍率是兩個不同的但又互有聯系的概念。 當選用的物鏡數值孔徑不夠大,即分辨率不夠高時,顯微鏡不能分清物體的微細結構,此時即使過度地增大放大倍率,得到的也只能是一個輪廓雖大但細節不清的圖像,稱為無效放大倍率。反之如果分辨率已滿足要求而放大倍率不足,則顯微鏡雖已具備分辨的能力,但因圖像太小而仍然不能被人眼清晰視見。所以為了充分發揮顯微鏡的分辨能力,應使數值孔徑與顯微鏡總放大倍率合理匹配。

鏡頭分辨率(有效放大率):

顯微鏡物象是否清楚不僅決定于放大倍數,還與顯微鏡的分辨力(resolution)有關,分辨力是指顯微鏡(或人的眼睛距目標

25cm處)能分辨物體最小間隔的能力,分辨力的大小決定于光的波長和 數值孔徑(又稱:鏡口率)以及介質的折射率,用公式表

示為:

顯微鏡的分辨力: R=0.61λ /NA

NA=nSin α/2 (數值孔徑)

式中: λ 為成像光線的波長;

n = 標本和物鏡之間介質折射率;

α = 鏡口角(標本對物鏡鏡口的張角) ;

NA = 數值孔徑(Numeric Aperture)。

鏡口角總是要小于180˚,所以 Sin α /2 的最大值必然小于 1 。

介質的折射率 n:

制作光學鏡頭所用的玻璃折射率為1.65~1.78,所用介質的折射率越接近玻璃的越好。對于干燥物鏡來說,介質為空氣,數值

孔徑一般為0.05~0.95;油鏡頭用香柏油為介質,數值孔徑可接近1.5。

顯微鏡的分辨力與放大率的關系式: 500NA<Γ<1000NA

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