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            顯微鏡光學(xué)知識(shí)講解-金相顯微鏡的基本組件-物鏡篇

            時(shí)間:2022-7-7 閱讀:1939
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            金相顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)主要由物鏡、目鏡組成;照明系統(tǒng)由光源、光欄及濾色片等組成。
            照明系統(tǒng)已經(jīng)介紹過,本篇文章主要介紹物鏡的主要特征

            物鏡的主要特征:
            (1)物鏡的放大率
            物鏡的放大率用Mo表示
            MO=A′B′/ AB =fm/fo(5-12)
            式中:fo物鏡的焦距;fm為鏡筒透鏡焦距。
            物鏡所成的像為實(shí)像、倒立。
            生物顯微鏡的物鏡常用的放大率為:4×;10×;40×;63×;100×(油)。
            金相顯微鏡物鏡常用的放大率為:5×,10×,20×,50×,100×。除此之外根據(jù)樣品觀察的需要,對(duì)于低倍的要求,可以配1.25×、1.6×、2.5×物鏡。對(duì)于更高倍的要求,可以配150×、250×的物鏡,但由于一般無限遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)的金相顯微鏡,可以通過改變鏡筒透鏡的焦距來實(shí)現(xiàn)物鏡放大率的改變,有些使用者要求顯微鏡配置1×、1.5×、2×的中間變倍器,而不是選擇100×以上的物鏡。
              (2) 物鏡的數(shù)值孔徑
            物體一點(diǎn)所發(fā)出的光線中,通過系統(tǒng)光闌最外側(cè)光線的入射角叫孔徑角u,該角的正弦值sinu和介質(zhì)折射率n乘積為數(shù)值孔徑,用N·A表示,見圖

            N·A= n*sin a/2
            式中:n為物鏡與試樣之間的介質(zhì)折射率。在干燥空氣中n=1。在油浸系統(tǒng)香柏油中n=1.515;甘油中n=1.473;水中n=1.333。
            數(shù)值孔徑表示物鏡的聚光能力,增大聚光能力,可提高物鏡的鑒別率。
             
            數(shù)值孔徑(NA.)是物鏡的物理特性 
            數(shù)值孔徑兩個(gè)要素:物鏡的直徑(D),工作距離(WD)

            不同數(shù)值孔徑的分辨率:

            (3)物鏡的景深
            景深又稱焦點(diǎn)深度,簡稱焦深,表示物鏡對(duì)于高低不平物體能清晰成像的能力。
             

            • 數(shù)值孔徑越大,景深越小

            • 分辨率越高,景深越小

            • 被觀察物體周圍介質(zhì)的折射率加大,可增大景深

             
            (4)物鏡的分辨率
            分辨率是物鏡能將兩個(gè)物點(diǎn)清晰分辨的最大能力,用兩個(gè)物點(diǎn)能清晰分辨的最小距離d的倒數(shù)表示。物體通過光學(xué)儀器成像時(shí),每一物點(diǎn)對(duì)應(yīng)有一像點(diǎn),但由于光的衍射,物點(diǎn)的像不再是個(gè)幾何點(diǎn),而是不一定大小的衍射亮斑。靠近的兩個(gè)物點(diǎn)所形成兩個(gè)亮斑,如果互相重疊則使兩個(gè)物點(diǎn)分辨不清,從而限制了光學(xué)系統(tǒng)的分辨率。顯然,像面上衍射圖像亮斑半徑愈大,系統(tǒng)的分辨率則越小。下圖中A1’A2’為物點(diǎn)A1A2的衍射圖像,呈同心環(huán)狀,中心的光線強(qiáng)度最大,衍射環(huán)的光線強(qiáng)度隨環(huán)的直徑增大而逐漸減弱。
             
             
            (5)物鏡的工作距離
            物鏡的工作距離是指物鏡第一個(gè)表面到被觀察物體之間的距離。
            物鏡的工作距離與物鏡數(shù)值孔徑有關(guān),物鏡倍率越高,數(shù)值孔徑越大,工作距離就越小。
            一般高倍率大孔徑的高級(jí)物鏡,其工作距離在0.2 mm左右,為了避免由于操作不當(dāng)而產(chǎn)生物鏡與試樣表面的碰撞致使物鏡受損壞,高倍物鏡及油鏡殼體內(nèi)裝有彈簧裝置,以便物鏡受壓時(shí)能順利地退縮,使物鏡和試樣得到保護(hù)。
             
            經(jīng)驗(yàn)總結(jié):

            • 數(shù)值孔徑(NA.)正比于分辨率 

            • 數(shù)值孔徑(NA.)與景深DOF成反比

            • 數(shù)值孔徑(NA.)與工作距離成反比

            • 放大率增大,數(shù)值孔徑(NA.)增大,但非線性


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