光學顯微鏡基礎知識(曆史、原理、結構、分類和使用)

（一） 放大鏡的成像原理
　　表麵為(wei) 曲麵的玻璃或其他透明材料製成的光學透鏡可以使物體(ti) 放大成像，光路圖如圖1所示。位於(yu) 物方焦點F以內(nei) 的物AB，其大小為(wei) y，它被放大鏡成一大小為(wei) y’的虛像A’B’。
放大鏡的放大率 https://www.baikon.com
Γ=250/f’
式中250--明視距離，單位為(wei) mm
f’--放大鏡焦距，單位為(wei) mm
該放大率是指在250mm的距離內(nei) 用放大鏡觀察到的物體(ti) 像的視角同沒有放大鏡觀察到的物體(ti) 視角的比值。

（二） 顯微鏡的成像原理
　　顯微鏡和放大鏡起著同樣的作用，就是把近處的微小物體(ti) 成一放大的像，以供人眼觀察。隻是顯微鏡比放大鏡可以具有更高的放大率而已。
　　圖2是物體(ti) 被顯微鏡成像的原理圖。圖中為(wei) 方便計，把物鏡L1和目鏡L2均以單塊透鏡表示。物體(ti) AB位於(yu) 物鏡前方，離開物鏡的距離大於(yu) 物鏡的焦距，但小於(yu) 兩(liang) 倍物鏡焦距。所以，它經物鏡以後，必然形成一個(ge) 倒立的放大的實像A’B’。 A’B’位於(yu) 目鏡的物方焦點F2上，或者在很靠近F2的位置上。再經目鏡放大為(wei) 虛像A’’B’’後供眼睛觀察。虛像A’’B’’的位置取決(jue) 於(yu) F2和A’B’之間的距離，可以在無限遠處（當A’B’位於(yu) F2上時），也可以在觀察者的明視距離處（當A’B’在圖中焦點F2之右邊時）。目鏡的作用與(yu) 放大鏡一樣。所不同的隻是眼睛通過目鏡所看到的不是物體(ti) 本身，而是物體(ti) 被物鏡所成的已經放大了一次的像。

（三） 顯微鏡的重要光學技術參數
　　在鏡檢時，人們(men) 總是希望能清晰而明亮的理想圖象，這就需要顯微鏡的各項光學技術參數達到一定的標準，並且要求在使用時，必須根據鏡檢的目的和實際情況來協調各參數的關(guan) 係。隻有這樣，才能充分發揮顯微鏡應有的性能，得到滿意的鏡檢效果。
　　顯微鏡的光學技術參數包括：數值孔徑、分辨率、放大率、焦深、視場寬度、覆蓋差、工作距離等等。這些參數並不都是越高越好，它們(men) 之間是相互又相互製約的，在使用時，應根據鏡檢的目的和實際情況來協調參數間的關(guan) 係，但應以保證分辨率為(wei) 準。

1． 數值孔徑
　　數值孔徑簡寫(xie) NA，數值孔徑是物鏡和聚光鏡的主要技術參數，是判斷兩(liang) 者（尤其對物鏡而言）性能高低的重要標誌。其數值的大小，分別標刻在物鏡和聚光鏡的外殼上。
　　數值孔徑（NA）是物鏡前透鏡與(yu) 被檢物體(ti) 之間介質的折射率（n）和孔徑角（u）半數的正弦之乘積。用公式表示如下：NA=nsinu/2
　　孔徑角又稱"鏡口角"，是物鏡光軸上的物體(ti) 點與(yu) 物鏡前透鏡的有效直徑所形成的角度。孔徑角越大，進入物鏡的光通亮就越大，它與(yu) 物鏡的有效直徑成正比，與(yu) 焦點的距離成反比。
　　顯微鏡觀察時，若想增大NA值，孔徑角是無法增大的，*的辦法是增大介質的折射率n值。基於(yu) 這一原理，就產(chan) 生了水浸物鏡和油浸物鏡，因介質的折射率n值大於(yu) 1，NA值就能大於(yu) 1。
　　數值孔徑zui大值為(wei) 1.4，這個(ge) 數值在理論上和技術上都達到了極限。目前，有用折射率高的溴萘作介質，溴萘的折射率為(wei) 1.66,所以NA值可大於(yu) 1.4。
　　這裏必須指出，為(wei) 了充分發揮物鏡數值孔徑的作用，在觀察時，聚光鏡的NA值應等於(yu) 或略大於(yu) 物鏡的NA值。 https://www.shkon.com

　　數值孔徑與(yu) 其他技術參數有著密切的關(guan) 係，它幾乎決(jue) 定和影響著其他各項技術參數。它與(yu) 分辨率成正比，與(yu) 放大率成正比，與(yu) 焦深成反比，NA值增大，視場寬度與(yu) 工作距離都會(hui) 相應地變小。

2． 分辨率
　　顯微鏡的分辨率是指能被顯微鏡清晰區分的兩(liang) 個(ge) 物點的zui小間距，又稱"鑒別率"。其計算公式是σ=λ/NA
式中σ為(wei) zui小分辨距離；λ為(wei) 光線的波長；NA為(wei) 物鏡的數值孔徑。可見物鏡的分辨率是由物鏡的NA值與(yu) 照明光源的波長兩(liang) 個(ge) 因素決(jue) 定。NA值越大，照明光線波長越短，則σ值越小，分辨率就越高。
要提高分辨率，即減小σ值，可采取以下措施  https://www.shkon.com.cn
（1） 降低波長λ值，使用短波長光源。
（2） 增大介質n值以提高NA值（NA=nsinu/2）。
（3） 增大孔徑角u值以提高NA值。
（4） 增加明暗反差。 https://www.shkon.com