顯微鏡的
光學(xué)性能是由顯微鏡的
光學(xué)參數(shù)或者說參量來決定的,而基本的顯微鏡參數(shù)有哪些呢?本文總結(jié)了八個(gè)基本的參數(shù):
OYWHiXE6] v36Z*I6)5 1.數(shù)值孔徑
rt*>)GI]b 5K?/-0yG 數(shù)值孔徑又叫鏡口率。它是指所觀察的物體與
鏡頭間介質(zhì)的折射率n與物鏡鏡口角α一半的正弦值的乘積。用N.A或A.來表示。即:N.A.=nsin(α/2)。
8,h!&9 _0^>^he 所謂鏡口角是指被觀察點(diǎn)射入物鏡前
透鏡的邊緣
光線之間的夾角。
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2o[ceEg 即圖10-1-2中的角α
~};q/-[r 數(shù)值孔徑是物鏡與聚光鏡的重要參數(shù),與顯微鏡的其它各個(gè)光學(xué)參數(shù)都有密切關(guān)系。一般希望它越大越好。從公式中可知:提高數(shù)值孔徑有兩種方法,一是增大鏡口角,二是增大物鏡與標(biāo)本之間的折射率。
l0t(t*[Mj l-c:'n 采取前一種方法時(shí),可以讓標(biāo)本與物體盡量靠近。但無論怎樣靠近,α總是小于180°。這樣,sin(α/2)也小于1。而空氣的折射率n=1。因此,干燥系物鏡的數(shù)值孔徑nsin(α/2)總是小于1,一般在0.04~0.95之間。
eF7I5k4 d:A'|;'] 采取后一種方法時(shí),可在物鏡與標(biāo)本之間加入折射率較大的介質(zhì)。如香柏油的折射率n=1.515,使用香柏油為介質(zhì)時(shí),可使數(shù)值孔徑達(dá)到1.2以上。這就是為什么在有些情況下要使用油鏡的原因。目前油鏡所能達(dá)到的最大數(shù)值孔徑為1.4。
VR"le&'z" |"Zf0G 2.分辨率
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%2 分辨率又叫鑒別率或分辨本領(lǐng)。所謂分辨率是指顯微鏡分辨被檢物體細(xì)微結(jié)構(gòu)的能力。它與分辨距離成反比。分辨距離是指能被分辨開的兩物點(diǎn)間的最小距離。分辨距離越小,顯微鏡的分辨率越高。如果兩物點(diǎn)間的距離小于分辨距離,就會(huì)把兩點(diǎn)誤看成一點(diǎn),無法看清其結(jié)構(gòu)。顯微鏡的分辨率是由物鏡決定的。目鏡只起放大作用,不能增加顯微鏡的分辨率。
sb_/FE5e WB'1_a 在普通中心
照明的情況下,物鏡的分辨距離d由下式?jīng)Q定。
qo\9,< rrgOp5aV" d=(λ/2)N.A.
$A,YQH+ [h
B$%i]\< 式中:d表示分辨距離, 單位是微米,λ表示照明光線的
波長,單位也是微米。
/L(}VJg- 2)$-L'YS 在可見光中,亮度最大而且對人眼最敏感的波長為0.55μm,物鏡最大的N. A.為1.4。代入上式可得d近似為0.2μm。即,使用普通光學(xué)顯微鏡,在中心照明的情況下,分辨距離的極限為0.2μm。也就是說,小于0.2μm的兩物體,普通光學(xué)顯微鏡無法區(qū)分。
&k_LK znWB.H 使用紫外線,可以減小照明光線的波長,能使分辨距離達(dá)到0.1μm。但因紫外線不能為人眼所見。只能拍成照片后再觀察。
m-~3c]pA F_w+8)DZ 電子流的波長只有0.00387nm。利用“電子透鏡”或磁透鏡來控制電子流,所制成的電子顯微鏡的分辨距離達(dá)零點(diǎn)幾nm?梢杂盟ビ^察原子的結(jié)構(gòu)。
)+,h}XqlX wmR~e 3.放大率
P =Q+VIP& \pI {b9 顯微鏡的放大率等于物鏡的放大率和目鏡的放大率的乘積。從原理上講,放大率可以做的非常大。但是,如果標(biāo)本的細(xì)節(jié)不能被物鏡分辨開來,放大的再大,也毫無意義。理論上可以推導(dǎo)出來,顯微鏡最合適的放大率(稱為有效放大率,用M有效表示)是在物鏡的數(shù)值孔徑的500~1000倍之間。即500N.A.≤M有效≤1000N.A.
=5^1Bl <9xr?i= 在有效放大率范圍內(nèi),眼睛可以長時(shí)間觀察而不易疲勞。如果放大率低于500 N.A.,觀察起來就很吃力。如果高于1000N.A.,則會(huì)使像質(zhì)變壞,甚至造成不真實(shí)的像。因此,超過1000N.A.的放大率稱為無效放大率。
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