顯微鏡的性能參數(shù)

顯微鏡的性能參數(shù)永州職業(yè)技術(shù)學(xué)院楊曉斌第二節(jié)顯微鏡的性能參數(shù)2一、顯微鏡的性能參數(shù)二、透鏡的像差與色差返回目錄一、顯微鏡的基本參數(shù)(一)數(shù)值孔徑(二)放大率(三)分辨率(四)視野(五)景深(六)工作距離(七)鏡像亮度和清晰度3返回目錄（一）數(shù)值孔徑數(shù)值孔徑又稱鏡口率，是物體與物鏡間媒質(zhì)的折射率n與物鏡孔徑角的一半（β）正弦值的乘積，用NA表示。即：

NA＝nsinβ數(shù)值孔徑是評價顯微鏡性能的重要參數(shù)。常用媒介物的折射率≤1.515（香柏油），β＜90°，sinβ＜1，因此數(shù)值孔徑范圍在0.05～1.40之間。4返回目錄（一）數(shù)值孔徑數(shù)值孔徑

NA＝nsinβ5最高數(shù)值孔徑油浸物鏡較高數(shù)值孔徑干物鏡低數(shù)值孔徑干物鏡返回目錄（二）放大率顯微鏡的放大率常稱為放大倍數(shù)，指顯微鏡經(jīng)多次成像后最終所觀察到的物像大小相對于原物體大小的比值，常記作M。

M＝maqM是總放大倍數(shù)；m是物鏡的放大倍數(shù)；a為目鏡的放大倍率；q是在雙目顯微鏡中所增設(shè)的棱鏡產(chǎn)生的放大倍數(shù)。6返回目錄（二）放大率在實際應(yīng)用中，放大率多用位置放大率估算，公式如下：

M＝（250Lq）／（f1f2）Ｌ為鏡筒長度，f1為物鏡焦距，f2為目鏡焦距．物鏡和目鏡的焦距越短，越有利提高顯微鏡的放大率，但減少工作距離不方便使用。實際觀察時，常用目鏡放大率與物鏡放大率的乘積表示M。

7返回目錄（三）分辨率分辨率是指分辨物體細(xì)微結(jié)構(gòu)的能力，用顯微鏡所能分辨的兩個物點(diǎn)間的最小距離表示。分辨率是光學(xué)檢測儀器最重要的性能參數(shù)之一。分辨率與光波波長和數(shù)值孔徑有關(guān)，計算公式如下：

δ＝0.61λ／NAδ數(shù)值越小，顯微鏡分辨本領(lǐng)越強(qiáng)。因此，用短波長的光，增大NA可提高顯微鏡的分辨能力。優(yōu)質(zhì)光學(xué)顯微鏡的分辨接近0.2μm

。8返回目錄分辨率與放大率顯微鏡的分辨率和放大率是兩個相互聯(lián)系的參數(shù)，與照射光的波長和顯微鏡數(shù)值孔徑有關(guān)。當(dāng)選用的物鏡數(shù)值孔徑不夠大、分辨率不夠高時，顯微鏡不能分清物體的細(xì)微結(jié)構(gòu)，此時過度增加放大倍數(shù)，得到的只是一個大輪廓但模糊的圖像。此時的放大率稱為無效放大。反之，若分辨率較高而放大倍數(shù)不夠時，雖然圖像清晰但因太小也可能不被人眼清晰地觀察。要觀察到清晰的物像，應(yīng)合理匹配顯微鏡物鏡的數(shù)值孔徑與顯微鏡的放大倍數(shù)，才能保證放大率是有效的。有效放大率（Me）用肉眼分辨率δ眼與顯微鏡分辨率δ的比值表示。9Me＝δ眼／δ

返回目錄（四）視野

視野又稱視場，是指通過顯微鏡所能看到的標(biāo)本范圍。視野成圓形。視野大小決定于物鏡的倍數(shù)及目鏡光闌的大小，小放大倍數(shù)和大光闌可獲得較大的視野，反之則視野較小。因為視野的局限，一般均要通過機(jī)械裝置移動、分區(qū)觀察標(biāo)本。10圓形視野返回目錄（五）景深景深又稱焦點(diǎn)深度，是指在成一幅清晰物像的前提下，像平面不變，景物沿光軸前后移動的距離。顯微鏡觀察時，不僅位于聚焦平面上的點(diǎn)是清楚的，而且在景深范圍內(nèi)的各點(diǎn)也是清楚的。景深與總放大倍數(shù)及物鏡的分辨率成反比。11工作距離、景深返回目錄（六）工作距離工作距離是指顯微鏡正常觀察物像時物鏡表面到被觀察標(biāo)本間的距離。12顯微鏡觀察物體時標(biāo)本應(yīng)置于物鏡焦點(diǎn)外靠近焦點(diǎn)處，且放大倍數(shù)較大的物鏡焦距較小，因此它與物鏡的數(shù)值孔徑和放大率成反比，即放大率越大的物鏡觀察時離標(biāo)本越近。顯微鏡使用過程中習(xí)慣所說的“調(diào)焦”指的就是調(diào)整物鏡的工作距離。返回目錄（七）鏡像亮度與清晰度鏡像亮度即顯微鏡的圖像亮度的簡稱，它與照明及物鏡的性能參數(shù)相關(guān)。鏡像亮度以觀察時眼睛舒適為佳。高倍率條件下工作的暗場、偏光、攝影顯微鏡等都需要足夠的亮度。鏡像清晰度是指圖像輪廓清晰、襯度適中的程度。是顯微鏡成像質(zhì)量的綜合指標(biāo)，其影響因素較多，如鏡片質(zhì)量、鏡筒內(nèi)壁質(zhì)量、光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計和制造精度等有關(guān)，也與使用方法有關(guān)。13返回目錄二、透鏡的像差和色差（一）像差

包括：像散、球差、彗差、場曲、畸變等（二）色差

包括：軸向色差和垂軸色差

14返回目錄（一）像差像差表現(xiàn)為透鏡所成的像與理想像在形狀、顏色等方面存在差異。觀察物體的點(diǎn)進(jìn)入透鏡系統(tǒng)的光線不可能全部沿高斯光學(xué)成像理論（近軸成像光學(xué)理論）而成一個點(diǎn)像，這種由透鏡系統(tǒng)成像不能達(dá)到理想條件所致的物點(diǎn)與像點(diǎn)之間的差異稱為像差。

15返回目錄（一）像差1.像散主光軸以外的物點(diǎn)發(fā)出的光與主光軸有夾角，它經(jīng)透鏡折射后在不同面上成像，形成彌散斑或與光軸平行、垂直的亮線等，稱為像散。

16主光軸外的物點(diǎn)主光軸返回目錄（一）像差2.球差若物像是中間亮而邊緣成逐漸模糊的彌散斑稱為球差。17球差形成的原因是物體通過透鏡邊緣的光線折射角更大，在成像時兩部分的光線不能交于一點(diǎn)。球差使物點(diǎn)像成一個“彌散斑”，影響物像的清晰度。一個物點(diǎn)成三個“像斑”

返回目錄（一）像差3.慧差若物像在成像平面上便形成一個頂端小而亮，遠(yuǎn)離光軸方向形成逐漸增寬且亮度減弱的模糊尾部，稱為彗差。

18光軸外物點(diǎn)產(chǎn)生的光束經(jīng)過透鏡的中央和邊緣后形成多個像點(diǎn)，散落在垂直于光軸的平面上，離光軸近的像點(diǎn)亮，其他像點(diǎn)逐漸變暗而成彗星狀光斑，稱為慧差。返回目錄（一）像差4.場曲平面物體成像后形成一個彎曲的面稱為場曲。

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平面物體各物點(diǎn)都可形成清晰的像，但其與光軸的距離不同，使整個像不在同一平面上，如此像差稱為場曲。場曲對顯微攝影成像質(zhì)量影響較大。

平面物體曲面物像返回目錄（一）像差5.畸變由于像平面上各處放大率不同而形成的物體成像缺陷稱為畸變。畸變不影響像的清晰度但使被觀察物形狀失真。

20畸變示意圖

返回目錄（二）色差由于復(fù)色光中各種光的折射率不同、光程差異所導(dǎo)致的成像缺陷稱為色差。色差