光学显微镜的基本光学原理

发表时间:2022-12-27      点击次数:150

 光学显微镜光线在均匀的各向同性介质中,两点之间以直线传播,当通过不同密度介质的透明物体时,则发生折射现象,这是由于光在不同介质的传播速度不同造成的。当与透明物面不垂直的光线由空气射入透明物体(如玻璃)时,光线在其介面改变了方向,并和法线构成折射角。

  透镜是组成显微镜光学系统的最基本的光学元件,物镜目镜及聚光镜等部件均由单个和多个透镜组成。依其外形的不同,可分为凸透镜(正透镜)和凹透镜(负透镜)两大类。

医用光学显微镜

  当一束平行于光轴的光线通过凸透镜后相交于一点,这个点称"焦点",通过交点并垂直光轴的平面,称"焦平面"。焦点有两个,在物方空间的焦点,称"物方焦点",该处的焦平面,称"物方焦平面";反之,在象方空间的焦点,称"象方焦点",该处的焦平面,称"象方焦平面"。

  光线通过凹透镜后,成正立虚像,而凸透镜则成正立实像。实像可在屏幕上显现出来,而虚像不能。

  1. 当物**于透镜物方二倍焦距以外时,则在象方二倍焦距以内、焦点以外形成缩小的倒立实象;

  2. 当物**于透镜物方二倍焦距上时,则在象方二倍焦距上形成同样大小的倒立实象;

  3. 当物**于透镜物方二倍焦距以内,焦点以外时,则在象方二倍焦距以外形成放大的倒立实象;

  4. 当物**于透镜物方焦点上时,则象方不能成象;

  5. 当物**于透镜物方焦点以内时,则象方也无象的形成,而在透镜物方的同侧比物体远的位置形成放大的直立虚象。

  光学显微镜的成象(几何成象)原理

  只有当物体对人眼的张角不小于某一值时,肉眼才能区别其各个细部,该量称为目视分辨率ε。在最佳条件下,即物体的照度为50~70lx及其对比度较大时,可达到1'。为易于观测,一般将该量加大到2',并取此为平均目镜分辨率。

  物体视角的大小与该物体的长度尺寸和物体至眼睛的距离有关。有公式y=Lε

医用光学显微镜

  距离L不能取得很小,因为眼睛的调节能力有一定限度,尤其是眼睛在接近调节能力的极限范围工作时,会使视力极度疲劳。对于标准(正视)而言,最佳的视距规定为250mm(明视距离)。这意味着,在没有仪器的条件下,目视分辨率ε=2'的眼睛,能清楚地区分大小为0.15mm的物体细节。

  光学显微镜在观测视角小于1'的物体时,必须使用放大仪器。放大镜和显微镜是用于观测放置在观测人员近处应予放大的物体的。



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