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顯微鏡

光學顯微鏡-光學透鏡特性和可見光衍射說明

發(fā)布日期:2022-10-09 點擊率:43

    自從有了顯微鏡,人們看到了未曾看到過的細小生物和細胞。放大鏡從基礎(chǔ)的單透鏡發(fā)展成為目前結(jié)構(gòu)復(fù)雜的復(fù)式顯微鏡,經(jīng)過100多年不斷的研究,改進,目前光學顯微鏡的結(jié)構(gòu)也比較完善,分辨力也基本接近于論值,因此廣泛應(yīng)用于醫(yī)學,生物,材料等各種科研,教學和生產(chǎn)領(lǐng)域。
    一、光學透鏡的特性
    1.光的折射
    光線在均勻的各向同性介質(zhì)中,兩點之間以直線傳播,當通過不同密度介質(zhì)的透明物體時,會發(fā)生折射現(xiàn)象。這是由于光在不同介質(zhì)的傳播速度不同而造成的。當與透明物面不垂直的光線(如由空氣)射入透明物體(如玻璃)時,光線會在其界面改變方向,并和法線構(gòu)成折射角。
    2、玻璃透鏡的性能
    透鏡是組成顯微鏡光學系統(tǒng)基本且是重要的光學元件。物鏡、目鏡及聚光鏡等部件均由單個和多個透鏡組成,依其外形的不同,可分為凸透鏡、平面鏡和凹透鏡三大類,其中常用的組合是凸透鏡和凹透鏡。
    當一束平f巧Bfett的光線通過凸透鏡后會匯聚相交于一點,該點稱為"焦點"。通過焦點并垂直于光軸的平面,稱為"焦平面"。焦點有兩個,在物方空間的焦點稱為"物方焦點",該處的焦平面稱為"物方焦平面";反之,在像方空間的焦點稱為"像方焦點",該處的焦平面稱為"像方焦平面"。光線通過凹透鏡后,成正立虛像;而通過凸透鏡則成倒立實像。實像可在屏幕上顯現(xiàn)出來,而虛像則不能顯現(xiàn)出來。
    3、影響成像的關(guān)鍵因素——像差
    由于客觀條件,任何光學系統(tǒng)者杯可能形成理論上理想的像,因各種相差的存在影響了成像質(zhì)量。
    二、可見光的衍射
    光學儀器中的小光欄相當于一個透光的小圓孔。由于外圍亮環(huán)的強度比較低,一般肉眼不易分辨和識別,只能看到中心亮斑。關(guān)鍵是要降低照明光源的波長,因此,對相鄰很近的兩個小物點,其相對應(yīng)的兩個艾里斑點就會發(fā)生相互重疊,甚至無法分辨出兩個物點的像。可見由于光的衍射現(xiàn)象,使光學儀器的分辨力受到限制。

光的波動性所造成的衍射現(xiàn)象.jpg   

光的波動性所造成的衍射現(xiàn)象

    在圖中,從上到下,依次表示為物點,透鏡,像平面,像平面上的光強度分布和像點。
    (1)物點O1和O2經(jīng)透鏡衍射成兩個艾里斑,實線為無衍射邊界,虛線為衍射邊界。
    (2)物點O1和O2在像平面上的光強度分布。
    (3)圖(a)的物點O1和02在像平面上完全可分辨出來兩個艾里斑。
    (4)圖(b)物點O1和02在像平面上剛好可分辨出來兩個艾里斑。
    (5)圖(b)的物點O1和02若靠得再近一些,即其光強度相差若小于26.5%,則在像平面上就無法分辨出兩個艾里斑,也就是說兩個艾里斑對于多數(shù)光學儀器用的圓孔光欄的中心光強度為光強度的73.5%,作為分辨力的臨界判據(jù)。

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