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为你讲解显微镜的一些光学性能

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为你讲解显微镜的一些光学性能

发布日期:2019-08-27 作者: 点击:

  (1)数字开放


  数值孔径也称为镜像速度。指在被观察物体和透镜之间的介质的折射率n与物镜角度的一半的正弦的乘积。由N.A或A表示。即:N.A。=nsin(α/2)


  所谓的镜角是指观察到的物镜前透镜边缘的光线之间的角度。


  数值孔径是物镜和聚光镜的重要参数,与显微镜的其他光学参数密切相关。通常,希望越大越好。从公式可知,有两种方法可以增加数值孔径,一种是增加镜子的角度,另一种是增加物镜和样品之间的折射率。


  通过采用上述方法,您可以使样本尽可能靠近对象。但无论多近,α总是小于180°。因此,sin(α/2)也小于1。空气折射率为n=1.因此,干物镜的数值孔径nsin(α/2)总是小于1,通常在0.04和0.95之间。


  当采用最后一种方法时,可以在物镜和样品之间添加具有大折射率的介质。例如,如果雪松油具有折射率n=1,515,则当使用雪松油作为介质时,数值孔径可以为1.2或更大。这就是在某些情况下使用油镜的原因。油镜可达到的最大数值孔径为1.4。


  (2)决议


  该决议也称为歧视率或解决能力。所谓的分辨率是指显微镜区分待检查物体的精细结构的能力。它与分辨率距离成反比。分辨率距离是可以区分的两个对象点之间的最小距离。分辨率距离越小,显微镜分辨率越高。如果物体的两个点之间的距离小于分辨率距离,则这两个点将被混淆为一个点,并且不能看到该结构。显微镜的分辨率由物镜决定。目镜仅用作放大器,不会增加显微镜的分辨率。


  在普通中心照明的情况下,物镜的分辨率距离d由以下等式确定。


  d=(λ/2)N.A。


  其中:d代表分辨率距离,单位为微米,λ代表照明光的波长,单位也是千分尺。


  在可见光下,具有最高亮度且对人眼最敏感的波长为0.55μm,物镜的最大N.A为1.4。上式的取代产生约0.2μm。也就是说,使用普通光学显微镜,在中心照明的情况下,分辨率距离限制为0.2μm。也就是说,通过普通光学显微镜不能区分小于0.2μm的两个物体。


  使用紫外光,可以减少照明光的波长,并且分辨率距离可以达到0.1μm。但是因为人眼看不到紫外线。你只能拍一张照片并观察它。


  电子波长仅为0.00387nm。电子流由“电子透镜”或磁透镜控制,电子显微镜的分辨率为十分之几纳米。您可以使用它来观察原子的结构。


  (3)扩展


  显微镜的放大倍数等于物镜放大倍数和目镜放大倍数的乘积。原则上,可以使扩展非常大。但是,如果用物镜无法区分样品的细节,则放大它是没有意义的。理论上,可以推断显微镜的最合适放大率(称为有效放大率,以M表示)是物镜数值孔径的500至1000倍。也就是说,500N.A.≤M有效≤1000N.A。


  在有效放大范围内,可以长时间观察眼睛而不会疲劳。如果增加小于500N.A.则很难观察到。如果它大于1000N.A.它将决定图像质量甚至导致不真实的图像。因此,增加超过1000 N.A.它被称为低效增长。


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