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为什么显微镜一般选用10X目镜?

(2011-08-01 13:19:01)
标签:

放大倍率

数值孔径

目镜

金相显微镜

物镜

杂谈

分类: 显微镜文章

上海光学仪器厂主要销售的显微镜有体式显微镜金相显微镜工具显微镜。以金相显微镜IMS-300为例,标配目镜都为10倍。纵观所有的显微镜(其中包括生物显微镜),一般目镜都为10倍。大家都知道,显微镜的总体放大倍数等于物镜的倍数乘以目镜的倍数,例如金相显微镜IMS310中选用40倍的物镜、10倍的目镜其放大倍数就是400倍。那为什么不选用更大的目镜呢?比如说20倍,30……那样不是放大得更大吗?就这个疑问今天我们先了解一下显微镜的知识。

 首先认识一个名词——数值孔径(又叫镜口率,简写为N.A)。它是由物体与物镜间媒质的折射率η与物镜孔径角的一半(a/2)的正弦值的乘积,其大小由下式决定:
N.A=η·sina/2

       显微镜的分辨率D:显微镜可分辨的两点间的最小距离,即为显微镜的分辨率。
D=0.61A/η·sina/2 ——
1

 

式中:A为所用光波的波长;

 

           η为物体所在空间的折射率,物体在空气中时η=1

           a为孔径角。 
当选用的物镜数值孔径NA不够大,即分辨率不够高时,显微镜不能分清物体的微细结构,此时即使过度地增大放大倍率,得到的也只能是一个轮廓虽大但细节不清 的图像。这种过度的放大倍率称为无效放大倍率。反之如果分辨率已满足要求而放大倍率不足,则显微镜虽已具备分辨的潜在能力,但因图像太小而仍然不能被人眼 清晰视见。为了充分发挥显微镜的分辨能力,应使数值孔径与显微镜总放大倍率合理匹配,以满足下列条件: 
500N.A
<显微镜总放大倍率<1000N.A ——2

在此范围内的放大倍率称为有效放大倍率。由于sina/2永远小于1,物方空间折射率η最高约为1.5NA不可能大于1.5,故光学显微镜的分辨率受(1)式限制,具有一定的极限。

       显微镜使用者应由所需分辨的最小尺寸按(1)式确定所需的数值孔径NA,选定物镜,然后按(2)式选定总放大倍率和目镜放大倍率。

       例如使用中旺仪器(sinowonIMS300倒置金相显微镜,数值孔径为0.6540X物镜观察标本时,首先依据有效放大率求出有效总倍数,再除以 40,即为应选择目镜的倍数。计算过程为:0.65×500≈80.65×1000÷40≈16。也就是说:数值孔径为0.65的物镜,在有效放大率为 5001000倍的范围内应选用816倍的目镜与之匹配。如果目镜倍数太低,总放大倍数太小,物镜的分辨率不能充分发挥,本来可以辨认的细节,由于总 放大倍数太小,挤在一起难以分辨。

       最后还要注意类别上的匹配。即所有的平场物镜,都要与特制的平场目镜配合使用。

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