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仪器设备分享显微镜的光学原理

信息来源:www.zgyiguanjia.com | 发布时间:2021年09月11日

显微镜的光学原理

一.折射和折射率

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,则发生折射现像,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。

二.透镜的性能

透镜是组成显微镜光学系统的基本的光学元件,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。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,在像方空间的焦点,称“像方焦点”,该处的焦平面,称“像方焦平面”。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。

三.影响成像的关键因素—像差

由于客观条件,任何光学系统都不能生成理论上理想的像,各种像差的存在影响了成像质量。下面分别简要介绍各种像差。

1.色差 色差是透镜成像的一个严重缺陷,发生在多色光为光源的情况下,单色光不产生色差。白光由红 橙 黄 绿 青 蓝 紫 七种组成,各种光的波长不同 ,所以在通过透镜时的折射率也不同,这样物方一个点,在像方则可能形成一个色斑。光学系统主要的功能就是消色差。

色差一般有位置色差,放大率色差。位置色差使像在任何位置观察都带有色斑或晕环,使像模糊不清。而放大率色差使像带有彩色边缘。

2.球差 球差是轴上点的单色相差,是由于透镜的球形表面造成的。球差造成的结果是,一个点成像后,不在是个亮点,而是一个中间亮边缘逐渐模糊的亮斑,从而影响成像质量。

球差的矫正常利用透镜组合来消除,由于凸、凹透镜的球差是相反的,可选配不同材料的凸凹透镜胶合起来给予消除。旧型号显微镜,物镜的球差没有完全矫正,应与相应的补偿目镜配合,才能达到纠正效果。一般新型显微镜的球差完全由物镜消除。