显微镜实验.docx

显微镜实验【实验目的】1. 了解显微镜的基本结构，加深对显微镜放大原理的理解。2. 正确掌握显微镜的使用方法。3. 把测微目镜和生物显微镜结合起来，进行微小长度的测量。【仪器用具】生物显微镜、测量显微镜、光源、全息光栅片、测微目镜、石英尺。【实验原理】1. 显微镜放大的基本原理最简单的显微镜是由二块凸透镜组成，它们分别称为物镜和目镜，其放大成像的光路如图1所示。图1物镜是显微镜的主要元件，它的焦距很短，其作用是对被观察的微小物体PQ进行第一次放大，以便在目镜的焦点附近（目镜一侧）形成一放大实像（为此，物体应放在何处？）。目镜的作用同放大镜。通过它观察放大实像时，实像又再一次被放大，使视角增加，结果在目镜前的明视距离（25cm）处，形成一放大的虚像。因此，只有当物体、物镜、目镜满足上述成像条件时，才能清晰地看到放大的物体像。一般我们把为满足上述条件而进行的调节过程叫调焦。如L代表显微镜物镜和目镜间的距离，代表物镜焦点和目镜焦点之间的距离（称光学间隔），为第一次放大的实像到物镜的像距（见图1）。满足调焦要求时，由图1显然有：通常显微镜的标准筒长，一般为160180mm，筒长是固定的，因此实际上调焦就是调节物体到物镜镜头的距离（叫工作距离），以满足上述两次成像的要求，所以观察物体时，显微镜物镜和物体间距离不可任意，必须细心调节。2. 显微镜的横向放大率横向放大率定义为：象PQ的长度与物PQ长度之比，即：由于物镜焦距为目镜焦距为，PQ到眼睛的距离（眼睛到目镜的距离可忽略）为明视距离（=25cm），由图1可知：； 所以=即显微镜的横向放大率为物镜放大倍数和目镜放大倍数之乘积，式中负号表示像是倒立的。3. 显微镜的视角放大率视角放大率定义为式中：和分别是最后的象PQ和物PQ在明视距离处对眼睛所张的视角。由于和，都很小，所以有：因此对显微镜来说，视角放大率和横向放大率在数值上是相等的。【仪器介绍】显微镜的基本构造：显微镜由两大部分组成：机械部分和光学部分。XSP-16A生物显微镜由目镜、目镜筒、镜架、粗调手轮、微调手轮、物镜转换器、物镜、工作台、聚光镜、可变光阑、反射镜等组成。JLC型测量显微镜由目镜、棱镜座、镜筒、物镜、测量圆台、Y轴方向测量微器、反光镜、底座、测微鼓轮、固紧旋手、平台、支架、立轴、调焦手轮、目镜止动螺钉等组成。显微镜镜筒的微动调焦范围一般是1.82.0mm，手动转轮一周的升降值为0.1mm。光学部分备有不同放大率的物镜和目镜各一套，它们互相配合，可得到不同放大倍数。不同放大倍数的物镜和目镜，焦距和孔径是不同的，放大率越大，焦距就越短，孔径就越小，所以使用高放大倍数镜头时有焦深小，视场小，工作距离短及视场暗等缺点，它给调节带来一定困难。光学部分还包括照明设备，它由反光镜、聚光器和光圈组成，其作用是增加视场亮度，以便获得清晰的物象。测量显微镜是长焦距显微镜，它比生物显微镜多了一套能使测量工作台在x轴、y轴方向移动及绕中心旋转的装置，x、y轴的测微鼓轮上的最小分格为0.01mm，测量台刻度盘的游标示值为，刻度盘的最小分格为。物镜是显微镜最重要的元件。是装在一个镜头内部的一组透镜。其中最前面的一块称“前透镜”，是唯一起放大作用的透镜，其余的透镜只是用来消除前透镜所产生的象差（色差、球差、畸变等），因此称为“修正透镜”。由于显微镜分辨微小细节的本领正比于物空间介质的折射率和孔径角的正弦乘积，反比于光波波长，所以用来表征物镜的分辨本领，并把此值称为数值孔径，简记为NA，镜头的数值孔径越大，分辨率越高。测微目镜：测微目镜（又叫测微头）。一般是作为光学精密计量仪器的附件，例如读数显微镜。各种测量仪、测微平行光管和精度在秒级的测角仪都附有这种测微目镜。另外，它也可以单独使用，对微小长度进行测量。它的特点是测量范围较小，而测量精度较高。我们所用的是MCU15测微目镜，它主要由目镜、分划板、读数鼓轮组成。读数鼓轮上最小刻度值为0.01mm，在目镜的焦平面上固定不动地装有刻有08毫米标尺的上分划板，每格的分值为1mm，分划板的刻线面朝下，在它下面，在允许间隙（0.050.1mm）范围内，装着刻有十字叉丝的下分划板，转动测微鼓轮，可通过机械传动装置，使十字叉丝平稳地左右移动，移动距离的毫米数可由分划板上的刻度值读取，小于毫米部分可由测微鼓轮上的转动格数读取。【实验内容】1. 仔细观察显微镜构造，按调节要求练习，观察光栅片，并通过放大倍数来估计光栅常数（相邻两透光缝中心的宽度）。2. 取下目镜，换上测微目镜，用石英尺（其上中心部分的双线圆环内，有分格值为0.01mm，全长为1mm刻度的石英片）作物体，重新调焦，通过石英尺的刻度值对测微目镜的刻度值重新定标。3. 取下石英尺，用测微目镜定标后的刻度值来测定全息光栅的光栅常数，然后在测量显微镜中测定，并进行比较。【实验数据与处理】1. 定标测微目镜取0.1mm 测量3次次数格数定标长度（mm）11030.00097 21010.00099 3100.50.00100 平均0.00099 2. 测定全息光栅的光栅常数生物显微镜测量30条长度 测量3次次数格数长度（mm）12990.295 23010.297 3300.50.296 平均0.296 光栅常数（mm）0.0099 测量显微镜测量30条长度 测量3次次数长度（mm）10.30420.30130.301平均0.302光栅常数（mm）0.010 【思考题】1. 为什么在用测微目镜和测量显微镜的测微鼓轮测量时，必须单方向转动，中途不能倒退？由于齿轮间有空隙，所以单方向转动以避免由于螺旋空回产生的误差2. 显微镜和望远镜在原理、构造和使用方法上有何不同？显微镜和望远镜都是通过光学镜片，通过加工光线来得到人们需要的结果。基本上大多望远镜和几乎所有的显微镜都是采用光的折射原理。显微镜和望远镜本质是非常相似的，他们的目镜结构也很类似。而不同在，显微镜因为看的是近距离景物，所以如果