第7章典型光学系统2

1、第七章 典型光学系统一显微镜与照明系统本节要点T显微镜及照明系统1 .显微镜的成像原理、放大倍率2 .显微镜的基本结构和齐焦条件3 .显微镜的光束限制4 .显微镜的景深及相关因素5 .显微镜的分辨率，数值孔径，有效放大率与数值孔径关系6 .显微镜的物镜 和目镜,镜目距和工作距离7 .显微镜的临界照明与柯拉照明，两对共羯关系，照明系统应满足的条件引言望远镜放大镜 显微镜典型光学系统包括例旦/多公 投彭与放映系摄影系统 二统 7-3显微镜与照明系统显微镜的成像原理返回本章要点对正常眼，H日位于可上，显微镜光学筒长为 人匕耳显微镜是复杂的放大镜显微镜由物镜和目镜组 成。物体AB在物镜前焦面稍前 处，

2、经物镜成放大、倒立 的实像AB,它位于目镜 前焦面或稍后处，经目镜 成放大的虚像，该像位于 无穷远或明视距离处。显微镜的放大率返回本章要点?显微镜的机构 返回本章要点物也通过转换器旋转式接到 镜筒的下端面目镜以插入式接镜筒的上端 面应满足齐焦要求：调换物镜后，不需再调焦就能看到像。a.物镜调换后、像面不动，物面不动 物镜共腕距不变（195mm）b.物镜像面即目镜前焦面不动在上端面以下10mn#c.机械筒长一一上下端面之间的距离（160mim ,有的显微镜机械筒长可调调换物镜（目镜）后微调焦不可避免，故还必须有微动机构金相显微镜的物镜常用前置物镜和镜筒透镜构成，前置物镜为无穷远共腕距的。双目镜筒

3、是通过加 反射棱镜和平行平板实 现的，要使两条光路 光程相同 具有更大的放大率，二次放大人眼离物面较远，使用方便物隹和m可调换，从而得到 多种放大率 具有中间实像面，可放置分划 板，用于测量（构成测微目镜） 当中间实像A位于Fe之前 时，A”为实像，可投影到屏上。 也可用图像传感器接收实像，构成 电子目镜? 显微镜的光束限制返回本章要点1 . 孔径光阑低倍物位孔径光阑一一为单组物镜框本身高倍物镜的孔径光阑一一多组物镜的最后一组镜框，或在Fo处专设孔阑2 .出瞳位置二竭上 在目镜像方焦点 Fe稍后处，考虑工-工工 r 至 ij/ 一 丁出瞳在总的像方焦点上，人眼瞳有可能与之重合,接收所有成像光。

4、3 .出瞳的大小与数值孔径-回本章耍点 因为出瞳与整个系统的 像方焦面重合、设像方孔径角为中、则有因系统满足正 期 =? 即弦条件因e=i故日口川河其中月=n沏口称数即乂值孔径250由放大率公式小小5.显微镜的景深返回本章要点Z1 _网面=而7,设但为眼睛的极限分辨角,八,2必国 经推导得“_ 要求工一利用并结合公式得iAcaz所以 必。想一想，这意味着什么?以上是显微镜本身的景深，而 人眼的调节可以允许显微镜的像在尸到步之间 由于出瞳与系统的像方焦点重合,在物方允许的y 齐-口严F -, / =尸 尸P所以由于眼睛调节所允许的景深范围为-p 三-0 001修口 用mmA -0.001 nA(

5、)3 尸 ?M显微镜的总的景深为2公+（-，经计算可知是很小的显微镜的分辨率与有效放大率返回本章要点1 .显微镜的分辨率 根据夫琅和费圆孔衍射理论，考虑物镜 也到像面的衍射，像面上相距最近的两点对出瞳的张角 D ,其中D为出瞳直径。考虑正弦 条件得可见，分辨本领随波长的减小而提高，随数值孔径的增大而提高。想一想：数值孔径大要求 n大和U大，而U总是小于90度的，还有什么办法可以提高数值孔径?2 .显微镜的有效放大率 返回本章要点 想一想：显微镜的放大率是否越大越好?用显微镜可以看清怎样细小的细节?如果不能被显微镜分辨导致眼睛不能分辨，放得再大也没有用，称无效放大。 显微镜能分辨而眼睛不能分辨，称为放大不足。0.52b =取当物面被照明时的最小分辨距为内 人眼最小分辨角取2分到4分，则眼睛最小分辨距应为 CM）加疝按主色光波长0.00055mm计算，得500jqM 2Uff前置物情L前置物镜L光阑，:聚光镜/物面A :物镜像面冷物面不发光、不透明时，需