光学课程设计-万工显倍瞄准显微镜1650

万工显3 倍瞄准显微镜总体光学系统的设计:学 号：院 系指导教师：20101月一、概述 显微镜是一种精密的光学仪器，已有300多年的发展史。自从有了显微镜，人们看到了过去看不到的许多微小生物和构成生物的基本单元——细胞。目前，不仅有能放大千余倍的光学显微镜,而且有放大几十万倍的电子显微镜，使我们对生物体的生命活动规律有了更进一步的认识.在普通中学生物教学大纲中规定的实验中,大部分要通过显微镜来完成，因此，显微镜性能的好坏是做好观察实验的关键.一、显微镜的光学系统 显微镜的光学系统主要包括物镜、目镜、反光镜和聚光器四个部件。 广义的说也包括照明光源、光器、和。一)、物镜 在物镜观察的物体，做物镜物镜。1、物镜的分类物镜使用件的不分物镜和物镜中物镜分物镜和物镜用放大倍90—100。放大倍的不分倍物镜10倍、中倍物镜20倍)倍物镜40-65倍).，分物镜(用，能光中种光的的物镜和物镜(能光中种光的的物镜,，使用。2、物镜的主要物镜主要包括放大倍、和。①、放大倍是指眼睛看到的大小与对应标本大小的比。它指的是长度的比而不是面积的比。例放大倍100，指的是长度是 1m的标本，放大后的长度是 100m，要是面积计算，则放大了 10,000倍。 显微镜的总放大倍于物镜和目镜放大倍的乘积。②、也镜口率，简写NA A，是物镜和聚光器的主要，与显微镜的分辨力成比。物镜的0.05-0.95,物镜 香柏的1。25。③指当所标清楚时端透面标本的面的。物镜的与物镜的焦有关，物镜的焦距越长，放大倍越，越长.例10倍物镜标有 10/0。25和160/0.17，中 10物镜的放大倍;0.25160镜筒长度(单位mm;0。17的标准厚度单位mm。10倍物镜有效6。5mm，40倍物镜有效0.48mm 。3是将标本作第一次放大,它是决定显微镜性能的最重要的部件—-分辨力的高低。分辨力也叫分辨率或分辨本领。分辨力的大小是分辨距离（所能分辨开的两物点间的最小距离)的数值来表示的。在明视距离（25cm）之处，正常0。073mm的两物点，这0。073mm的数值，即为正常眼的分辨距离。显微镜的分辨距离越小，即表示它的分辨力越高，也就是表示它的性能越好。显微镜的分辨力的大小由物镜的分辨力来决定的，而物镜的分辨力又是由它的数值孔径和照明光线的波长决定的。当普通的中央照明法（使光线均匀地透过标本的明视照明法）时，显微镜的分辨距离为d=0。61λ/NA式中d——物镜的分辨距离，单位nm.λ-—照明光线波长，单位nm.NA——物镜的数值孔径例如油浸物镜的数值孔径为1.25,可见光波长范围为400—700nm,取550d=270，约等于照明光线波长一半。一般地,用可见光照明的显微镜分辨力的极限是0.2μm。（）、镜为它的眼,也叫镜.在镜的。1、镜的通常镜由两透镜，的透镜叫透镜，的透镜叫透镜或镜。透镜之间或镜一光（它的大小决定视的大小）,为标本正好在光，可在这光一小作为，来示点的标。也可在其放镜测微尺,来测量所标本的大小。镜的长越，放大数越大（镜的放大数镜的距成)。2、镜的作用是将已被物镜放大的，分辨清晰的实进一步放大，达到眼能容易 分辨清楚的程度.常镜的放大倍5—16倍。3、镜与物镜的关系 物镜已经分辨清楚的细微，假如没经过镜的再放大，达不到 眼所能分辨的大小，那就看不清楚；但物镜所不能分辨的细微，虽然经过高倍镜的再放大,也还是看不清楚，所以镜只能起放大作，不提高显微镜的分辨率.时虽然物镜能分辨开两得很的物点，但由于这两物点的的距离小于眼的分辨距离，还是无法看清.所以，镜和物镜即相互联系，又彼制约。、聚光器聚光器也叫光器。位于标本下方的聚光器支架上。它主要由聚光镜和可变光阑组成。其中,聚光镜可分为明视场聚光镜(普通显微镜配置和暗视场聚光镜。1、光镜的主要参数数值孔NA 是聚光镜的主要参数最大数值孔径一般是12-1.4，数值孔径有一定的可变范围,通常刻在上方透镜边框上的数字是代表最大的数值孔径，通过调节下部可变光阑的开放程度，可得到此数字以下的各种不同的数值孔径,以适应不同物镜的需要。有的聚光镜由几组透镜组成，最上面的一组透镜可以卸掉或移出光路,使聚光镜的数值孔径变小,以适应低倍物镜观察时的照明。2、聚光镜的作用聚光镜的作相当于凸透镜,起会聚光线的作，以增强标本的照明。一般地把聚光镜的聚光在它上透镜面上方1.25mm聚光在要观察的标本上,的1.1mm)3、可变光阑可变光阑也叫光，位于聚光镜的下方,由几组成，中心部分成孔。其作是调节光强度和使聚光镜的数值孔径物镜的数值孔径相适应。可变光阑开得大，数值孔径大观察，应光圈调最大。在可变光阑下面，还有一的滤光托架。说明：在中学实验室只有教师显微镜16001500才配有聚光器,学生显微镜640500配的是旋转光栏。紧贴在物台下，能的,光也为光器)，光上有大小不的孔,叫光径分2、3、6、12、16mm，光,光上光圈可以通光孔，通过大小不的光调节光线的强。四滤光器安装在光源和聚光器之间。作是让选择的某一波段的光线通过，而吸掉其他的光线，即为了改变光线的光谱成分或削弱光的强度.分为两大类：滤光和液体滤光器。历史上显微镜的发明和显微镜的每一次创新都给类的认知带来了飞跃式的发展；给类的生活带来了空前的拓展.在提倡科技创新的今天，显微镜的使已经成为中学生的一项基本技能，掌握结构，科学使，良好维护，使之成为广大青少年探索未来世界的一窗口。二、原理光路系统图：,照明源1经过2，滤色片3 成象可变阑4 处而可变阑位聚6 物焦平面k,因此自源象各点发束先经平面反射6 转向,6 成为平行束透过保护玻璃7,照明作台8这部分便是照明作台被物体(未被照明照明后经物镜9成象在分划板15上，然后经目镜14成一放大虚象， 供人眼观测。光路中的光阑 10是显微镜的孔径光阑，它位于物镜象 方焦平面上，因此物镜是物方远心光组。斯米特棱镜 19既使光路偏 折45，又使物镜正象,便于人眼观测 。保护玻璃17保护分划板 L的刻 线，而18是为了密封物镜筒免于在更换目镜头时灰尘进入镜筒。19JA型万能工具显微镜的物镜有四种放大倍率，1X，1。5X,3X 和 目镜的放大率为井根据分划板的刻划和结构不同又有测角日镜、轮廓日镜和双象目镜等。上述物镜和日镜根据不同的测量对象予以更 换。上图是 5x物镜和测角目镜的组合，测角分划板 16是由光源 （小灯，经12而照，用显微镜3予以的。 个人收集整理，勿做商业用途为个人收集整理，源于、a物镜放大倍率 工，物方，孔径 0。09b观45°方向观察c目镜角放大率为 10d采用远心柯勒透射照明，灯光路展开图：D物

D 2物

孔D

=2f09=10.1mm孔345D 棱D

,棱D 视场一半棱K至划距离根据结要求=-D

/2/ △ =(10-55孔代式得

2k00棱安2.5mm

=205mm棱,c6545

棱75°5°15 2°9 °4’置 =l/则/ 1b=2D=41mm AB=l/cos45°=2.864D=58.4mmBC=l/cos225°=2179D=44.7mm h=ABcos225°=2644D=53。9mm展开平行板厚度L=AB（1+cos45°）=4。89D=100.5mm由于棱镜的加入，使象面产生位移，其后移量△L=L(l—l/n)=38.5mm3x主显微镜的实际共轭距离应为L 。5mm共4.10x目镜的外形尺寸计算1根据使要求采10x 目镜凯尔纳望远镜,焦距f’=25mm，其镜板距p0.4 f，向场焦距f8f1目镜的视场角为 tgψ’=y’/f' =0.4，ψ=22°2ψ=44°目出瞳距离t=（D/2-a）tgω=17.6m5.主显微镜照明系统的设计当物镜的基本参数确定之后，对照明系统便可提出具体的要求。（1）.均匀照明被测物体照明孔径角充满物镜数值孔径使眼得到适于观察的主观亮度测量工作面上下变动改变了聚光镜与物镜之间的距离时，仍要满足以上条件.聚光照明系统采:由图可知，测量面位置变化应始终包含在△CMD中，为此聚光镜必L须有足够大的通光口径。工作台面离聚光镜最近距离不应小于 ，Lmink max 0 0 min 即载物玻璃台面为EG,从结构上需要取L 为被测面离聚光镜最远位置EG 时的距离,即能测量的最高物面位置。取L =200mm，EG为物镜物方最大线视场，这时要保证视场边缘E，Gkk max 0 0 min 径D 2xu）xu聚聚光镜的相对孔径一般取D /f’=1/4,故f' =4D =172mm聚 聚 聚可变光阑直径为 AB=D变=2f’ u=31mm聚，灯丝高变=32mm,计算时β=-40/2=-20由 —l1+l1'=500 l1’/l1=-20求得l1=—24mm，l1’=476mm。由高斯公式得f’集=22。8mm集光镜的通光口径由满足拉赫不变量的衔接要求来计算u0yuy0。玻璃光能，取u0=0.6 即U0=36°54’D集=2l1tgU0=2*20＊tg36°54'=36mm1)△则 △f’ ，即/β目因=β＊/ f’ ，故△0δ/ 采取夹线δ目=10"=10/206265 2)D出/2mm选消视法被划板刻线刻