显微镜实验案例.doc

显微镜实验 显微镜是一种常用的助视光学仪器，在计量测试、科学研究、教学实验、医疗卫生等方面常用来进行微小长度测量和显微放大观察。显微镜一般有生物显微镜、读数显微镜、测量显微镜、金相显微镜、双筒立体显微镜等多种。但基本原理和主要构造是相同的。 【实验目的】 了解显微镜的基本结构，加深对显微镜放大原理的理解。 正确掌握显微镜的使用方法。 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】 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。 物镜Lo是显微镜的主要元件，它的焦距fo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Le的焦点Fe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，Δ代表物镜焦点Fo和目镜焦点Fe之间的距离（称光学间隔），s1为第一次放大的实像P1Q1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160～180mm，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。 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fo目镜焦距为fe，PQ到眼睛的距离(眼睛到目镜的距离可忽略)为明视距离(s0=25cm)，由图1-1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。 显微镜的视角放大率 视角放大率定义为 式中：ω和ω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ω和ω，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 下面图2和图3分别是XSP-1 6A生物显微镜和JLC型测量显微镜的实物结构图 从图中我们知道，显微镜由两大部分组成：机械部分和光学部分。机械部分图中已注明(补充一点，显微镜镜筒的微动调焦范围一般是1.8～2.0mm，手轮转动一周的升降值为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，可得到不同的放大倍数。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6′，刻度盘的最小分格为1°。 显微镜的光学系统规格 XSP—l6A型生物显微镜 物 镜 数值孔径 (N．A) 工作距离 (mm) 目 镜 焦 距 f(mm) 线视场 (mm) 10× 0.25 7.63 5× 50 20 40× 0.65 0.5 10× 25 14 100× 1.25 0.198 16× 15.621 10 JLC型测量显微镜 物 镜 目 镜 显微镜 放大倍数 工作距离 (mm) 视场直径(mm) 放大倍数 焦距(mm) 放大倍数 焦距(mm) 3×/0.1 39.50 10× 25.00 30× 36 4.0 8×/0.35 19.96 80× 9.4 1.5 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n·sinu，反比于光波波长入，所以用n·sinu来表征物镜的分辨本领，并把此值称为数值孔径，简记为N·A，镜头的数值孔径越大，分辨率越高。 显微镜目镜一般用惠更斯目镜。 测微目镜 测微目镜(又叫测微头，图4)。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