生物显微镜..doc

实验二十 显微镜 实验目的: ⒈熟悉显微镜的构造及原理; ⒉学会显微镜的调整和使用、以及测量微小长度的方法; ⒊理解数值孔径与显微镜分辨本领的含义，验证显微镜分辨本领与物镜数值孔径的 关系。 仪器用具: ⒈XSP-18A生物显微镜；⒉测微尺；⒊测微目镜；⒋被测物(透射光栅及生物切片)；⒌2号鉴别率板；⒍光阑及其支架。 实验原理: 显微镜是用来观察和研究微小物体的助视仪器。显微镜已广泛地应用于现代科学技术 和生产和各个领域，没有显微镜的发明和发展，就不可能有现代科学许多领域的发展。 ⒈显微镜的基本光路 显微镜的最主要部分是物镜和目镜。为了简单起见，可以把构造复杂的物镜和目镜都 当作是一单独的薄凸透镜。其光路见图1。 物镜LO的焦距很短，待观察物体PQ放在它前面距离略大于的地方(设物距为)使PQ经LO 后成一放大实象PQ(设象距为)。然后再用目镜LE作为放大镜来观察这个中间象。中间象PQ应放在目镜LE的第一焦点FE以内(设物距为)，经过目镜后在明视距离(＝25cm)处成一放大虚象PQ。因为 （1） （2） （3） （4） 式中代表目镜与显微镜最后成的象PQ的距离，代表物镜的第二焦点到目镜的第一焦点FE的距离，即光学间隔。所以在、、、给定不变的情况下,是一个确定的数值，其大小略大于,只有等于这个数值时我们才能通过目镜在明视距离处看到清晰的象PQ。从显微镜中能看到物体的清晰图象时，物镜前表面到被观察物体的距离叫做显微镜的工作距离, 它近似等于。 为了得到清晰图像而进行的调节大小的工作叫调焦。增长一点或减小一点仍然可以看清物体的图象.这个允许增大及减小的最大范围叫做焦深(depth of focus)。 ⒉显微镜的放大本领 物镜的横向放大率为, 目镜的横向放大率为 而显微镜的横向放大率定义为PQ的长度与物体PQ 长度之比，即，由此可得放大倍数的关系式为 （5） 物镜的横向放大率近似地等于物镜和目镜的光学间隔(到FE的距离)除以物镜的第二焦距, 即 （6） 而目镜的横向放大率可近似为 （7） 故显微镜的横向放大率为。 当PQ成象在明视距离S时，显微镜的视角放大率与横向放大率数值相等，此时有 （8） ⒊显微镜的分辨本领 显微镜的分辨本领是指分辨被检物体细微结构的能力, 也就是分辨两个物点之间最短距离的能力。显微镜的分辨本领主要由物镜的分辨本领所决定。 设有两个物点A、B，其间距为，经物镜后成中间像A′、B′，若显微镜是理想成像系统，则A′、B′为两个几何点，但实际上物镜(或其他孔径光阑)将产生衍射，因此A B均为衍射图样(如图2)。通常称之为爱里图样，其中心亮盘为爱里斑. 爱里斑的半径为1.22，式中为光的波长，为物镜(或光阑)的孔径，为物镜到中间象的距离。因此当A、B两点的距离小于某一数值时，衍射图样A与衍射图样B重合得过多，人们将无法分辨这个重合的衍射图样是一个物点所产生的，还是两个物点所产生的衍射图样。我们把这个临界的值(即刚刚能分辨的两个物点A、B间的距离) 叫做这个物镜的最小分辨距离. 根据瑞利判据(在没有几何象差只有衍射效应的情况下)，这个最小分辨距离为 （9） 式中为光波长，为物与物镜间介质的折射率，为物镜(或其他入射光瞳)对物点的张角。通常把的值叫做数值孔径(Numerical Aperture)，用NA表示。并将其具体数值标在显微镜的物镜上。 ⒋显微镜的构造 实际使用中的显微镜种类很多，构造也比较复杂。我们实验中将要使用的生物显微镜的构造如图3. 老式显微镜多采用直筒镜台，其镜筒是直的，但为了以比较舒适的姿势进行观察, 可以借助于镜座附近的倾斜关节向前倾斜镜筒。近年来十分普及的新式镜台为斜筒镜台。这种类型的显微镜的光源就安装在镜座内，镜筒通过棱镜系统向观察者倾斜一定的角度，而载物台呈水平位置 ，