光学课程设计显微镜系统结构.pdf

一、设计题目：显微镜系统结构

二、设计目的：

三、设计介绍：原理、概念、外型尺寸设计、物镜及目镜造型

四、望远镜光学特性：

参考资料

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、滤光器、盖玻片和载玻片等。

（一）、物镜

物镜是决定显微镜性能的最重要部件，安装在物镜转换器上，接近被

观察的物体，故叫做物镜或接物镜。

1、物镜的分类

物镜根据使用条件的不同可分为干燥物镜和浸液物镜；其中浸液物镜

又可分为水浸物镜和油浸物镜（常用放大倍数为90—100倍）。

根据放大倍数的不同可分为低倍物镜（10倍以下）、中倍物镜（20

倍左右）高倍物镜（40—65倍）。

根据像差矫正情况，分为消色差物镜（常用，能矫正光谱中两种色光

的色差的物镜）和复色差物镜（能矫正光谱中三种色光的色差的物镜，价

格贵，使用少）。

2、物镜的主要参数：

物镜主要参数包括：放大倍数、数值孔径和工作距离。

①、放大倍数是指眼睛看到像的大小与对应标本大小的比值。它指的

是长度的比值而不是面积的比值。例：放大倍数为100×，指的是长度是1μm

的标本，放大后像的长度是100μm，要是以面积计算，则放大了10,000倍。

显微镜的总放大倍数等于物镜和目镜放大倍数的乘积。

②、数值孔径也叫镜口率，简写NA或A，是物镜和聚光器的主要参

数，与显微镜的分辨力成正比。干燥物镜的数值孔径为0.05-0.95，油浸物

镜（香柏油）的数值孔径为1.25。

③、工作距离是指当所观察的标本最清楚时物镜的前端透镜下面到标

本的盖玻片上面的距离。物镜的工作距离与物镜的焦距有关，物镜的焦距

越长，放大倍数越低，其工作距离越长。例：10倍物镜上标有10/0.25和

160/0.17，其中10为物镜的放大倍数；0.25为数值孔径；160为镜筒长度

（单位mm）；0.17为盖玻片的标准厚度（单位mm）。10倍物镜有效工

作距离为6.5mm，40倍物镜有效工作距离为0.48mm。

3、物镜的作用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。分辨力的大小是用分辨距离（所能分

辨开的两个物点间的最小距离）的数值来表示的。在明视距离（25cm）之

处，正常人眼所能看清相距0.073mm的两个物点，这个0.073mm的数值，

即为正常人眼的分辨距离。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。

当用普通的中央照明法（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，

取其平均波长550nm，则d=270nm，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。

（二）、目镜

因为它靠近观察者的眼睛，因此也叫接目镜。安装在镜筒的上端。

1、目镜的结构

通常目镜由上下两组透镜组成，上面的透镜叫做接目透镜，下面的透

镜叫做会聚透镜或场镜。上下透镜之间或场镜下面装有一个光阑（它的大

小决定了视场的