光學顯微鏡的基本原理主要基于光學成像的折射和放大原理。以下是對其基本原理的詳細介紹:
一、折射原理
當光線從一種介質進入另一種介質時(如從空氣進入玻璃透鏡),光線的傳播方向會發生改變,這就是光的折射現象。在光學顯微鏡中,物鏡和目鏡都利用了這一原理來放大和成像。
二、透鏡性能
透鏡是組成顯微鏡光學系統的Z基本的光學元件,物鏡、目鏡及聚光鏡等部件均由單個或多個透鏡組成。依其外形的不同,可分為凸透鏡(正透鏡)和凹透鏡(負透鏡)兩大類。在顯微鏡中,主要使用的是凸透鏡。
當一束平行于光軸的光線通過凸透鏡后相交于一點,這個點稱為“焦點”。通過交點并垂直光軸的平面,稱為“焦平面”。焦點有兩個,在物方空間的焦點稱為“物方焦點”,該處的焦平面稱為“物方焦平面”;反之,在像方空間的焦點稱為“像方焦點”,該處的焦平面稱為“像方焦平面”。
三、成像原理
光學顯微鏡通過兩組會聚透鏡(物鏡和目鏡)組成的光學折射成像系統,將肉眼所不能分辨的微小物體放大成像,以供人們觀察和分析。
物鏡成像:物鏡是靠近觀察物的透鏡組,其焦距較短。當光線通過物鏡時,會發生折射,使物體在物鏡的后方形成一個倒立、放大的實像。這個實像的位置位于物鏡的焦點附近,但不在焦點上。
目鏡成像:目鏡是靠近眼睛的透鏡組,其焦距較長。物鏡形成的實像再經過目鏡的放大作用,形成一個正立、放大的虛像。這個虛像位于人眼的明視距離處(通常規定為25厘米),使得觀察者能夠清晰地看到放大的物體圖像。
四、放大倍數
光學顯微鏡的放大倍數是由物鏡和目鏡的放大倍數共同決定的。一般來說,物鏡的放大倍數較高,而目鏡的放大倍數相對較低。通過調整物鏡和目鏡的組合,可以獲得不同的放大倍數,以滿足不同觀察需求。
五、其他技術參數
除了放大倍數外,光學顯微鏡還有其他重要的光學技術參數,如數值孔徑、分辨率、焦深、視場寬度等。這些參數相互關聯,共同影響著顯微鏡的性能和觀察效果。
數值孔徑:數值孔徑是物鏡和聚光鏡的主要技術參數,它幾乎決定和影響著其他各項技術參數。數值孔徑越大,顯微鏡的分辨率越高,放大倍數也越大。
分辨率:顯微鏡的分辨率是指能被顯微鏡清晰區分的兩個物點的Z小間距。分辨率越高,顯微鏡能夠觀察到的細節就越豐富。
綜上所述,光學顯微鏡的基本原理是基于光學成像的折射和放大原理,通過物鏡和目鏡的共同作用將微小物體放大成像以供觀察和分析。在使用時,需要注意各項技術參數的選擇和調整,以獲得Z佳的觀察效果。