4.物镜的数值孔径 物镜的数值孔径用NA表示(即NumdericalApertuer),表示物镜的聚光能力。数值孔径大的物镜,聚光能力强,即能吸收更多的光线,使图象更加明显,物镜的数值孔径NA可用公式表示为: NA=n?sinφ 其中:n—是物镜与样品间介质的折射率 φ—通过物镜边缘的光线与物镜轴线所成角度,即孔径半角。 可见,数值孔径的大小,与物镜与样品间介质n的大小有关,以及孔径角的大小有关。见图5所示。 当物镜与物体之间的介质为空气时, 光线在空气中的折射率为n=1, 若物镜的孔径半角为30o, 则数值孔径为: NA=nsinφ=1×sin30o=0.5 若物镜与物体之间的介质为松柏油时, 介质的折射率n=1.52, 则其数值孔径为: NA=nsinφ=1.52×sin30o=0.76 物镜在设计和使用中,指定以空气为介质的称干系物镜或干物镜,以油为介质的称为油浸系物镜或油物镜。干物镜的n=1,sinφ值总小于1,故数值孔径NA小于1,油物镜因n=1.5以上,故数值孔径NA大于1。物镜的数值孔径的大小,标志着物镜分辨率的高低,即决定了显微镜分辨率的高低。 5.显微镜的鉴别能力(分辨率) 显微镜的鉴别能力是指显微镜对样品上最细微部分能够清晰分辨而获得图象的能力。它主要取决于物镜的数值孔径NA之值大小,是显微镜的一个重要特性。通常用可辨别的样品上的两点间的最小距离d来表示,d值越小,表示显微镜的鉴别能力越高。见图6所示。 显微镜的鉴别能力可用下式表示: d=λ/2NA 其中:λ—入射光的波长,NA—表示物镜的数值孔径。 可见分辨率与入射光的波长成正比,λ越短,分辨率越高。 与数值孔径成反比,数值孔径NA越大,d值越小, 表明显微镜的鉴别能力越高。 6.有效放大倍数 用显微镜能否看清组织细节,不但与物镜的分辨率有关,且与人眼的实际分辨率有关。若物镜分辨率很高,形成清晰的实象,而配用的目镜倍数过低,也使观察者难于看清,称放大不足。但若选用的目镜倍数过高,即总放大倍数越大,看得并非越清晰。实践表明,超出一定的范围,放得越大越模糊,称虚伪放大。 显微镜的有效放大倍数取决于物镜的数值孔径。有效放大倍数是指物镜分辨清晰的d距离,同样也被人眼分辨清晰所必须的放大倍数,用Mg表示: Mg=d1/d=2d1NA/λ 其中d1—人眼的分辨率,d—物镜的分辨率 在明视距离250mm处正常人眼的分辨率为0.15—0.30mm 若取绿光λ=5500×10-7mm 则Mg(min)=2×0.15×NA/5500×10-7≈550NA Mg(max)=2×0.30×NA/5500×10-7≈1000NA 这说明在550NA—1000NA范围内的放大倍数均称有效放大倍数。但随着光学零件的设计完善与照明方式的不断改进,以上范围并非严格限制。有效放大倍数的范围,对物镜和目镜的正确选择十分重要。例如物镜的放大倍数是25,数值孔径为NA=0.4,即有效放大倍数应为200—400倍范围内,应选用8或16倍的目镜才合适。
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