顯微鏡的光學係統主要包括物鏡、目鏡、反光鏡和聚光器四個部件。廣義的說也包括照明光源、濾光器、蓋玻片和載玻片等。
光學顯微鏡的放大倍數是物鏡的放大倍數與目鏡的放大倍數的乘積,如物鏡為10×,目鏡為10×,其放大倍數就為10×10=100。
(一)、物鏡
物鏡是決定顯微鏡性能的*重要部件,安裝在物鏡轉換器上,接近被觀察的物體,故叫做物鏡或接物鏡。
物鏡的放大倍數與其長度成正比。物鏡放大倍數越大,物鏡越長。
光學顯微鏡(Optical Microscope,簡寫OM)是利用光學原理,把人眼所不能分辨的微小物體放大成像,以供人們提取微細結構信息的光學儀器。
1.物鏡的分類
物鏡根據使用條件的不同可分為幹燥物鏡和浸液物鏡;其中浸液物鏡又可分為水浸物鏡和油浸物鏡(常用放大倍數為90—100倍)。
根據放大倍數的不同可分為 低倍物鏡(10倍以下)、中倍物鏡(20倍左右)高倍物鏡(40—65倍)。
根據像差矯正情況,分為消色差物鏡(常用,能矯正光譜中兩種色光的色差的物鏡)和複色差物鏡(能矯正光譜中三種色光的色差的物鏡,價格貴,使用少)。
2、物鏡的主要參數:
物鏡主要參數包括:放大倍數、數值孔徑和工作距離。
①、放大倍數是指眼睛看到像的大小與對應標本大小的比值。它指的是長度的比值而不是麵積的比值。例:放大倍數為100×,指的是長度是1μm的標本,放大後像的長度是100μm,要是以麵積計算,則放大了10,000倍。
顯微鏡的總放大倍數等於物鏡和目鏡放大倍數的乘積。
②、數值孔徑也叫鏡口率,簡寫NA 或A,是物鏡和聚光器的主要參數,與顯微鏡的分辨力成正比。幹燥物鏡的數值孔徑為0.05-0.95,油浸物鏡(香柏油)的數值孔徑為1.25。
③、工作距離是指當所觀察的標本*清楚時物鏡的前端透鏡下麵到標本的蓋玻片上麵的距離。物鏡的工作距離與物鏡的焦距有關,物鏡的焦距越長,放大倍數越低,其工作距離越長。例:10倍物鏡上標有10/0.25和160/0.17,其中10為物鏡的放大倍數;0.25為數值孔徑;160為鏡筒長度(單位mm);0.17為蓋玻片的標準厚度(單位 mm)。10倍物鏡有效工作距離為6.5mm,40倍物鏡有效工作距離為0.48mm 。3、物鏡的作用是將標本作**次放大,它是決定顯微鏡性能的*重要的部件——分辨力的高低。
分辨力也叫分辨率或分辨本領。分辨力的大小是用分辨距離(所能分辨開的兩個物點間的*小距離)的數值來表示的。在明視距離(25cm)之處,正常人眼所能看清相距0.073mm的兩個物點,這個0.073mm的數值,即為正常人眼的分辨距離。顯微鏡的分辨距離越小,即表示它的分辨力越高,也就是表示它的性能越好。
顯微鏡的分辨力的大小由物鏡的分辨力來決定的,而物鏡的分辨力又是由它的數值孔徑和照明光線的波長決定的。
當用普通的中央照明法(使光線均勻地透過標本的明視照明法)時,顯微鏡的分辨距離為d=0.61λ/NA
式中d——物鏡的分辨距離,單位 nm。
λ——照明光線波長,單位 nm。
NA ——物鏡的數值孔徑
例如油浸物鏡的數值孔徑為1.25,可見光波長範圍為400—700nm ,取其平均波長550 nm,則d=270 nm,約等於照明光線波長一半。一般地,用可見光照明的顯微鏡分辨力的極限是0.2μm。
(二)、目鏡
因為它靠近觀察者的眼睛,因此也叫接目鏡。安裝在鏡筒的上端。
1.目鏡的結構
通常目鏡由上下兩組透鏡組成,上麵的透鏡叫做接目透鏡,下麵的透鏡叫做會聚透鏡或場鏡。上下透鏡之間或場鏡下麵裝有一個光闌(它的大小決定了視場的大小),因為標本正好在光闌麵上成像,可在這個光闌上粘一小段毛發作為指針,用來指示某個特點的目標。也可在其上麵放置目鏡測微尺,用來測量所觀察 標本的大小。
目鏡的長度越短,放大倍數越大(因目鏡的放大倍數與目鏡的焦距成反比)。
2.目鏡的作用
是將已被物鏡放大的,分辨清晰的實像進一步放大,達到人眼能容易分辨清楚的程度。
常用目鏡的放大倍數為5—16倍。
3.目鏡與物鏡的關係
物鏡已經分辨清楚的細微結構,假如沒有經過目鏡的再放大,達不到人眼所能分辨的大小,那就看不清楚;但物鏡所不能分辨的細微結構,雖然經過高倍目鏡的再放大,也還是看不清楚,所以目鏡隻能起放大作用,不會提高顯微鏡的分辨率。有時雖然物鏡能分辨開兩個靠得很近的物點,但由於這兩個物點的像的距離小於眼睛的分辨距離,還是無法看清。所以,目鏡和物鏡即相互聯係,又彼此製約。