生物顯微鏡--物鏡的性能

各種物鏡具有不同的光學(xué)性能，現(xiàn)在一AE光學(xué)顯微鏡的物鏡筒壁上都標(biāo)刻著物鏡的各種性能參數(shù)。我們以圖3．I中所示的兩個(gè)物鏡為例，做一簡(jiǎn)要說(shuō)明。

170；表示聽(tīng)適用的顯微鏡機(jī)械筒長(zhǎng)，即從物筋的肩部到目鏡上線的距離為170mm。

0.17：表示物鏡所要求的蓋玻片厚度為0.17mm。

PLAPO；表示物鏡的矯正程度為平面復(fù)消色差，NPL表示標(biāo)準(zhǔn)平面消色差。

100（或40）：表示物鏡的放大倍數(shù)為100（或40）倍。

Oe1；表示物鏡的浸潤(rùn)介質(zhì)為油浸。右邊的物鏡沒(méi)有標(biāo)記這種字母，表示介質(zhì)為空氣的于系物鏡。

0.65：表示物鏡的數(shù)值孔徑（即鏡口率）為0.65，這是決定物鏡性能的非常重要的參數(shù)。

物鏡的這些參數(shù)以及組成物鏡的各個(gè)透鏡的特性和相互位置都是計(jì)算的結(jié)果，而且物鏡的設(shè)計(jì)現(xiàn)在一般是由電子計(jì)算機(jī)完成的。

物鏡的數(shù)值孔徑。當(dāng)顯微鏡中間像的位置被固定時(shí)，表示光錐大小的光鐵半項(xiàng)角（圖3．2中的角u），即孔徑角對(duì)于描述一個(gè)物鏡來(lái)說(shuō)是非常重要的參數(shù)，它是一個(gè)比物鏡的焦距更加實(shí)用的特性。任何沒(méi)計(jì)良好的物鏡的孔徑將能夠表示：①在多遠(yuǎn)的給定焦距可以看清標(biāo)本中的細(xì)微結(jié)構(gòu)；②當(dāng)孔徑充滿時(shí)可以通過(guò)物鏡的光顯量。

在生物顯微鏡中一般用數(shù)值孔徑（N．A．）來(lái)表示一個(gè)物鏡的孔徑大小，數(shù)值孔徑是標(biāo)本與物鉸前透鏡之間介質(zhì)的折射率（n）與孔徑角（即光錐半頂角u）正弦的乘積：N．A．=nsinu

自由工作距離，即物銳的下消與標(biāo)本之間的距離（圖3．2中的PQ），它是物鏡另個(gè)非常重要的參數(shù)。由于這個(gè)距離不能夠小于0.1mm，因而它在高數(shù)值孔徑的物鏡設(shè)個(gè)是一個(gè)重要的限制因素。在使用透射光顯微鏡時(shí)白由工作距離會(huì)受到短波片和封藏質(zhì)的限制。

在現(xiàn)代物鏡中，物鏡的自由工作距離和物鎮(zhèn)長(zhǎng)度的總和被規(guī)定為一個(gè)固定的數(shù)值。物鏡長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)基于這樣一個(gè)原則：較低倍的物鏡具有較少的透競(jìng)，它被做得較短一些，具有較長(zhǎng)的自由工作距離；較高倍的物瓷具有很多透鏡，它被做得鉸長(zhǎng)一些，相應(yīng)地具有較短的自由工作匝離。使用——組這樣的物鏡時(shí)，在轉(zhuǎn)動(dòng)物鏡轉(zhuǎn)換臺(tái)更換物鏡后，只需要用細(xì)調(diào)稍微聚焦就可以獲得一個(gè)清晰的像。當(dāng)然，正象鏡簡(jiǎn)氏度和蓋玻片厚度一樣．物鎮(zhèn)長(zhǎng)度和自由工作距離的總和在任何情況下不可能是*統(tǒng)一的，它常常只限于同一個(gè)工廠制造的或同一種類型的物鏡系統(tǒng)。

生物顯微鏡一般在標(biāo)準(zhǔn)物鏡中數(shù)值孔徑隨著焦距的誠(chéng)小而增大．但不是線性的。一定焦距的物鏡所允許的zui大的數(shù)值孔徑不僅取決于物鎊的性能設(shè)計(jì)，而且也取決于它的矯正程度。數(shù)值孔徑雖然經(jīng)常隨著放大倍數(shù)的增大而增大，但是在一定的范圍內(nèi)它們可以被看作是獨(dú)立的量，因而一個(gè)40×的釣鏡可以具有0.65、0.80或0.95的數(shù)值孔徑。由于數(shù)值孔徑是對(duì)可以通過(guò)物鏡的光束口徑的度量．因此在一系列具有相同焦距的物鏡中，所形成的像的亮度與數(shù)值孔徑的平方呈比例關(guān)系。

生物顯微鏡正如在第二章個(gè)所敘述的，物鏡的球面差、場(chǎng)曲率和色差將隨著孔徑的增大而增大，因此對(duì)于高數(shù)值孔徑的物鏡來(lái)說(shuō)zui大的問(wèn)題是俊差和色差的矯正。盡管由于在透鏡復(fù)合體的設(shè)計(jì)中使用了計(jì)算機(jī)，可以制造出高孔徑的物鏡，但是被有效使用的數(shù)值孔徑的zui大限度，實(shí)際上與阿貝在1886年所達(dá)到的1.25—1.30的數(shù)值相比并沒(méi)有增大多少。

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