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什么是物镜及类型

发布日期:2014-07-08 点击:1815

一、含义:

物镜是由若干个透镜组合而成的一个透镜组。组合使用的目的是为了克服单个透镜的成像缺陷,提高物镜的光学质量。显微镜的放大作用主要取决于物镜,物镜质量的好坏直接影响显微镜映像质量,它是决定显微镜的分辨率和成像清晰程度的主要部件,所以对物镜的校正是很重要的。

二、物镜类型:

1.消色差物镜 (Achromatic) 是较常见的一种物镜(表1-1),由若干组曲面半径不同的一正一负胶合透镜组成,只能矫正光谱线中红光和蓝光的轴向色差。同时校正了轴上点球差和近轴点慧差,这种物镜不能消除二级光谱,只校正黄、绿波区的球差、色差,未消除剩余色差和其他波区的球差、色差,并且像场弯曲仍很大,也就是说,只能得到视场中间范围清晰的像。使用时宜以黄绿光作照明光源,或在光程中插入黄绿色滤光片。 此类物镜结构简单,经济实用,常和福根目镜、校正目镜配合使用,被广泛地应用在中、低倍显微镜上。在黑白照相时,可采用绿色滤色片减少残余的轴向色差,获得对比度好的相片。

2.复消色差物镜(Apochromatic) 由多组特殊光学玻璃和荧石制成的高级透镜组组合而成。将红、蓝、黄光校正了轴向色差,消除了二级光谱,因此像质很好,但镜片多、加工和装校都较困难。色差的校正在可见光的全部波区。若加入蓝色或黄色滤光片效果更佳。它是显微镜中优越良的物镜,对球面差、色差都有较好的校正,适用于高倍放大。但仍需与补偿目镜配合使用,以消除残余色差。

3.平面消色差物镜(Plana chromatic) 采用多镜片组合的复杂光学结构,较好地校正像散和像场弯曲,使整个视场都能显示清晰,适用于显微摄影。该物镜对球差和色差的校正仍限于黄绿波区,且还存在剩余色差。

4.平面复消色差物镜(PF, Planapochromat) 除进一步作像场弯曲校正外,其它像差校正程度均与复消色差物镜相同,使映像清晰、平坦;但结构复杂,制造困难。

5.半复消色差物镜(Halfapochromatic) 部分镜片用荧石制成,故又称荧石物镜,性能比消色差物镜好,价格比复消色差物镜便宜。校正像差程度介于消色差与复消色差两种物镜之间,但其它光学性质都与后者相近;价格低廉,更好与补偿目镜配合使用。

三、物镜性质

1.放大倍数:物镜的放大倍数,是指物镜在线长度上放大实物倍数的能力指标。有两种表示方法,一种是直接在物镜上刻度出如8×、10×、45×等;另一种则是在物镜上刻度出该物镜的焦距f,焦距越短,放大倍数越高。前一种物镜放大倍数公式为M物=L/f物,L是光学镜筒长度,L值在设计时是很准确的,但实际应用时,因不好量度,常用机械镜筒长度。机械镜筒长度是指从显微镜目镜接口处之直线距离。每一物镜上都用数字标明了机械镜筒长度。

2.镜筒长度: 镜筒长度是指物镜底面到目镜顶面的距离。由于物镜的像差是依据一定位置的映像来校正的,因此物镜一定要在规定的机械镜筒长度上使用,一般显微镜的机械镜筒长度多为160mm、170mm、190mm。金相显微镜在摄影时,由于放大倍数不同,映像投射距离变化很大,因此,优良的物镜的像差是按任意镜筒长度校正的,即在无限长范围内,物镜像差均已校正。

3.数值孔径:数值孔径表征物镜的聚光能力,是物镜的重要性质之一,通常以“NA”表示。物镜的数值孔径大小决定了物镜的分辨能力(鉴别)及有效放大倍数。根据理论推导得出:NA=nsinθ增大物镜的数值孔径有两个途径:

(1) 增大透镜的直径或减小物镜的焦距即设计短焦距的物镜,以增大孔径半角θ。但此法会导致像差增加及制造困难,一般不采用。实际上sinθ的最大值只能达到0.95。

(2) 增大物镜与观察物之间的折射率n。干系物镜是以空气为介质的,折射率n=1,一般用于低倍物镜。油系物镜常以松柏油(n=1.515,NA=1.4)、α-壹代溴萘(n=1.658,NA=1.60)为介质,用于高倍物镜。油物镜的数值孔径此时可达1.30~1.40,其放大倍数可达100~140倍。但干系物镜不能随便用油作为介质。

4.物镜的标记:在物镜外壳上刻有不同的标记浸液记号、物镜类别、放大率、数值孔径、机械筒长度、盖玻片厚度。油:表示浸液为松柏油;100×/1.25:表示物镜放大率为100倍,数值孔径1.25;160/0:表示机械镜筒长度为160mm;“0”表示无盖玻片。有些物镜刻有160/-:表示机械镜筒长度为160mm。“-”表示可有可无盖玻片。在物镜上刻有色圈表示物镜的放大率。高倍物镜通常都为油浸系,油镜头用“油”(或OiI,ÖL,HL)或外壳涂一黑圈来表示。

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