很多人對(duì)于顯微鏡的認(rèn)識(shí)只是在初中階段的認(rèn)識(shí)，其實(shí)顯微鏡在工業(yè)上的應(yīng)用也很多，今天給大家介紹一下什么是顯微鏡光學(xué)初級(jí)原理：
一.折射和折射率
光線在均勻的各向同性介質(zhì)中，兩點(diǎn)之間以直線傳播，當(dāng)通過(guò)不同密度介質(zhì)的透明物體時(shí)，則發(fā)生折射現(xiàn)象，這是由于光在不同介質(zhì)的傳播速度不同造成的。當(dāng)與透明物面不垂直的光線由空氣射入透明物體(如玻璃)時(shí)，光線在其介面改變了方向，并和法線構(gòu)成折射角。
二.透鏡的性能
透鏡是組成顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)的最基本的光學(xué)元件，物鏡目鏡及聚光鏡等部件均由單個(gè)和多個(gè)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(fù)透鏡)兩大類。
當(dāng)一束平行于光軸的光線通過(guò)凸透鏡后相交于一點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)稱“焦點(diǎn)”，通過(guò)交點(diǎn)并垂直光軸的平面，稱“焦平面”。焦點(diǎn)有兩個(gè)，在物方空間的焦點(diǎn)，稱“物方焦點(diǎn)”，該處的焦平面，稱“物方焦平面”;反之，在象方空間的焦點(diǎn)，稱“象方焦點(diǎn)”，該處的焦平面，稱“象方焦平面”。
光線通過(guò)凹透鏡后，成正立虛像，而凸透鏡則成正立實(shí)像。實(shí)像可在屏幕上顯現(xiàn)出來(lái)，而虛像不能。
三.影響成像的關(guān)鍵因素—相差
由于客觀條件，任何光學(xué)系統(tǒng)都不能生成理論上理想的象，各種象差的存在影響了成像質(zhì)量。下面分別簡(jiǎn)要介紹各種相差。
1. 色差(Chromatic aberration)
色差是透鏡成像的一個(gè)嚴(yán)重缺陷，發(fā)生在多色光為光源的情況下，單色光不產(chǎn)生色差。白光由紅橙黃綠 青 藍(lán) 紫 七種組成，各種光的波長(zhǎng)不同 ，所以在通過(guò)透鏡時(shí)的折射率也不同，這樣物方一個(gè)點(diǎn)，在象方則可能形成一個(gè)色斑。
色差一般有位置色差，放大率色差。位置色差使像在任何位置觀察，都帶有色斑或暈環(huán)，使像模糊不清。而放大率色差使像帶有彩色邊緣。
2. 球差(Spherical aberration)
球差是軸上點(diǎn)的單色相差，是由于透鏡的球形表面造成的。球差造成的結(jié)果是，一個(gè)點(diǎn)成像后，不在是個(gè)亮點(diǎn)，而是一個(gè)中間亮邊緣逐漸模糊的亮斑。從而影響成像質(zhì)量。
球差的矯正常利用透鏡組合來(lái)消除，由于凸、凹透鏡的球差是相反的，可選配不同材料的凸凹透鏡膠合起來(lái)給予消除。舊型號(hào)顯微鏡，物鏡的球差沒(méi)有矯正，應(yīng)與相應(yīng)的補(bǔ)償目鏡配合，才能達(dá)到糾正效果。一般新型顯微鏡的球差由物鏡消除。
3. 慧差(Coma)
慧差屬軸外點(diǎn)的單色相差。軸外物點(diǎn)以大孔徑光束成象時(shí)，發(fā)出的光束通過(guò)透鏡后，不再相交一點(diǎn)，則一光點(diǎn)的象便會(huì)得到一逗點(diǎn)壯，型如慧星，故稱“慧差”。
4. 象散(Astigmatism)
象散也是影響清晰度的軸外點(diǎn)單色相差。當(dāng)視場(chǎng)很大時(shí)，邊緣上的物點(diǎn)離光軸遠(yuǎn)，光束傾斜大，經(jīng)透鏡后則引起象散。象散使原來(lái)的物點(diǎn)在成象后變成兩個(gè)分離并且相互垂直的短線，在理想象平面上綜合后，形成一個(gè)橢圓形的斑點(diǎn)。象散是通過(guò)復(fù)雜的透鏡組合來(lái)消除。
5. 場(chǎng)曲(Curvature of field)
場(chǎng)曲又稱“象場(chǎng)彎曲”。當(dāng)透鏡存在場(chǎng)曲時(shí)，整個(gè)光束的交點(diǎn)不與理想象點(diǎn)重合，雖然在每個(gè)特定點(diǎn)都能得到清晰的象點(diǎn)，但整個(gè)象平面則是一個(gè)曲面。這樣在鏡檢時(shí)不能同時(shí)看清整個(gè)相面，給觀察和照相造成困難。因此研究用顯微鏡的物鏡一般都是平場(chǎng)物鏡，這種物鏡已經(jīng)矯正了場(chǎng)曲;。
6. 畸變(Distortion)
前面所說(shuō)各種相差除場(chǎng)曲外，都影響象的清晰度。畸變是另一種性質(zhì)的相差，光束的同心性不受到破壞。因此，不影響象的清晰度，但使象與原物體比，在形狀上造成失真。
在使用顯微鏡的時(shí)候我們應(yīng)該注意保養(yǎng)和清潔，以免造成不必要的誤差. 顯微鏡的光學(xué)的初級(jí)原理其實(shí)很簡(jiǎn)單。
四.顯微鏡的成象(幾何成象)原理
顯微鏡之所以能將被檢物體進(jìn)行放大，是通過(guò)透鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)的。單透鏡成象具有象差，嚴(yán)重影響成象質(zhì)量。因此顯微鏡的主要光學(xué)部件都由透鏡組合而成。從透鏡的性能可知，只有凸透鏡才能起放大作用，而凹透鏡不行。顯微鏡的物鏡與目鏡雖都由透鏡組合而成，但相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡。為便于了解顯微鏡的放大原理，簡(jiǎn)要說(shuō)明一下凸透鏡的5種成象規(guī)律：
(1) 當(dāng)物體位于透鏡物方二倍焦距以外時(shí)，則在象方二倍焦距以內(nèi)、焦點(diǎn)以外形成縮小的倒立實(shí)象;
(2) 當(dāng)物體位于透鏡物方二倍焦距上時(shí)，則在象方二倍焦距上形成同樣大小的倒立實(shí)象;
(3) 當(dāng)物體位于透鏡物方二倍焦距以內(nèi)，焦點(diǎn)以外時(shí)，則在象方二倍焦距以外形成放大的倒立實(shí)象;
(4) 當(dāng)物體位于透鏡物方焦點(diǎn)上時(shí)，則象方不能成象;
(5) 當(dāng)物體位于透鏡物方焦點(diǎn)以內(nèi)時(shí)，則象方也無(wú)象的形成，而在透鏡物方的同側(cè)比物體遠(yuǎn)的位置形成放大的直立虛象。
