显微镜实验解析

1、显微镜实验显微镜是一种常用的助视光学仪器，在计量测试、科学研究、教学实验、医疗卫 生等方面常用来进行微小长度测量和显微放大观察。显微镜一般有生物显微镜、读数 显微镜、测量显微镜、金相显微镜、双筒立体显微镜等多种。但基本原理和主要构造 是相同的。【实验目的】1 . 了解显微镜的基本结构，加深对显微镜放大原理的理解。2 .正确掌握显微镜的使用方法。3 .把测微目镜和生物显微镜结合起来，进行微小长度的测量。【仪器用具】生物显微镜、测量显微镜、光源、全息光栅片、测微目镜、石英尺。【实验原理】1 .显微镜放大的基本原理最简单的显微镜是由二块凸透镜组成，它们分别称为物镜和目镜，其放大成像的光路如图1所示。

2、物镜lo是显微镜的主要元件，它的焦距fo很短，其作用是对被观察的微小物体pq图1进行第一次放大，以便在目镜le的焦点fe附近（目镜一侧）形成一放大实像（为此，物体 应放在何处？）。目镜的作用同放大镜。通过它观察放大实像时，实像又再一次被放大， 使视角增加，结果在目镜前的明视距离（25cm）处，形成一放大的虚像。因此，只有当物体、物镜、目镜满足上述成像条件时，才能清晰地看到放大的物体像。一般我们把 为满足上述条件而进行的调节过程叫调焦。如l代表显微镜物镜和目镜间的距离，a代表物镜焦点fo和目镜焦点fe之间的距离（称光学间隔），si为第一次放大的实像 piq到物镜的像距（见图1）。满足调焦要求时，

3、由图 1显然有：l = fo ： fe 三 s fe通常显微镜的标准筒长，一般为160180mm筒长是固定的，因此实际上调焦就是调节物体到物镜镜头的距离 （叫工作距离），以满足上述两次成像的要求，所以观察 物体时，显微镜物镜和物体间距离不可任意，必须细心调节。2 .显微镜的横向放大率横向放大率定义为：象 pq的长度与物pq长度之比，即：pq由于物镜焦距为f o目镜焦距为fe, pq到眼睛的距离（眼睛到目镜的距离可忽略 ） 为明视距离（so=25cm）,由图1-1可知：一肛 .,：fo.pq _sopq= fo二 fo;p1q1 二fe所以一 一pq so（.： fo）.二包 一 pq -fo

4、fe= fo fe即显微镜的横向放大率为物镜放大倍数和目镜放大倍数之乘积，式中负号表示像是倒 立的。3 .显微镜的视角放大率视角放大率定义为 m u 一8式中：3 和3分别是最后的象 pq和物pq在明视距离处对眼睛所张的视角。和3 ,都很小,所以有： tan -pqsosos -pq:m =-pq因此对显微镜来说，视角放大率和横向放大率在数值上是相等的o【仪器介绍】1 . 显微镜的基本构造下面图2和图3分别是xsp-1 6a生物显微镜和jlc型测量显微镜的实物结构图从图中我们知道，显微镜由两大部分组成：机械部分和光学部分。机械部分图中已注明(补充一点，显微镜镜筒的微动调焦范围一般是1.82.0

5、mn手轮转动一周的升降值为0. 1mm光学部分备有不同放大率的物镜和目镜各一套，它们互相配合，可得 到不同的放大倍数。不同放大倍数的物镜和目镜，焦距和孔径是不同的，放大率越大， 焦距就越短，孔径就越小，所以使用高放大倍数镜头时有焦深小，视场小，工作距离 短及视场暗等缺点，它给调节带来一定困难。光学部分还包括照明设备，它由反光镜、 聚光器和光圈组成，其作用是增加视场亮度，以便获得清晰的物象。测量显微镜是长焦距显微镜，它比生物显微镜多了一套能使测量工作台在x轴、y轴方向移动及绕中心旋转的装置， x、y轴的测微鼓轮上的最小分格为 0.01mm,测量台 刻度盘的游标示值为 6,刻度盘的最小分格为 1。

6、2 .显微镜的光学系统规格xsp- 16a型生物显微镜物镜数值孔径(n. a)工作距离(mm)目镜焦距f(mm)线视场(mm)10x0.257.635x502040 x0.650.510x2514100 x1.250.19816x15.62110jlc型测量显微镜物镜目 镜显微镜放大倍数工作 距离 (mm)视场 直径 (mm)放大倍数焦距(mm)放大倍数焦距(mm)3x/0.139.5010x25.0030 x364.08x/0.3519.9680 x9.41.5/6峥目镜 （2）棱镜座 （3）镜简 （4）物镜 （5）测量圆台（6）y轴方向测微器 （7）反光镜（8）底座（9）测微鼓轮（10）

7、固紧旋手（11）平台（12）固紧旋手（13）支架（14）立轴（15）调焦手轮（16）目镜止动螺钉图3 jlc型测量显微镜结构物镜是显微镜最重要的元件。是装在一个镜头内部的一组透镜。其中最前面的一块称“前透镜”，是唯一起放大作用的透镜，其余的透镜只是用来消除前透镜所产生的象 差（色差、球差、畸变等），因此称为“修正透镜”。由于显微镜分辨微小细节的本领正 比于物空间介质的折射率和孔径角的正弦乘积n sinu,反比于光波波长入，所以用n sinu来表征物镜的分辨本领，并把此值称为数值孔径，简记为 n a ,镜头的数值 孔径越大，分辨率越高。显微镜目镜一般用惠更斯目镜。3 .测微目镜测微目镜（又叫测微

8、头，图4）。一般是作为光学精密计量仪器的附件，例如读数显微镜。各种测量仪、测微平行光管和精度在秒级的测角仪都附有这种测微目镜。另外， 它也可单独使用，对微小长度进行测量。它的特点是测量范围较小，而测量精度较高。我们所用的是 mcuh 15测微目镜，它主要由目镜、分划板、读数鼓轮组成。读数鼓轮上最小刻度值为0.01mm,在目镜的焦平面上固定不动地装有刻有08毫米标尺的上分划板（图5）,每格的分值为1mm分划板的刻线面朝下，在它下面，在允许间隙 （0.05-0.1mm）范围内，装着刻有十字叉丝的下分划板，转动测微鼓轮，可通过机械传 动装置，使十字叉丝平稳地左右移动，移动距离的毫米数可由分划板上的刻

9、度值读取, 小于毫米部分可由测微鼓轮上的转动格数读取。4 .显微镜的调节和使用4.1 装上目镜和物镜，物镜可装高、低倍二种，转动装物镜的圆盘，听到“卡”声后, 说明物镜已对准了镜筒。4.2 调节反射镜角度和光圈大小，使视场变亮。4.3 将被观察物放在载物台上，先用低倍物镜找寻被观察部位，旋动粗调焦螺旋，直 至看到一个清晰的像，然后转动装物镜圆盘，换上高倍物镜，此时只要稍微转动 细调螺旋，就可清晰的聚焦了。4.4 由于生物显微镜工作距离很短，为了避免调焦时，物镜镜头和被观察物碰撞、挤 压，损坏镜头或物体，特规定调焦规则如下：眼睛离开目镜，从侧面监视，整个 镜筒缓缓下降，直至非常接近物体，然后从目

10、镜中观察，慢慢升高镜筒，直至看 清物体，这一规定必须严格遵守。【实验内容】1 .仔细观察显微镜构造，按调节要求练习，观察光栅片，并通过放大倍数来估计光 栅常数（相邻两透光缝中心的宽度）。2 .取下目镜，换上测微目镜，用石英尺（其上中心部分的双线圆环内，有分格值为0.01mm,全长为immj度的石英片）作物体，重新调焦，通过石英尺的刻度值对测 微目镜的刻度值重新定标。3 .取下石英尺，用测微目镜定标后的刻度值来测定全息光栅的光栅常数，然后在测 量显微镜中测定，并进行比较。要求，用多次测量方法来提高实验精度，事先设计好数据表格。【实验数据记录和处理1 .定标记录测微目镜移动 0.5mm转动格子数，实验中目镜放大倍数 10次数123456平均值转动格子数n5250.648.546.553.547.5分度值0.5/n/mm0.009620.009880.01030.01080.009350.01050.0101由上可知，测微目镜最小分度值为0.0101mm2 .测定光栅常数实验时，每五条测定一次测微目镜转动格子数，实验中目镜放大倍数 10次数12345平均值转动格子数n47.546.5484646.5光栅常数d=0.0101n/50mm0.009600.009390.009700.009290.00