显微镜的性能参数

显微镜的性能参数永州职业技术学院杨晓斌第二节显微镜的性能参数2一、显微镜的性能参数二、透镜的像差与色差返回目录一、显微镜的基本参数(一)数值孔径(二)放大率(三)分辨率(四)视野(五)景深(六)工作距离(七)镜像亮度和清晰度3返回目录（一）数值孔径数值孔径又称镜口率，是物体与物镜间媒质的折射率n与物镜孔径角的一半（β）正弦值的乘积，用NA表示。即：

NA＝nsinβ数值孔径是评价显微镜性能的重要参数。常用媒介物的折射率≤1.515（香柏油），β＜90°，sinβ＜1，因此数值孔径范围在0.05～1.40之间。4返回目录（一）数值孔径数值孔径

NA＝nsinβ5最高数值孔径油浸物镜较高数值孔径干物镜低数值孔径干物镜返回目录（二）放大率显微镜的放大率常称为放大倍数，指显微镜经多次成像后最终所观察到的物像大小相对于原物体大小的比值，常记作M。

M＝maqM是总放大倍数；m是物镜的放大倍数；a为目镜的放大倍率；q是在双目显微镜中所增设的棱镜产生的放大倍数。6返回目录（二）放大率在实际应用中，放大率多用位置放大率估算，公式如下：

M＝（250Lq）／（f1f2）Ｌ为镜筒长度，f1为物镜焦距，f2为目镜焦距．物镜和目镜的焦距越短，越有利提高显微镜的放大率，但减少工作距离不方便使用。实际观察时，常用目镜放大率与物镜放大率的乘积表示M。

7返回目录（三）分辨率分辨率是指分辨物体细微结构的能力，用显微镜所能分辨的两个物点间的最小距离表示。分辨率是光学检测仪器最重要的性能参数之一。分辨率与光波波长和数值孔径有关，计算公式如下：

δ＝0.61λ／NAδ数值越小，显微镜分辨本领越强。因此，用短波长的光，增大NA可提高显微镜的分辨能力。优质光学显微镜的分辨接近0.2μm

。8返回目录分辨率与放大率显微镜的分辨率和放大率是两个相互联系的参数，与照射光的波长和显微镜数值孔径有关。当选用的物镜数值孔径不够大、分辨率不够高时，显微镜不能分清物体的细微结构，此时过度增加放大倍数，得到的只是一个大轮廓但模糊的图像。此时的放大率称为无效放大。反之，若分辨率较高而放大倍数不够时，虽然图像清晰但因太小也可能不被人眼清晰地观察。要观察到清晰的物像，应合理匹配显微镜物镜的数值孔径与显微镜的放大倍数，才能保证放大率是有效的。有效放大率（Me）用肉眼分辨率δ眼与显微镜分辨率δ的比值表示。9Me＝δ眼／δ

返回目录（四）视野

视野又称视场，是指通过显微镜所能看到的标本范围。视野成圆形。视野大小决定于物镜的倍数及目镜光阑的大小，小放大倍数和大光阑可获得较大的视野，反之则视野较小。因为视野的局限，一般均要通过机械装置移动、分区观察标本。10圆形视野返回目录（五）景深景深又称焦点深度，是指在成一幅清晰物像的前提下，像平面不变，景物沿光轴前后移动的距离。显微镜观察时，不仅位于聚焦平面上的点是清楚的，而且在景深范围内的各点也是清楚的。景深与总放大倍数及物镜的分辨率成反比。11工作距离、景深返回目录（六）工作距离工作距离是指显微镜正常观察物像时物镜表面到被观察标本间的距离。12显微镜观察物体时标本应置于物镜焦点外靠近焦点处，且放大倍数较大的物镜焦距较小，因此它与物镜的数值孔径和放大率成反比，即放大率越大的物镜观察时离标本越近。显微镜使用过程中习惯所说的“调焦”指的就是调整物镜的工作距离。返回目录（七）镜像亮度与清晰度镜像亮度即显微镜的图像亮度的简称，它与照明及物镜的性能参数相关。镜像亮度以观察时眼睛舒适为佳。高倍率条件下工作的暗场、偏光、摄影显微镜等都需要足够的亮度。镜像清晰度是指图像轮廓清晰、衬度适中的程度。是显微镜成像质量的综合指标，其影响因素较多，如镜片质量、镜筒内壁质量、光学系统的设计和制造精度等有关，也与使用方法有关。13返回目录二、透镜的像差和色差（一）像差

包括：像散、球差、彗差、场曲、畸变等（二）色差

包括：轴向色差和垂轴色差

14返回目录（一）像差像差表现为透镜所成的像与理想像在形状、颜色等方面存在差异。观察物体的点进入透镜系统的光线不可能全部沿高斯光学成像理论（近轴成像光学理论）而成一个点像，这种由透镜系统成像不能达到理想条件所致的物点与像点之间的差异称为像差。

15返回目录（一）像差1.像散主光轴以外的物点发出的光与主光轴有夹角，它经透镜折射后在不同面上成像，形成弥散斑或与光轴平行、垂直的亮线等，称为像散。

16主光轴外的物点主光轴返回目录（一）像差2.球差若物像是中间亮而边缘成逐渐模糊的弥散斑称为球差。17球差形成的原因是物体通过透镜边缘的光线折射角更大，在成像时两部分的光线不能交于一点。球差使物点像成一个“弥散斑”，影响物像的清晰度。一个物点成三个“像斑”

返回目录（一）像差3.慧差若物像在成像平面上便形成一个顶端小而亮，远离光轴方向形成逐渐增宽且亮度减弱的模糊尾部，称为彗差。

18光轴外物点产生的光束经过透镜的中央和边缘后形成多个像点，散落在垂直于光轴的平面上，离光轴近的像点亮，其他像点逐渐变暗而成彗星状光斑，称为慧差。返回目录（一）像差4.场曲平面物体成像后形成一个弯曲的面称为场曲。

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平面物体各物点都可形成清晰的像，但其与光轴的距离不同，使整个像不在同一平面上，如此像差称为场曲。场曲对显微摄影成像质量影响较大。

平面物体曲面物像返回目录（一）像差5.畸变由于像平面上各处放大率不同而形成的物体成像缺陷称为畸变。畸变不影响像的清晰度但使被观察物形状失真。

20畸变示意图

返回目录（二）色差由于复色光中各种光的折射率不同、光程差异所导致的成像缺陷称为色差。色差