顯微鏡的基礎知識(一)

    顯微鏡: 用于放大微小物體使其被人的肉眼能清晰看到的儀器。顯微鏡分光學顯微鏡和電子顯微鏡。

    光學顯微鏡 是在1590年由荷蘭的楊森父子所首創。現在的光學顯微鏡可把物體放大1600倍，分辨的最小極限達0.2微米。

    電子顯微鏡 是在1931年在德國柏林由克諾爾和哈羅斯卡首先裝配完成的。這種顯微鏡用高速電子束代替光束。由于電子流的波長

    比光波短得多，所以電子顯微鏡的放大倍數可達80萬倍，分辨的最小極限達0.2納米。1963年開始使用的掃描電子顯微鏡更可使人看

到物體表面的微小結構。

顯微鏡的發明，使人看到了許多以前從未看到過的生物，如細菌、病毒等，也使人看到了生物的許多微小結構，如線粒體的結構，從而對生物學的發展起著重要的推動作用。顯微鏡是生物學研究的重要儀器之一。在醫學、工農業生產中顯微鏡也有著重要用途，例如在醫學診斷上，可對人血液中的紅細胞進行病理分析并計數等。 顯微鏡的放大原理：

顯微鏡的放大原理：由物鏡將被觀測物體（標本）放大為可以被屏幕接收映射的實像，通過目鏡的轉換，使物鏡成的實像再次放大并讓其成在人眼正常看物體的明視距離處。

明視距離：250mm (人眼看物體的正常距離） 放大鏡的原理：人眼觀察到的是放大的虛像

顯微鏡的結構：

被觀測物體（標本）-物鏡-光闌-目鏡-人眼 早期顯微鏡-------現代顯微鏡 

普通顯微鏡主要由3部分構成：

①光學放大系統：由物鏡和目鏡組成，是顯微鏡的主體。（為了消除球差和色差，目鏡和物鏡都由復雜的透鏡組構成。）

②照明系統：包括光源和聚光鏡。

③機械裝置：用于固定材料和使觀察方便。

放大率和有效放大率(又稱放大倍數):

物體通過顯微鏡要經過物鏡和目鏡兩次放大，所以顯微鏡總的放大率Γ應該是物鏡放大率β和目鏡放大率Γ1 的乘積：

即 Γ = β Γ1

顯微鏡可以通過調換不同放大率的物鏡和目鏡，能夠方便地改變顯微鏡的放大率。放大率是顯微鏡的重要參數，但也不能盲目相信放大率越高越好。顯微鏡放大倍率的極限即有效放大倍率,被稱為鏡頭的分辨率。 分辨率和放大倍率是兩個不同的但又互有聯系的概念。 當選用的物鏡數值孔徑不夠大，即分辨率不夠高時，顯微鏡不能分清物體的微細結構，此時即使過度地增大放大倍率，得到的也只能是一個輪廓雖大但細節不清的圖像，稱為無效放大倍率。反之如果分辨率已滿足要求而放大倍率不足，則顯微鏡雖已具備分辨的能力，但因圖像太小而仍然不能被人眼清晰視見。所以為了充分發揮顯微鏡的分辨能力，應使數值孔徑與顯微鏡總放大倍率合理匹配。

鏡頭分辨率(有效放大率)：

顯微鏡物象是否清楚不僅決定于放大倍數，還與顯微鏡的分辨力（resolution）有關，分辨力是指顯微鏡（或人的眼睛距目標

25cm處）能分辨物體最小間隔的能力，分辨力的大小決定于光的波長和 數值孔徑（又稱：鏡口率）以及介質的折射率，用公式表

示為：

顯微鏡的分辨力： R=0.61λ /NA

NA＝ｎSin α/2 （數值孔徑）

式中： λ 為成像光線的波長；

n = 標本和物鏡之間介質折射率；

α = 鏡口角（標本對物鏡鏡口的張角） ；

NA = 數值孔徑（Numeric Aperture）。

鏡口角總是要小于180˚，所以 Sin α /2 的最大值必然小于 1 。

介質的折射率 n：

制作光學鏡頭所用的玻璃折射率為1.65~1.78，所用介質的折射率越接近玻璃的越好。對于干燥物鏡來說，介質為空氣，數值

孔徑一般為0.05~0.95；油鏡頭用香柏油為介質，數值孔徑可接近1.5。

顯微鏡的分辨力與放大率的關系式： 500NA<Γ<1000NA