(4)目镜 目镜的作用是把物镜放大了的实像再放大一次,并把物像映入观察者的眼中。目镜的结构较物镜简单,的目镜通常由两块透镜组成,上端的一块透镜称“接目镜”,下端的透镜称“场镜”。上下透镜之间或在两个透镜的下方,装有由金属制的环状光阑或叫“视场光阑”,物镜放大后的中间像就落在视场光阑平面处,所以其上可安置目镜测微尺。 常用的目镜为惠更斯目镜(Huygens eyepiece),如要进行研究用时,一般选用性能更好的目镜,如补偿目镜(K)、平场目镜(P)、广视场目镜(WF)。照相时选用照相目镜(NFK)。
(二)光学显微镜的成像原理
显微镜的放大是通过透镜来完成的,单透镜成像具有像差,影响像质。由单透镜组合而成的透镜组相当于一个凸透镜,放大作用更好。图1—4是显微镜的成像原理模式。AB为标本
(三)显微镜的性能
显微镜分辨能力的高低决定于光学系统的各种条件。被观察的物体必须放大率高,而且清晰,物体放大后,能否呈现清晰的细微结构,首先取决于物镜的性能,其次为目镜和聚光镜的性能。
1、数值孔径 也叫做镜口率(或开口率),简写为N.A,在物镜和聚光器上都标有它们的数值孔径,数值孔径是物镜和聚光器的主要参数,也是判断它们性能的zui重要指标。数值孔径和显微镜的各种性能有密切的关系,它与显微镜的分辨力成正比,与焦深成反比,与镜象亮度的平方根成正比。
数值孔径可用下式表示:
式中:
n—物镜与标本之间的介质析射率
α—物镜的镜口角
所谓镜口角是指从物镜光轴上的物点发出的光线与物镜前透镜有效直径的边缘所张的角度,见图1—5。
镜口角α总是小于180°。因为空气的折射率为1,所以干燥物镜的数值孔径总是小于1,一般为0.05—0.95;油浸物镜如用香柏油(折射率为1.515)浸没,则数值孔径zui大可接近1.5。虽然理论上数值孔径的极限等于所用浸没介质的折射率,但实际上从透镜的制造技术看,是不可能达到这一极限的。通常在实用范围内,油浸物镜的zui大数值孔径是1.4。
几种物质的介质的折射率如下:
空气为1.0,水为1.33,玻璃为1.5,甘油为1.47,香柏油为1.52。
介质折射率对物镜光线通路的影响见图1—6。
2、分辨力
D可用下式表示:
D=λ/2N.A.
可见光的波长为0.4—0.7微米,平均波长为0.55微米。若用数值孔为0.65的物镜,则D=0.55微米/2×0.65=0.42微米。这表示被检物体在0.42微米以上时可被观察到,若小于0.42微米就不能视见。如果使用数值孔径为1.25的物镜,则D=2.20微米。凡被检物体长度大于这个数值,均能视见。由此可见,D值愈小,分辨力愈高,物象愈清楚。根据上式,可通过:(1)减低波长;(2)增大折射率;(3)加大镜口角来提高分辨力。紫外线作光源的显微镜和电子显微镜就是利用短光波来提高分辨力以检视较小的物体的。物镜分辨力的高低与造象是否清楚有密切的关系。目镜没有这种性能。目镜只放大物镜所造的象。
3、放大率:
显微镜放大物体,首先经过物镜*次放大造象,目镜在明视距离造成第二次放大象。放大率就是zui后的象和原物体两者体积大小之比例。因此,显微镜的放大率(V)等于物镜放大率(V1)和目镜放大率(V2)的乘积,即:
V=V1×V2
比较的计算方法,可从下列公式求得
F1=接物镜焦距,F2=接目镜焦距 △=光学筒长,D=明视距离(=250毫米)
△ | =接物镜的放大倍数 | D | =接目镜放大倍数 | M=显微镜放大倍数 |
F1 | F2 |
设△=160毫米 F1=4毫米 D=250毫米 F2=150毫米
则M= | △ | × | D | = | 160 | × | 250 | =40×16.7=668倍 |
F1 | F2 | 4 | 15 |
4、焦深:在显微镜下观察一个标本时,焦点对在某一象面时,物象zui清晰,这象面为目的面。在视野内除目的面外,还能在目的面的上面和下面看见模糊的物象,这两个面之间的距离称为焦深。物镜的焦深和数值孔径及放大率成反比:即数值孔径和放大率愈大,焦深愈小。因此调节油镜比调节低倍镜要更加仔细,否则容易使物象滑过而找不到。
二、显微镜的使用操作及注意事项
显微镜结构精密,使用时必须细心,要按下述操作步骤进行。
(一)观察前的准备
1、显微镜从显微镜柜或镜箱内拿出时,要用右手紧握镜臂,左手托住镜座,平稳地将显微镜搬运到实验桌上。
2、将显微镜放在自己身体的左前方,离桌子边缘约10cm左右,右侧可放记录本或绘图纸。
3、调节光照 不带光源的显微镜,可利用灯光或自然光通过反光镜来调节光照,但不能用直射阳光,直射阳光会影响物像的清晰并刺激眼睛。
将10×物镜转入光孔,将聚光器上的虹彩光圈打开到zui大位置,用左眼观察目镜中视野的亮度,转动反光镜,使视野的光照达到zui明亮zui均匀为止。光线较强时,用平面反光镜,光线较弱时,用凹面反光镜。自带光源的显微镜,可通过调节电流旋钮来调节光照强弱。
4、调节光轴中心 显微镜在观察时,其光学系统中的光源、聚光器、物镜和目镜的光轴及光阑的中心必须跟显微镜的光轴同在一直线上。带视场光阑的显微镜,先将光阑缩小,用10×物镜观察,在视场内可见到视场光阑圆球多边形的轮廓像,如此像不在视场中央,可利用聚光器外侧的两个调整旋钮将其调到中央,然后缓慢地将视场光阑打开,能看到光束向视场周缘均匀展开直至视场光阑的轮廓像*与视场边缘内接,说明光线已经合轴。
(二)低倍镜观察 镜检任何标本都要养成必须先用低倍镜观察的习惯。因为低倍镜视野较大,易于发现目标和确定检查的位置。
将标本片放置在载物台上,用标本夹夹住,移动推动器,使被观察的标本处在物镜正下方,转动粗调节旋钮,使物镜调至接近标本处,用目镜观察并同时用粗调节旋钮慢慢升起镜筒(或下降载物台),直至物像出现,再用细调节旋钮使物像清晰为止。用推动器移动标本片,找到合适的目的像并将它移到视野中央进行观察。
(三)高倍镜观察 在低倍物镜观察的基础上转换高倍物镜。较好的显微镜,低倍、高倍镜头是同焦的,在正常情况下,高倍物镜的转换不应碰到载玻片或其上的盖玻片。若使用不同型号的物镜,在转换物镜时要从侧面观察,避免镜头与玻片相撞。然后从目镜观察,调节光照,使亮度适中,缓慢调节粗调节旋钮,使载物台上升(或镜筒下降),直至物像出现,再用细调节旋钮调至物像清晰为止,找到需观察的部位,并移至视野中央进行观察。
(四)油镜观察 油浸物镜的工作距离(指物镜前透镜的表面到被检物体之间的距离)很短,一般在0.2mm以内,再加上一般光学显微镜的油浸物镜没有“弹簧装置”,因此使用油浸物镜时要特别细心,避免由于“调焦”不慎而压碎标本片并使物镜受损。
使用油镜按下列步骤操作:
1、先用粗调节旋钮将镜筒提升(或将载物台下降)约2cm,并将高倍镜转出。
2、在玻片标本的镜检部位滴上一滴香柏油。
3、从侧面注视,用粗调节旋钮将载物台缓缓地上升,(或镜筒下降),使油浸物镜浸入香柏油中,使镜头几乎与标本接触。
4、从接目镜内观察,放大视场光阑及聚光镜上的虹彩光圈(带视场光阑油镜开大视场光阑),上调聚光器,使光线充分照明。用粗调节旋钮将载物台徐徐下降(或镜筒上升),当出现物像一闪后改用细调节旋钮调至zui清晰为止。如油镜已离开油面而仍未见到物象,必须再从侧面观察,重复上述操作。
5、观察完毕,下降载物台,将油镜头转出,先用擦镜纸擦去镜头上的油,再用擦镜纸蘸少许乙醚酒精混合液(乙醚2份,纯酒精3份)或二甲苯,擦去镜头上残留油迹,zui后再用擦镜纸擦拭2—3下即可,(注意向一个方向擦拭)。
6、将各部分还原,转动物镜转换器,使物镜头不与载物台通光孔相对,而是成八字形位置,再将镜筒下降至zui低,降下聚光器,反光镜与聚光器垂直,用一个干净手帕将接目镜罩好,以免目镜头沾污灰尘。zui后用柔软纱布清洁载物台等机械部分,然后将显微镜放回柜内或镜箱中。