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技術(shù)文章

你知道顯微鏡成像受哪些因素影響嗎?

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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像,各種相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

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),在像方則可能形成一個(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

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。

1、慧差

慧差屬軸外點(diǎn)的單色相差。軸外物點(diǎn)以大孔徑光束成像時(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)的像便會(huì)得到一逗點(diǎn)狀,型如慧星,故稱“慧差"。

2、像散

像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)透鏡后則引起像散。像散使原來(lái)的物點(diǎn)在成像后變成兩個(gè)分離并且相互垂直的短線,在理想像平面上綜合后,形成一個(gè)橢圓形的斑點(diǎn)。像散是通過(guò)復(fù)雜的透鏡組合來(lái)消除。

3、場(chǎng)曲

場(chǎng)曲又稱“像場(chǎng)彎曲"。當(dāng)透鏡存在場(chǎng)曲時(shí),整個(gè)光束的交點(diǎn)不與理想像點(diǎn)重合,雖然在每個(gè)特定點(diǎn)都能得到清晰的像點(diǎn),但整個(gè)像平面則是一個(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。

4、畸變

前面所說(shuō)各種相差除場(chǎng)曲外,都影響像的清晰度。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,不影響像的清晰度,但使像與原物體比,在形狀上造成失真。

1)當(dāng)物體位于透鏡物方二倍焦距以外時(shí),則在像方二倍焦距以內(nèi)、焦點(diǎn)以外形成縮小的倒立實(shí)像;

2)當(dāng)物體位于透鏡物方二倍焦距上時(shí),則在像方二倍焦距上形成同樣大小的倒立實(shí)像;

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),則在像方二倍焦距以外形成放大的倒立實(shí)像;

4)當(dāng)物體位于透鏡物方焦點(diǎn)上時(shí),則像方不能成像;

5)當(dāng)物體位于透鏡物方焦點(diǎn)以內(nèi)時(shí),則像方也無(wú)像的形成,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像。

顯微鏡的成像原理就是利用上述(3)和(5)的規(guī)律把物體放大的。當(dāng)物體處在物鏡前F-2F(F為物方焦距)之間,則在物鏡像方的二倍焦距以外形成放大的倒立實(shí)像。在顯微鏡的設(shè)計(jì)上,將此像落在目鏡的一倍焦距F1之內(nèi),使物鏡所放大的次像(中間像),又被目鏡再一次放大,終在目鏡的物方(中間像的同側(cè))、人眼的明視距離(250mm)處形成放大的直立(相對(duì)中間像而言)虛像。因此,當(dāng)我們?cè)阽R檢時(shí),通過(guò)目鏡(不另加轉(zhuǎn)換棱鏡)看到的像與原物體的像,方向相反。


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