（照相机，投影仪、电影）
·视场：能够在显示器上看到的物体上的部分 ·分辨率：能够最小分辨的物体上两点间的距离 ·景深：成像系统能够保持聚焦清晰的最近和最远的距离之差
·工作距离：观察物体时，镜头最后一面透镜顶点到被观察物体的距离
·畸变：由镜头所引起的光学误差，使得像面上各点的放大倍数不同，导致变形
·视差：是由传统镜头引起的，在最佳聚焦点外物体上各点的变化，远心镜头可以解决此题。
·图像传感器尺寸：图像传感器（一般是 CCD 或 CMOS ）有效的工作区域，一般指的是水平尺寸。对所希望的视场来说，这个参数对决定预先放大倍数（ PMAG ）是很重要的。多数图像传感器的长度与宽度之比是 4:3 ，
·预放大倍数：是指视场与图像传感器尺寸的比值，这个过程是由镜头来完成的
·系统放大倍数：是指显示器上的图像与实际物体大小的比值，也就是整个系统的放大倍数。它也可以写成预放大倍数与电子放大倍数的乘积，而电子放大倍数则是显示器尺寸与图像传感器尺寸的比值。
·分辨率：分辨率的大小表征了对物体上细节的辨别能力，因为图像传感器上像素间的距离已经确定，如果想要区分物体上很近的两点，它们之间必须隔开一定的距离。
光材料 2大类。它的特点就是在无光的状态下呈绝缘性，在有光的状态下呈导电性。复印机的工作原理正是利用了这种特性。在复印机中，感光材料被涂敷于底基之上，制成进行复印的所需要使用的印板（印鼓），所以也把印板称之为感光板（感光鼓），感光板是复印机的基础核心部件。复印机上普遍应用的感光材料有硒、氧化锌、硫化镉、有机光导体等都是较理想的光电导材料。
数码相机是一种电子成像设备，它承担将景物影像转换成电子数字图像的任务。近年来，数码相
机技术的发展十分迅速。除光学成像系统、电子控制技术的进步以外，在电子成像技术方面的技术进展也十分显著，不仅在电子成像芯片的元件类型和像素集成度上，而且在感光成像单元的排列结构、色光分解原理等方面都不断有新技术出现。本文将对其中一些相关技术进行比较和分析，同时，还对数码相机在印前领域的应用进行讨论。
一、电子成像芯片的元件类型
要在计算机中处理图像，必须先把真实的图像（照片、画报、图书、图纸等）通过数字化转变成计算机能够接受的显示和存储格式，然后再用计算机进行分析处理。图像的数字化过程主要分采样、量化与编码三个步骤。
1．采样
采样的实质就是要用多少点来描述一幅图像，采样结果质量的高低就是用前面所说的图像分辨率来衡量。简单来讲，对二维空间上连续的图像在水平和垂直方向上等间距地分割成矩形网状结构，所形成的微小方格称为像素点。一副图像就被采样成有限个像素点构成的集合。例如：一副640*480分辨率的图像，表示这幅图像是由640*480＝307200个像素点组成。
如图2-2-15所示，左图是要采样的物体，右图是采样后的图像，每个小格即为一个像素点。
图2-2-15 图像采样
采样频率是指一秒钟内采样的次数，它反映了采样点之间的间隔大小。采样频率越高，得到的图像样本越逼真，图像的质量越高，但要求的存储量也越大。
在进行采样时，采样点间隔大小的选取很重要，它决定了采样后的图像能真实地反映原图像的程度。一般来说，原图像中的画面越复杂，色彩越丰富，则采样间隔应越小。由于二维图像的采样是一维的推广，根据信号的采样定理，要从取样样本中精确地复原图像，可得到图像采样的奈奎斯特（Nyquist）定理：图像采样的频率必须大于或等于源图像最高频率分量的两倍。
2．量化
量化是指要使用多大范围的数值来表示图像采样之后的每一个点。量化的结果是图像能够容纳的颜色总数，它反映了采样的质量。
例如：如果以4位存储一个点，就表示图像只能有16种颜色；若采用16位存储一个点，则有216＝65536种颜色。所以，量化位数越来越大，表示图像可以拥有更多的颜色，自然可以产生更为细致的图像效果。但是，也会占用更大的存储空间。两者的基本问题都是视觉效果和存储空间的取舍。
假设有一幅黑白灰度的照片，因为它在水平于垂直方向上的灰度变化都是连续的，都可认为有无数个像素，而且任一点上灰度的取值都是从黑到白可以有无限个可能值。通过沿水平和垂直方向的等间隔采样可将这幅模拟图像分解为近似的有限个像素，每个像素的取值代表该像素的灰度（亮度）。对灰度进行量化，使其取值变为有限个可能值。
经过这样采样和量化得到的一幅空间上表现为离散分布的有限个像素，灰度取值上表现为有限个离散的可能值的图像称为数字图像。只要水平和垂直方向采样点数足够多，量化比特数足够大，数字图像的质量就比原始模拟图像毫不逊色。
在量化时所确定的离散取值个数称为量化级数。为表示量化的色彩值（或亮度值）所需的二进制位数称为量化字长，一般可用8位、16位、24位或更高的量化字长来表示图像的颜色；量化字长越大，则越能真实第反映原有的图像的颜色，但得到的数字图像的容量也越大。
例如：图2-2-16，沿线段AB（左图）的连续图像灰度值的曲线（右图），取白色值最大，黑色值最小。
图2-2-16 线段AB
先采样：沿线段AB等间隔进行采样，取样值在灰度值上是连续分布的，如图2-2-17左图；
再量化：连续的灰度值再进行数字化（8个级别的灰度级标尺），如图2-2-17右图。
图2-2-17 线段的采样和量化
3．压缩编码
数字化后得到的图像数据量十分巨大，必须采用编码技术来压缩其信息量。在一定意义上讲，编码压缩技术是实现图像传输与储存的关键。
目前已有许多成熟的编码算法应用于图像压缩。常见的有图像的预测编码、变换编码、分形编码、小波变换图像压缩编码等。
当需要对所传输或存储的图像信息进行高比率压缩时，必须采取复杂的图像编码技术。但是，如果没有一个共同的标准做基础，不同系统间不能兼容，除非每一编码方法的各个细节完全相同，否则各系统间的连接十分困难。
为了使图像压缩标准化，20世纪90年代后，国际电信联盟(ITU)、国际标准化组织ISO和国际电工委员会IEC今年来已经制定并继续制定一系列静止和活动图像编码的国际标准，现已批准的标准主要有JPEG标准、MPEG标准、H.261等。这些标准和建议是在相应领域工作的各国专家合作研究的成果和经验的总结。这些国际标准的出现也使图像编码尤其使视频图像编码压缩技术得到了飞速发展。目前，按照这些标准做的硬件、软件产品和专用集成电路已经在市场上大量涌现（如图像扫描仪、数码相机、数码摄录像机等），这对现代图像通信的迅速发展和开拓图像编码新的应用领域发挥了重要作用。
光学显微镜的发展历史、现状与趋势 杨拓拓 (苏州大学现代光学技术研究所，江苏苏州215000) 1基本原理 显微镜成像原理及视角放大率 显微镜由物镜和目镜组成。物体AB 在物镜前焦面稍前处，经物镜成放大、倒立的实像A'B'，它位于目镜前焦面或稍后处，经目镜成放大的虚像，该像位于无穷远或明视距离处。 图1-1显微镜系统光路图 牛顿放大率公式： f f x x ''= 'x 是像点到像方焦点的距离，x 是物点到物方焦点的距离。 根据牛顿放大率公式可得物镜的垂轴放大率为 '1'1'11--f f x ?== β 目镜的视觉放大率为： '22250 f =Γ 组合系统的放大率为 '1f
'2'121250f f ? -=Γ=Γβ 显微镜系统的像方焦距 ?-=/'2'1'f f f '250 f = Γ 显微镜系统成倒像轴向放大率 '2'1'2'1/f f x x =β 若物点A 沿光轴移动很小的距离，则通过显微镜系统的像点'2A 将移动很大的距离，且移动 方向相同。 显微系统的角放大率 '2'1'2'1/x x f f =γ 即入射于物镜为大孔径光束，而由目镜射出为小孔径光束。 显微镜的孔径光阑 单组低倍显微物镜，镜框是孔径光阑。 复杂物镜一般以最后一组透镜的镜框作为孔径光阑。 对于测量显微镜，孔阑在物镜的象方焦面上，构成物方远心光路。 显微镜的视场光阑和视场 在显微物镜的象平面上设置了视场光阑来限制视场。由于显微物镜的视场很小，而且要求象面上有均匀的照度，故不设渐晕光阑。 显微镜是小视场大孔径成像，为获得大孔径并保证轴上点成像质量，显微镜线视场不超过物镜的1/20,线视场要求： 1'120202β?=≤f y
光学显微镜的原理 发布时间：10-05-15 来源：仪表展览网点击量：2284 字段选择：大中小 将微小物体或物体的微细部分高倍放大，以便观察的仪器或设备。它广泛应用于工农业生产及科学研究。生物学和医学工作者在业务中也经常使用显微镜。大致分为光学显微镜和电子显微镜。 光学显微镜即以可见光为光源的显微镜。普通的光学显微镜在结构上可分为光学系统和机械装置两个部分。光学系统主要包括目镜、物镜、聚光器、光阑及光源等部分。机械装置主要包括镜筒、镜柱、载物台、镜座、粗细调节螺旋等部分(图1)。其基本光学原理如图2,图中左边小的凸透镜代表短焦距的一组透镜，称物镜。右边大的凸透镜代表长焦距的一组透镜，称目镜。被观察的物体(AB) 放在物镜焦点(f1)稍外的地方。物体的光线通过物镜后在目镜焦点(f2)稍内方形成一个倒立的放大实像(B'A')。观察者的眼睛通过目镜将该实像(B'A')进一步放大为一个倒立的虚像(B″A″)。 目镜位于显微镜筒的上方，一般由两个凸透镜构成。它除了进一步扩大物镜所形成的实像之外，也限制了眼睛所观察的视野。按放大率分,常用目镜有5倍、10倍和15倍三种。 物镜一般位于显微镜筒的下方，接近所观察的物体。由8～10片透镜组成。其作用一是放大(给物体造成一个放大的实像),二是保证像的质量,三是提高分 辨率。常用物镜可按放大率分为低倍 (4×)、中倍(10×或20×)、高倍(40×) 和油浸物镜(100×)。多个物镜共同镶在换镜转盘上，可以按需要转动转盘选择不同倍数的物镜。 显微镜的放大倍数为目镜倍数乘物镜倍数，如目镜为10倍，物镜为40倍,则放大倍数为40×10倍(放大400倍)。优良的显微镜可放大2000倍，可分辨相距1×10-5cm的两点。 当白光通过凸透镜时,波长较短的光(蓝紫色),其折射度大于长波长的光(红橙色)，因此，成像时在像周出现各色光谱围绕,并且有一圈蓝色或红色的辉光,这种颜色上的缺陷称为色差。由于光线进入(和离开)透镜镜面各部分的角度不同，从透镜四周透过的光线与从透镜中心透过的光线相比，其折射角度较大。因此，成像时在像周出现模糊而歪曲的影像。这种成像面弯曲的缺陷称为球面差。一系
光学显微镜的原理及构造显微镜是人类认识物质微观世界的重要工具，是现代科学研究工作不可缺少的仪器之一。显微镜自1666年问世以来已有300多年的历史了，其间随着科学技术不断发展，显微镜的品种不断增加，结构和性能逐步得到完善和提高。 根据不同的使用用途，光学显微镜可分为普通光学显微镜、暗视野显微镜、相差显微镜、荧光显微镜、倒置显微镜、体视显微镜、偏光显微镜等10多种。目前，世界上许多国家都可以生产光学显微镜，牌名、种类繁杂，其中德国、日本等国制造的显微镜品质、数量占优势，但价格昂贵。 对于现代的光学显微镜，包括各种简单的常规检验用显微镜、万能研究以及万能照相显微镜等，首先要认识其构造及各部件的功能，同时要掌握正确的调试、使用和保养方法，才能在实际应用中面对各种要求时以不同的显微镜检方法，充分发挥显微镜应有的功能，提高常规检验工作效率. 光学显微镜的原理和构造 随着科学技术的发展，显微镜检方法由最传统的明视野、暗视野发展出了相差法、偏光方法；荧光方法也由透射光激发进展为落射光激发，使荧光效率大为提高；微分干涉相衬方法基于偏光方法，而巧妙地利用了微分干涉棱镜，使之能应用于医学与生物学的样品，又能应用于金相样品的分析与检验。 下面以德国ZEISS公司生产的Axioplan万能研究用显微镜，简单介绍万能显微镜的基本组成部件。 1. 显微镜主机体（stand） 显微镜的主机体设计成金字塔形，而底座的截面呈T字形，使显微镜的整体相当稳固。显微镜的光学部件和机构调节部件、光源的灯室、显微照相装置、电源变压稳压器等，都可安装在主机体上或主机体内。 2. 显微镜的底座（base） 底座和主机体通常组成一个稳固的整体。底座内通常装有透射光照明光路系统（聚光、集光和反光）部件，光源的滤光片组，粗/微调焦机构，光源的视场光阑也安装在底座上。 3. 透射光光源（tranilluminator） 透射光光源由灯室（lamp housing）、灯座（lamp socket）、卤素灯（halogen lamp）、集光与聚光系统（lamp collector and lamp condenser）及其调整装置组成。 4. 透射光光源与反射光光源的转换开关（toggle switch） 这是新一代AXIO系列显微镜特有的装置，透射光和反射光可通用。当具有透/反两用的配置时，利用这一转换开关能方便而又迅速的使透射光 和反射光互相转换。在纯透射光的配置中，这一开关就改为电源开关。
1、光学仪器在国民生产和生活中各个领域广泛应用，绝大多数光学仪器可归纳为望远镜系统、显微镜系统和照明系统三类。 2、人眼构造：人眼本身就相当于一个摄影系统，外表大体呈球形，直径约为25mm，由角膜、瞳孔、房水、睫状体、晶状体和玻璃体等组成的屈光系统相当于成像系统的镜头，起聚焦成像作用。眼睛内的视网膜和大脑的使神经中枢等相当于成像系统的感光底片和控制系统，能够接收外界信号并成像。 3、视度调节：眼睛通过睫状肌的伸缩本能地改变水晶体光焦度的大小以实现对任意距离的物体自动调焦的过程称作眼睛的视度调节。 4、视觉调节：人眼除了随着物体距离的改变而调节晶状体曲率外，还可以在不同的明暗条件下工作，人眼能感受非常大范围的光亮度变化，即眼睛对不同的亮度条件下具有适应的调节能力，这种能力称为眼睛的视觉调节。 5、放大镜定义：放大镜(英文名称：magnifier)：用来观察物体细节的简单目视光学器件，是焦距比眼的明视距离小得多的会聚透镜。物体在人眼视网膜上所成像的大小正比于物对眼所张的角（视角）。 6、视角愈大，像也愈大，愈能分辨物的细节。移近物体可增大视角，但受到眼睛调焦能力的限制。使用放大镜，令其紧靠眼睛，并把物放在它的焦点以内，成一正立虚像。放大镜的作用是放大视角。 7、显微镜：显微镜是由一个透镜或几个透镜的组合构成的一种光学仪器，是人类进入原子时代的标志。主要用于放大微小物体成为人的肉眼所能看到的仪器。显微镜分光学显微镜和电子显微镜：光学显微
镜是在1590年由荷兰的詹森父子所首创。现在的光学显微镜可把物体放大1600倍，分辨的最小极限达0.1微米，国内显微镜机械筒长度一般是160mm。 8、光学显微镜由目镜，物镜，粗准焦螺旋，细准焦螺旋，压片夹，通光孔，遮光器，转换器，反光镜，载物台，镜臂，镜筒，镜座，聚光器，光阑组成。 9、显微镜以显微原理进行分类可分为光学显微镜与电子显微镜。 10、光学显微镜：通常皆由光学部分、照明部分和机械部分组成。无
光学成像原理 光学成像原理简介 一个成像系统主要包含以下几个要素： ·视场：能够在显示器上看到的物体上的部分 ·分辨率：能够最小分辨的物体上两点间的距离 ·景深：成像系统能够保持聚焦清晰的最近和最远的距离之差 ·工作距离：观察物体时，镜头最后一面透镜顶点到被观察物体的距离 ·畸变：由镜头所引起的光学误差，使得像面上各点的放大倍数不同，导致变形 ·视差：是由传统镜头引起的，在最佳聚焦点外物体上各点的变化，远心镜头可以解决此难题。 ·图像传感器尺寸：图像传感器（一般是CCD 或CMOS ）有效的工作区域，一般指的是水平尺寸。对所希望的视场来说，这个参数对决定预先放大倍数（PMAG ）是很重要的。多数图像传感器的长度与宽度之比是4:3 ，如下图所示。
·预放大倍数：是指视场与图像传感器尺寸的比值，这个过程是由镜头来完成的 ·系统放大倍数：是指显示器上的图像与实际物体大小的比值，也就是整个系统的放大倍数。它也可以写成预放大倍数与电子放大倍数的乘积，而电子放大倍数则是显示器尺寸与图像传感器尺寸的比值。 ·分辨率：分辨率的大小表征了对物体上细节的辨别能力，下图简单的说明了物体上的两个方块区域成像到CMOS/CCD相机上。可以看出，因为图像传感器上像素间的距离已经确定，如果想要区分物体上很近的两点，它们之间必须隔开一定的距离。 与分辨率相关的术语有以下几个： ·每毫米对线（lp/mm）：如上图所示，一对线是指一个红色的区域和一个空白的区 域。分辨率就是用每毫米上对线的数量来表示，因此分辨率常常被看作是空间频率。 这个频率的倒数是指最小可分辨的物体上两点间的距离，用毫米来表示。这个参数可 以用来表征镜头或者相机的分辨率。 ·像素数：数码相机的分辨率也可以用图像传感器的像素数来表示。如图所示，一对线 与两个像素相对应，换句话说，如果要使两个红色区域分开，就必须一个像素贡献于 红色区域，一个像素贡献于红色区域间的空白。
光学显微镜的工作原理 显微镜就是一种精密的光学仪器,已有300多年的发展史。自从有了显微镜,人们瞧到了过去瞧不到的许多微小生物与构成生物的基本单元——细胞。目前,不仅有能放大千余倍的光学显微镜,而且有放大几十万倍的电子显微镜,使我们对生物体的生命活动规律有了更进一步的认识。在普通中学生物教学大纲中规定的实验中,大部分要通过显微镜来完成,因此,显微镜性能的好坏就是做好观察实验的关键。 一、显微镜的光学系统 显微镜的光学系统主要包括物镜、目镜、反光镜与聚光器四个部件。广义的说也包括照明光源、滤光器、盖玻片与载玻片等。 (一)、物镜 物镜就是决定显微镜性能的最重要部件,安装在物镜转换器上,接近被观察的物体,故叫做物镜或接物镜。 1、物镜的分类 物镜根据使用条件的不同可分为干燥物镜与浸液物镜;其中浸液物镜又可分为水浸物镜与油浸物镜(常用放大倍数为90—100倍)。 根据放大倍数的不同可分为低倍物镜(10倍以下)、中倍物镜(20倍左右)高倍物镜(40—65倍)。 根据像差矫正情况,分为消色差物镜(常用,能矫正光谱中两种色光的色差的物镜)与复色差物镜(能矫正光谱中三种色光的色差的物镜,价格贵,使用少)。 2、物镜的主要参数: 物镜主要参数包括:放大倍数、数值孔径与工作距离。 ①、放大倍数就是指眼睛瞧到像的大小与对应标本大小的比值。它指的就是长度的比值而不就是面积的比值。例:放大倍数为100×,指的就是长度就是1μm的标本,放大后像的长度就是100μm,要就是以面积计算,则放大了10,000倍。 显微镜的总放大倍数等于物镜与目镜放大倍数的乘积。 ②、数值孔径也叫镜口率,简写NA 或A,就是物镜与聚光器的主要参数,与显微镜的分辨力成正比。干燥物镜的数值孔径为0、05-0、95,油浸物镜(香柏油)的数值孔径为1、25。 ③、工作距离就是指当所观察的标本最清楚时物镜的前端透镜下面到标本的盖玻片上面的距离。物
第一章超声成像原理和妇产超声诊断临床基础 第一节超声成像原理 一、超声波的概念和基本特性 （一）超声波的概念频率在2万赫兹以上的机械振动波，称为超声波（ultrasonic wave），简称超声（ultrasound）。能够传递超声波的物质，称为传声介质，它具有质量和弹性，包括各种气体、液体和固体；传声介质有均匀的、不均匀的；有各向同性的、各向异性的等。超声波在传声介质中的传播特点是具有明确指向性的束状传播，这种声波能够成束地发射并用于定向扫查人体组织。 （二）超声波的产生医用高频超声波是由超声诊断仪上的压电换能器产生的，这种换能器又称为探头，能将电能转换为超声能，发射超声波，同时，它也能接受返回的超声波并把它转换成电信号。探头具有发射和接受超声两种功能。常用的探头分为线阵型、扇型、凸阵型，探头的类型不同，发射的超声束形状和大小各不相同，而各种探头根据探查部位的不同被设计成不同的形状。见图1-1-1。 图1-1-1 探头示意 （三）超声波的基本物理量 1．频率（f）：是指单位时间内质点振动的次数。单位是赫兹（Hz）、千赫（KHz）、兆赫（MHz）。超声的频率在20KHz以上，而医学诊断用超声的频率一般在兆赫级，称为高频超声波，常用频率范围2～10兆赫。频率越高，波的纵向分辨力越好。周期（T）则是一个完整的波通过某点所需的时间。有f·T = 1 。 2．波长（λ）：表示在均匀介质中的单频声波行波振动一个周期时间内所传播的距离，也就是一个波周期在空间里的长度。波的纵向分辨力的极限是半波长，因此了解人体软组织中传
导的超声波长有助于估计超声波分辨病灶大小的能力。 3．声速（C）：是指声波在介质中传播的速度。声速是由弹性介质的特性决定的，不同介质的声速是不同的。人体各种软组织之间声速的差异很小，约5%左右，所以在各种超声诊断仪器检测人体脏器时，假设各种软组织的声速是相等的，即采用了人体软组织平均声速的概念。目前，较多采用人体软组织平均声速的数值是1540m/s。实际上人体不同软组织脏器及体液的声速是有差别的，因此声像图上显示的目标，无论是脏器或病灶，其位置及大小与实际的结构相比，都存在误差，但不致影响诊断结论，一般可忽略 声速C、波长λ、频率f或周期T之间的关系符合 4．声强（sound intensity）：当声波在介质中传播时，声波的能量从介质的一个体积元通过邻近的体积元向远处传播。 声强是指超声波在介质中传播时，单位时间内通过垂直于传播方向的单位面积的平均能量。声强的物理意义为单位时间内在介质中传递的超声能量，或称超声功率。声强小时超声波对人体无害，声强超过一定限度，则可能对人体产生伤害，目前规定临床超声诊断仪安全剂量标准为平均声强小于10mW/cm2。（四）超声波的传播 1. 声特性阻抗（acoustic characteristic impedance）：声特性阻抗（Z）定义为平面自由行波在介质中某一点处的声压（p）与质点速度（u）的比值。在无衰减的平面波的情况下，声特性阻抗等于介质的密度（ρ）与声速（C）的乘积。 2. 声特性阻抗差与声学界面：两种介质的声特性阻抗差大于1‰时，它们的接触面即可构成声学界面。入射的超声波遇声学界面时可发生反射和折射等物理现象。人体软组织及脏器结构声特性阻抗的差异构成大小疏密不等、排列各异的声学界面，是超声波分辨组织结构的声学基础。 3. 声波的界面反射与折射：超声入射到声学界面时引起返回的过程，称为声反射（acoustic reflection）。射向声学界面的入射角等于其反射角。而声波穿过介质之间的界面，进入另一种介质中继续传播的现象，称为声透射（acoustic transmission）。当超声的入射方向不
物体介于物镜的焦距和二倍焦距之间，成倒立放大的实相，据凸透镜成像规律，知实相在异侧二倍焦距之外。实相位于目镜焦点或者焦点之内，被再次放大，形成放大的虚像。而人的眼睛是可以看到虚像的（这个原理自然清楚）。要搞清显微镜的使用原理，就得对物理中的凸透镜成像有所理解。 { 只有当物体对人眼的张角不小于某一值时，肉眼才能区别其各个细部，该量称为目视分辨率ε。在最佳条件下，即物体的照度为50~70lx及其对比度较大时，可达到1'。为易于观测，一般将该量加大到2'，并取此为平均目镜分辨率。物体视角的大小与该物体的长度尺寸和物体至眼睛的距离有关。有公式y=Lε 距离L不能取得很小，因为眼睛的调节能力有一定限度，尤其是眼睛在接近调节能力的极限范围工作时，会使视力极度疲劳。对于标准(正视)而言，最佳的视距规定为250mm(明视距离)。这意味着，在没有仪器的条件下，目视分辨率ε=2'的眼睛，能清楚地区分大小为0.15mm的物体细节。 在观测视角小于1'的物体时，必须使用放大仪器。放大镜和显微镜是用于观测放置在观测人员近处应予放大的物体的。 （一）放大镜的成像原理 表面为曲面的玻璃或其他透明材料制成的光学透镜可以使物体放大成像，光路图如图1所示。位于物方焦点F以内的物AB，其大小为y，它被放大镜成一大小为y'的虚像A'B'。 放大镜的放大率 Γ=250/f' 式中250--明视距离，单位为mm f'--放大镜焦距，单位为mm 该放大率是指在250mm的距离内用放大镜观察到的物体像的视角同没有放大镜观察到的物体视角的比值。 （二）显微镜的成像原理 显微镜和放大镜起着同样的作用，就是把近处的微小物体成一放大的像，以供人眼观察。只是显微镜比放大镜可以具有更高的放大率而已。 图2是物体被显微镜成像的原理图。图中为方便计，把物镜L1和目镜L2均以单块透镜表示。物体AB位于物镜前方，离开物镜的距离大于物镜的焦距，但小于两倍物镜焦距。所以，它经物镜以后，必然形成一个倒立的放大的实像A'B'。A'B'位于目镜的物方焦点F2上，或者在很靠近F2的位置上。再经目镜放大为虚像A''B''后供眼睛观察。虚像A''B''的位置取决于F2和A'B'之间的距离，可以在无限远处（当A'B'位于F2上时），也可以在观察者的明视距离处（当A'B'在图中焦点F2之右边时）。目镜的作用与放大镜一样。所不同的只是眼睛通过目镜所看到的不是物体本身，而是物体被物镜所成的已经放大了一次的像。 （三）显微镜的重要光学技术参数 在镜检时，人们总是希望能清晰而明亮的理想图象，这就需要显微镜的各项光学技术参数达到一定的标准，并且要求在使用时，必须根据镜检的目的和实际情况来协调各参数的关系。只有这样，才能充分发挥显微镜应有的性能，得到满意的镜检效果。
杨拓拓 (苏州大学现代光学技术研究所，江苏苏州215000) 1基本原理 显微镜成像原理及视角放大率 显微镜由物镜和目镜组成。物体AB 在物镜前焦面稍前处，经物镜成放大、倒立的实像A'B'，它位于目镜前焦面或稍后处，经目镜成放大的虚像，该像位于无穷远或明视距离处。 图1-1显微镜系统光路图 牛顿放大率公式： f f x x ''= 'x 是像点到像方焦点的距离，x 是物点到物方焦点的距离。 根据牛顿放大率公式可得物镜的垂轴放大率为 '1'1'11--f f x ?== β 目镜的视觉放大率为： '22250 f =Γ 组合系统的放大率为 '2'121250f f ? -=Γ=Γβ 显微镜系统的像方焦距 ?-=/'2'1'f f f '250 f = Γ 显微镜系统成倒像轴向放大率 ' 1 f
'2'1'2'1/f f x x =β 若物点A 沿光轴移动很小的距离，则通过显微镜系统的像点'2A 将移动很大的距离，且移动 方向相同。 显微系统的角放大率 '2'1'2'1/x x f f =γ 即入射于物镜为大孔径光束，而由目镜射出为小孔径光束。 显微镜的孔径光阑 单组低倍显微物镜，镜框是孔径光阑。 复杂物镜一般以最后一组透镜的镜框作为孔径光阑。 对于测量显微镜，孔阑在物镜的象方焦面上，构成物方远心光路。 显微镜的视场光阑和视场 在显微物镜的象平面上设置了视场光阑来限制视场。由于显微物镜的视场很小，而且要求象面上有均匀的照度，故不设渐晕光阑。 显微镜是小视场大孔径成像，为获得大孔径并保证轴上点成像质量，显微镜线视场不超过物镜的1/20,线视场要求： 1 '120202β?=≤f y 显微镜的分辨率和有效放大率 光学仪器分辨率 瑞利判据：两个相邻的“点”光源所成的像是两个衍射斑，若两个等光强的非相干点像之间的间隔等于艾里圆的半径，即一个像斑的中心恰好落在另一个像斑的第一暗环处，则这两个点就是可分辨的点。当物面在无穷远时，以两点对光学系统的张角可表示两分辨点的距离，其值为：
光学原理在日常生活中的应用 学科讲坛WENLIDAOHANG 光学原理在日常生活中的应用 文/韩艳红 前言:人类的智慧之光将我们的生活点缀的五彩缤纷,大镜的作用,最后得到一个较为放大的正立虚像A"B,,,此像 赏心悦目,其中光学原理和技术的应用起到了至关重要的恰又成在人眼的明视距离附近,对于门外的情况,就看得清 作用,下面将我们日常生活中光学原理的应用从理论上进楚了. 行分析与探讨.. 一 ,九龙杯的秘密 九龙杯是传说中的稀世珍宝,在一个小巧玲珑的酒杯 里斟满酒后,杯底就出现九条神气活现的龙,在云问翻腾飞 跃,像要飞出来的样子.如果把杯里的酒喝光,龙就不见了. 其实用我们学过的光学知识去分析,就一点也不神秘 了.九龙杯由杯碗,杯底和杯座三部分组成,杯座和杯底之 间放有画着九条龙的画片,杯底是一个下表面是平面,上表 面是凸面的,焦距很大的平凸透镜.相当于一个象差很大的 放大镜. 当杯内没斟酒时,画片通过平凸透镜成一个放大,正立 的虚像.像的位置在平凸透镜的下方,而且得到的像很大, 通过杯底只能看到这个虚像的很小部分,再加上这个平凸 透镜像差也很大,得到的是模糊不清的像.所以人看不到 (或看不出来)龙的画片. 如果在酒杯内斟满酒以后,酒相当于一个平凹透镜,物 体通过凹透镜会得到缩小的虚像,把杯底成的虚像缩小了,
人就能看到画片的全景了.再加上酒形成的平凹透镜产生的像差与杯底成的象差刚好相反,可以互相抵消,人能看到的像就清晰了. 透明液体不同的形状,可以起到各种透镜的作用,比如 人的眼睛,就是用液体形成的透镜来成像的,我们不是看的很清楚吗? 九龙杯的原理是物体通过两个透镜成像,耍¨果这两个 透镜配合的很好,就可以消除象差,得到非常清晰的像.照相机的镜头往往使用透镜组,就是为了减小象差,使照片更清楚. 二,防盗门的猫眼 ,L B_ ,, 室内 —— r 解:目前市场上出现防盗门镜(俗称"猫儿眼"),正看和 倒看的效果迥然不同,而此种门镜的光学原理,为透镜成像应用的实例.现把门镜的作用及其成像的光学原理简述如下. 1.门镜的作用 从室内通过门镜向外看,能看清门外视场角约为120 度范罔内的所有景象,而从门外通过门镜却无法看到室内的任何东西.若在公房或私寓等处的大门上,装上此镜,对于家庭的防盗和安全,能发挥一定的作用. 2.门镜成像的光学原理 门镜是由两块透镜组合而成.当我们从门内向外看时, 物镜u是凹透镜,目镜L2是凸透镜(光路见图1).物镜Ll
光学显微镜的工作原理 显微镜是一种精密的光学仪器，已有300多年的发展史。自从有了显微镜，人们看到了过去看不到的许多微小生物和构成生物的基本单元——细胞。目前，不仅有能放大千余倍的光学显微镜，而且有放大几十万倍的电子显微镜，使我们对生物体的生命活动规律有了更进一步的认识。在普通中学生物教学大纲中规定的实验中，大部分要通过显微镜来完成，因此，显微镜性能的好坏是做好观察实验的关键。 一、显微镜的光学系统 显微镜的光学系统主要包括物镜、目镜、反光镜和聚光器四个部件。广义的说也包括照明光源、滤光器、盖玻片和载玻片等。 （一）、物镜 物镜是决定显微镜性能的最重要部件，安装在物镜转换器上，接近被观察的物体，故叫做物镜或接物镜。 1、物镜的分类 物镜根据使用条件的不同可分为干燥物镜和浸液物镜；其中浸液物镜又可分为水浸物镜和油浸物镜（常用放大倍数为90—100倍）。 根据放大倍数的不同可分为低倍物镜（10倍以下）、中倍物镜（20倍左右）高倍物镜（40—65倍）。 根据像差矫正情况，分为消色差物镜（常用，能矫正光谱中两种色光的色差的物镜）和复色差物镜（能矫正光谱中三种色光的色差的物镜，价格贵，使用少）。 2、物镜的主要参数： 物镜主要参数包括：放大倍数、数值孔径和工作距离。 ①、放大倍数是指眼睛看到像的大小与对应标本大小的比值。它指的是长度的比值而不是面积的比值。例：放大倍数为100×，指的是长度是1μm的标本，放大后像的长度是100μm，要是以面积计算，则放大了10,000倍。 显微镜的总放大倍数等于物镜和目镜放大倍数的乘积。 ②、数值孔径也叫镜口率，简写NA 或A，是物镜和聚光器的主要参数，与显微镜的分辨力成正比。干燥物镜的数值孔径为0.05-0.95，油浸物镜（香柏油）的数值孔径为1.25。
光学显微镜得工作原理 显微镜就是一种精密得光学仪器,已有300多年得发展史、自从有了显微镜,人们瞧到了过去瞧不到得许多微小生物与构成生物得基本单元——细胞。目前,不仅有能放大千余倍得光学显微镜,而且有放大几十万倍得电子显微镜,使我们对生物体得生命活动规律有了更进一步得认识。在普通中学生物教学大纲中规定得实验中,大部分要通过显微镜来完成,因此,显微镜性能得好坏就是做好观察实验得关键。 一、显微镜得光学系统 显微镜得光学系统主要包括物镜、目镜、反光镜与聚光器四个部件。广义得说也包括照明光源、滤光器、盖玻片与载玻片等、 (一)、物镜 物镜就是决定显微镜性能得最重要部件,安装在物镜转换器上,接近被观察得物体,故叫做物镜或接物镜。 1、物镜得分类 物镜根据使用条件得不同可分为干燥物镜与浸液物镜;其中浸液物镜又可分为水浸物镜与油浸物镜(常用放大倍数为9０—１00倍)、 根据放大倍数得不同可分为低倍物镜(10倍以下)、中倍物镜(２0倍左右)高倍物镜(4０-65倍)。根据像差矫正情况,分为消色差物镜(常用,能矫正光谱中两种色光得色差得物镜)与复色差物镜(能矫正光谱中三种色光得色差得物镜,价格贵,使用少)、 2、物镜得主要参数: 物镜主要参数包括:放大倍数、数值孔径与工作距离。 ①、放大倍数就是指眼睛瞧到像得大小与对应标本大小得比值。它指得就是长度得比值而不就是面积得比值。例:放大倍数为100×,指得就是长度就是1μm得标本,放大后像得长度就是10０μm,要就是以面积计算,则放大了１０,000倍。 显微镜得总放大倍数等于物镜与目镜放大倍数得乘积。 ②、数值孔径也叫镜口率,简写ＮA或A,就是物镜与聚光器得主要参数,与显微镜得分辨力成正比。干燥物镜得数值孔径为0、05—０。95,油浸物镜(香柏油)得数值孔径为1、25。 ③、工作距离就是指当所观察得标本最清楚时物镜得前端透镜下面到标本得盖玻片上面得距离。物镜得工作距离与物镜得焦距有关,物镜得焦距越长,放大倍数越低,其工作距离越长、例:10倍物镜上标有10/0.２5与16０／０.１7,其中10为物镜得放大倍数;0、２5为数值孔径;16０为镜筒长度(单位ｍm);0。17为盖玻片得标准厚度(单位mm)。10倍物镜有效工作距离为6。５mｍ,４0倍物镜有效工作距离为０。48mm 。 ３、物镜得作用就是将标本作第一次放大,它就是决定显微镜性能得最重要得部件——分辨力得高低。 分辨力也叫分辨率或分辨本领。分辨力得大小就是用分辨距离(所能分辨开得两个物点间得最小距离)得数值来表示得、在明视距离(25cm)之处,正常人眼所能瞧清相距0。０7３mm得两个物点,这个０、073mm得数值,即为正常人眼得分辨距离。显微镜得分辨距离越小,即表示它得分辨力越高,也就就是表示它得性能越好。 显微镜得分辨力得大小由物镜得分辨力来决定得,而物镜得分辨力又就是由它得数值孔径与照明光线得波长决定得、 当用普通得中央照明法(使光线均匀地透过标本得明视照明法)时,显微镜得分辨距离为ｄ=0。61λ／NA 式中d-—物镜得分辨距离,单位nｍ。
5.2 金相显微镜的基本原理、构造及使用 金相显微镜可用来鉴别和分析各种金属和合金的组织结构，广泛应用在工厂或实验室进行铸件质量的鉴定、原材料的检验或对材料处理后金相组织的研究分 析等工作。还可用于半导体检测、电路封装、精密模具、生物材料等检验与测量。【实验目的】 1.了解金相显微镜的基本原理、基本结构和使用方法。 2.掌握仔细阅读显微镜使用说明书并进行正确操作的方法。 【实验原理】 显微镜的基本放大作用由焦距很短的物镜和焦距较大的目镜来完成的，物体位于物镜的前焦点外但很靠近焦点位置，物体经过物镜形成倒立的放大实像，这个像位于目镜的物方焦距内但很靠近焦点位置，作为目镜的物体，目镜将物镜放大的实像再放大成虚像，位于观察者的明视距离（距人眼250mm）处，供眼睛观察。光路图见“2.4光学基本仪器”中的图2-？ 为了减少球面像差、色像差和像域弯曲等像差，金相显微镜的物镜和目镜都是由透镜组构成的复杂光学系统。显微镜的成像质量在很大程度上取决于物镜的 质量，因此物镜的构造尤为复杂，根据对各种像差的校正程度不同，物镜可分为消色差物镜、复消色差物镜和平视场物镜等三大类。近年来，由于采用计算机技术，物镜的设计和制造都有了很大改进。 实际上，一方面，金相显微镜所观察的显微组织，往往几何尺寸很小，小至 可与光波波长相比较，此时不能再近似地把光线看成直线传播，而要考虑衍射的影响。另一方面，显微镜中的光线总是部分相干的，因此显微镜的成像过程是个比较复杂的衍射相干过程。此外，由于衍射等因素的影响，显微镜的分辨能力和放大能力都受到一定限制，目前金相显微镜可观察的最小尺寸一般是0.2μｍ左右，有效放大倍数最大为1500~1600倍。 金相显微镜总的放大倍数为物镜与目镜放大倍数的乘积。放大倍数用符号“Х”表示，例如物镜放大倍数为20Х，目镜放大倍数为10Х，则显微镜的放大倍数为200Х。通常物镜、目镜的放大倍数都刻在镜体上，在使用显微镜观察试 样时，应根据其组织的粗细情况，选择适当的放大倍数，以细节部分能观察得清晰为准。 金相显微镜最常见的有正置、倒置和卧式三大类。本实验使用的是正置金相显微镜为例，光学系统结构图如图5-2-1所示。
第一章 5.光学成像系统与光电成像系统的成像过程各有什么特点？在光电成像系统性能评价方面通常从哪几方面考虑？ 答：a、两者都有光学元件并且其目的都是成像。而区别是光电成像系统中多了光电装换器。 b、灵敏度的限制，夜间无照明时人的视觉能力很差；分辨力的限制，没有足够的视角和对比度就难以辨认；时 间上的限制，变化过去的影像无法存留在视觉上；空间上的限制，隔开的空间人眼将无法观察；光谱上的限制，人眼只对电磁波谱中很窄的可见光区感兴趣。 6．反映光电成像系统光电转换能力的参数有哪些？表达形式有哪些？答：转换系数：输入物理量与输出物理量之间的依从关系。 在直视型光电成像器件用于增强可见光图像时，被定义为电镀增益G1 ，光电灵敏度：或者： 8.怎样评价光电成像系统的光学性能？有哪些方法和描述方式？答，利用分辨力和光学传递函数来描述。 分辨力是以人眼作为接收器所判定的极限分辨力。通常用光电成像系统在一定距离内能够分辨的等宽黑白条纹来表示。 光学传递函数：输出图像频谱与输入图像频谱之比的函数。对于具有线性及时间、空间不变性成像条件的光电成像过程，完全可以用光学传递函数来定量描述其成像特性。 第二章 6.影响光电成像系统分辨景物细节的主要因素有哪些？ 答：景物细节的辐射亮度（或单位面积的辐射强度）景物细节对光电成像系统接受孔径的张角；景物细节与背景之间的辐射对比度。 第三章 13.根据物体的辐射发射率可见物体分为哪几种类型？答：根据辐射发射率的不同一般将辐射体分为三类： 黑体，=1 ； 灰体，<1, 与波长无关；选择体，<1 且随波长和温度而变化。 14.试简述黑体辐射的几个定律，并讨论其物理意义。答：普朗克公式：普朗克公式描述了黑体辐射的光谱分布规律，是黑体理论的基础。斯蒂芬- 波尔滋蔓公式：表明黑体在单位面积上单位时间内辐射的总能量与黑体温度T 的四次方成正比。 维恩位移定律：他表示当黑体的温度升高时，其光谱辐射的峰值波长向短波方向移动。 最大辐射定律：一定温度下，黑体最大辐射出射度与温度的五次方成正比。 第五章 1、像管的成像包括哪些物理过程？其相应的理论或实验依据是什么？ （1 ）像管的成像过程包括 3 个过程 A、将接收的微弱的可见光图像或不可见的辐射图像转换成电子图像 B 、使电子图像聚焦成像并获得能量增强或数量倍增 C、将获得增强后的电子图像转换成可见的光学图像 （2） A 过程：外广电效应、斯托列夫定律和爱因斯坦定律 B 过程：利用的是电子在静电场或电磁复合场中运动规律来获得能量增强；或者利用微通道板中二次电 子发射来增加电子流密度来进行图像增强 C 过程：利用的是荧光屏上的发光材料可以将光电子动能转换成光能来显示光 学图像
光学显微镜的工作原 理
光学显微镜的工作原理 显微镜是一种精密的光学仪器，已有300多年的发展史。自从有了显微镜，人们看到了过去看不到的许多微小生物和构成生物的基本单元——细胞。目前，不仅有能放大千余倍的光学显微镜，而且有放大几十万倍的电子显微镜，使我们对生物体的生命活动规律有了更进一步的认识。在普通中学生物教学大纲中规定的实验中，大部分要通过显微镜来完成，因此，显微镜性能的好坏是做好观察实验的关键。 一、显微镜的光学系统 显微镜的光学系统主要包括物镜、目镜、反光镜和聚光器四个部件。广义的说也包括照明光源、滤光器、盖玻片和载玻片等。 （一）、物镜 物镜是决定显微镜性能的最重要部件，安装在物镜转换器上，接近被观察的物体，故叫做物镜或接物镜。 1、物镜的分类 物镜根据使用条件的不同可分为干燥物镜和浸液物镜；其中浸液物镜又可分为水浸物镜和油浸物镜（常用放大倍数为90—100倍）。 根据放大倍数的不同可分为低倍物镜（10倍以下）、中倍物镜（20倍左右）高倍物镜（40—65倍）。
根据像差矫正情况，分为消色差物镜（常用，能矫正光谱中两种色光的色差的物镜）和复色差物镜（能矫正光谱中三种色光的色差的物镜，价格贵，使用少）。 2、物镜的主要参数： 物镜主要参数包括：放大倍数、数值孔径和工作距离。 ①、放大倍数是指眼睛看到像的大小与对应标本大小的比值。它指的是长度的比值而不是面积的比值。例：放大倍数为100×，指的是长度是1μm的标本，放大后像的长度是100μm，要是以面积计算，则放大了10,000倍。 显微镜的总放大倍数等于物镜和目镜放大倍数的乘积。 ②、数值孔径也叫镜口率，简写NA 或A，是物镜和聚光器的主要参数，与显微镜的分辨力成正比。干燥物镜的数值孔径为0.05-0.95，油浸物镜（香柏油）的数值孔径为 1.25。 ③、工作距离是指当所观察的标本最清楚时物镜的前端透镜下面到标本的盖玻片上面的距离。物镜的工作距离与物镜的焦距有关，物镜的焦距越长，放大倍数越低，其工作距离越长。例：10倍物镜上标有10/0.25和160/0.17，其中10为物镜的放大倍数； 0.25为数值孔径；160为镜筒长度（单位mm）；0.17为盖玻片的标准厚度（单位mm）。10倍物镜有效工作距离为6.5mm，40倍物镜有效工作距离为0.48mm 。
第三章摄影的基本光学知识和相机透镜及成象原理 中国俗话说的好，磨刀不误砍柴工。对于我们拍摄照片来说，要能加快拍得好的照片，就要先“磨刀”，就是说，如果你是第一次使用你过去没用过的数码相机，那先要耐心的从头至尾的一步步的对着你的相机使用说明书了解和掌握相机的操作方法。然后再学习和掌握有关的照象理论知识，只有首先这样办，摄影者才能更快更好的拍出理想的照片，也就是说，首先这样办，不仅不会耽误你的照象工作速度，相反会使你少走弯路提高照象工作的速度及提高照象质量，能主动的自由的遨游摄影自然王国，否则由于你不得照象要领而会陷于被动，忙乱，耽误了大好的拍照时机甚至拍出不理想的照片。 第一节照象光学基本知识 光与照象的关系是密切不可分割的关系，摄影艺术在很大程度上是用光艺术。所以摄影者要拍出好照片，就应了解光的基本知识。DC通过被摄景物所发出的光的作用而把被摄物体的影像记录在DC的存储器上。借助光的作用还能把肉眼难以看见的一些细微特征或者看不清的痕迹等拍照下来。因此，没有光，感光物质（CCD，底片）就不起变化，就不能成像，光对感光物质所起的照射效果不同，就会显示不同效果的图象。因而，善于运用光，控制光，是打造照片的艺术性，更好的表现被摄景物的特征，使照片具有强感染力的重要手法。要善于运用光，控制光，就要对光的基本知识有所了解。 首先说，光是电磁波，既然是电磁波，它的传播就具有波动性而且向四面八方传播。光又是由极小的质点光子组成的，因此，它的传播又具有粒子性。光的粒子从发光体上辐射出来，并以极快的速度（光在真空中的运行速度为30万公里／秒）呈直线性向四面八方传播。光的两向性现已被人们证实，在解释光的干涉，绕射和偏振等现象时，需用波动学说。在说明光的发射和吸收时，要用微粒学说。另外，光波如同水波一样，是一种横波，它的特点是波的振动方向垂直于波的传播方向。光波的波长与频率和速度的关系为： V=λ×f 式中v是光速，λ是光的波长，f是光的振动频率。 第二，光是电磁波，而且是电磁波的一部分。我们通常所说的光是电磁波中的可见部分电磁波（即我们眼睛所能感受到的），即光波。由于光波波长很小，所以为方便起见，一般用毫微（m μ）米单位度量。可见光的波长范围是380－780mμ米，在整个电磁波中占很小一部分。见下图 太阳光通过棱镜的折射后，折射出一条红橙黄绿青蓝紫的光带，这说明太阳光是由各种不同的颜色的色光所组成。各种色光的波长如下： 红760-620毫微米 橙620-590毫微米 黄590-530毫微米 绿530-500毫微米 青500-470毫微米 蓝470-430毫微米 紫430-380毫微米 第三，光是直线传播的，几何光学把光作了点和线的假设。以发光体作为发光点，发出的光是直线形。从发光体发出的光，向四面八方直线传播，每一条光线的一端都连在发光点上，形成无限光束。光的直线传播现象在日常生活中随处可见。如物体被照射而形成背影，小园孔透光，而其它光线被挡等。
旗开得胜光学显微镜原理 洋葱皮细胞（200倍） 六世纪末发明以来，光学显微镜加深了我们对基础生物学、生 断和材料科学的认识。光学显微镜最多可将物体放大1000 细节。如今，这项技术已远远超出罗伯特·虎克和列文虎克（ nhoek）所发明的第一台显微镜的水平。人类研发的特殊技 出活细胞的结构和生化机能。显微镜甚至已进入数字时代， D）和数码相机来捕捉图像。然而，这些高级显微镜的基本 生平第一节生物课上用过的学生显微镜非常相似。 微镜的工作原理与折射望远镜极为相似，仅有一些细微的差 我们简单地了解一下望远镜的工作原理。 要从昏暗、遥远的物体上采集大量光线，因此需要巨大的物 些光线并使物体看起来更加明亮。物镜很大，因而物体的图 外的焦点位置，这就是为何望远镜比显微镜长得多的原因。 镜随后放大图像，使物体就像在您眼前一样。 18
旗开得胜 普通学生光学显微镜的示意图，显示各个部件和光路 与望远镜相反，显微镜必须从距离很近、范围极小、厚度极薄且明亮清晰的样 本上采集光线。因此显微镜不需要巨大的物镜。相反，显微镜的物镜很小，而且呈 球形，这就意味着显微镜两侧的焦距都要短得多。物镜将物体的图像对焦在显微镜 镜筒内的不远处。随后图像由第二个透镜放大，这个透镜称为接目镜或目镜，使物 体如同在您眼前一般。 望远镜和显微镜之间另一个主要区别在于，显微镜带有光源和聚光器。聚光器 是一种透镜系统，用于将光源的光线聚焦到样本上的一个微小而明亮的点，即物镜 检查的同一区域。 显微镜与望远镜之间还有一个不同之处：后者配有固定物镜和可换目镜，而前 者配有可换物镜和固定目镜。通过更换物镜（从相对扁平、低放大倍数的物镜到较 圆、高放大倍数的物镜），显微镜可以观察越来越微小的区域——采光不是显微镜 物镜的主要任务，但却是望远镜的。 本文后半部分将详细讨论显微镜的组成部件。 制作简易显微镜您可以用放大镜和纸片制作简易显微镜： 18
（照相机，投影仪、电影） ·视场：能够在显示器上看到的物体上的部分 ·分辨率：能够最小分辨的物体上两点间的距离 ·景深：成像系统能够保持聚焦清晰的最近和最远的距离之差 ·工作距离：观察物体时，镜头最后一面透镜顶点到被观察物体的距离 ·畸变：由镜头所引起的光学误差，使得像面上各点的放大倍数不同，导致变形 ·视差：是由传统镜头引起的，在最佳聚焦点外物体上各点的变化，远心镜头可以解决此题。 ·图像传感器尺寸：图像传感器（一般是 CCD 或 CMOS ）有效的工作区域，一般指的是水平尺寸。对所希望的视场来说，这个参数对决定预先放大倍数（ PMAG ）是很重要的。多数图像传感器的长度与宽度之比是 4:3 ， ·预放大倍数：是指视场与图像传感器尺寸的比值，这个过程是由镜头来完成的 ·系统放大倍数：是指显示器上的图像与实际物体大小的比值，也就是整个系统的放大倍数。它也可以写成预放大倍数与电子放大倍数的乘积，而电子放大倍数则是显示器尺寸与图像传感器尺寸的比值。 ·分辨率：分辨率的大小表征了对物体上细节的辨别能力，因为图像传感器上像素间的距离已经确定，如果想要区分物体上很近的两点，它们之间必须隔开一定的距离。 光材料 2大类。它的特点就是在无光的状态下呈绝缘性，在有光的状态下呈导电性。复印机的工作原理正是利用了这种特性。在复印机中，感光材料被涂敷于底基之上，制成进行复印的所需要使用的印板（印鼓），所以也把印板称之为感光板（感光鼓），感光板是复印机的基础核心部件。复印机上普遍应用的感光材料有硒、氧化锌、硫化镉、有机光导体等都是较理想的光电导材料。 数码相机是一种电子成像设备，它承担将景物影像转换成电子数字图像的任务。近年来，数码相 机技术的发展十分迅速。除光学成像系统、电子控制技术的进步以外，在电子成像技术方面的技术进展也十分显著，不仅在电子成像芯片的元件类型和像素集成度上，而且在感光成像单元的排列结构、色光分解原理等方面都不断有新技术出现。本文将对其中一些相关技术进行比较和分析，同时，还对数码相机在印前领域的应用进行讨论。
光学显微镜工作原理 1. 1. 引言 2. 2. 显微镜基本原理 3. 3. 显微镜图像质量 4. 4. 显微技术的类型 5. 5. 荧光显微技术 6. 6. 光学显微镜的组成部件 7.7. 了解更多信息 8.8. 阅读所有物理学类文章 自十六世纪末发明以来，光学显微镜加深了我们对基础生物 学、生物医学研究、医疗诊断和材料科学的认识。光学显微 镜最多可将物体放大1000倍，以展现其微观细节。如今，这 项技术已远远超出罗伯特·虎克和列文虎克（Antoni van Leeuwenhoek）所发明的第一台显微镜的水平。人类研发的特 殊技术和光学设备可以揭示出活细胞的结构和生化机能。显 微镜甚至已进入数字时代，利用电荷耦合器件（CCD）和数码 相机来捕捉图像。然而，这些高级显微镜的基本原理却与您 生平第一节生物课上用过的学生显微镜非常相似。 光学显微镜的工作原理与折射望远镜极为相似，仅有一些细微的差别。下面让我们简单地了解一下望远镜的工作原理。 望远镜要从昏暗、遥远的物体上采集大量光线，因此需要巨大的物镜，以尽可能多采集一些光线并使物体看起来更加明亮。物镜很大，因而物体的图像会出现在一段距离之外的焦点位置，这就是为何望远镜比显微镜长得多的原因。望远镜的目镜随后放大图像，使物体就像在您眼前一样。 洋葱皮细胞（200倍） 光学显微镜工作原理
普通学生 光学显微镜的示意图，显示各个部件和光路 与望远镜相反，显微镜必须从距离很近、范围极小、厚度极薄且明亮清晰的样本上采集光线。因此显微镜不需要巨大的物镜。相反，显微镜的物镜很小，而且呈球形，这就意味着显微镜两侧的焦距都要短得多。物镜将物体的图像对焦在显微镜镜筒内的不远处。随后图像由第二个透镜放大，这个透镜称为接目镜或目镜，使物体如同在您眼前一般。 望远镜和显微镜之间另一个主要区别在于，显微镜带有光源和聚光器。聚光器是一种透镜系统，用于将光源的光线聚焦到样本上的一个微小而明亮的点，即物镜检查的同一区域。 显微镜与望远镜之间还有一个不同之处：后者配有固定物镜和可换目镜，而前者配有可换物镜和固定目镜。通过更换物镜（从相对扁平、低放大倍数的物镜到较圆、高放大倍数的物镜），显微镜可以观察越来越微小的区域——采光不是显微镜物镜的主要任务，但却是望远镜的。 本文后半部分将详细讨论显微镜的组成部件。 制作简易显微镜 您可以用放大镜和纸片制作简易显微镜： 1. 准备两片放大镜和一张印有图像的纸。 2. 将一片放大镜固定在纸张上方不远处。印刷图像看起来变 大了一点。 3. 将另一个放大镜放在您的眼睛和第一个放大镜之间。 4. 上下移动第二个放大镜，直到印刷图像清晰为止。您会发 现印刷图像要比在第一个放大镜中看到的图像更大。 此外，您还可以制作一个类似针孔相机的简易针孔显微镜。 显微镜图像质量 使用显微镜观察样本时，您所看到的图像质量将在以下几方面进行评估：