毕业设计（论文）开题报告
理工类
题目:连续变倍体视显微镜的设计与开发
学院：理学院
专业班级：光信息科学与技术光信081 学生姓名： XXX 学号： XXXXXXXXX 指导教师： XXXX
2012 年 3 月24 日
毕业设计(论文)外文资料翻译
学院：理学院
专业班级：光信息科学与技术光信081 学生姓名： XXX 学号： XXXXXXXXXX 指导教师： XXXXX
外文出处：The Design ofOptical Systems:Particular 附件：1.外文资料翻译译文； 2.外文原文
译文文章标题
1. 施密特系统
施密特目标（图13.42），可以被看作是企图结合一站式中心的球体图像领域的统一“完美”的抛物面图像。在反射施密特系统中，球面像差是由薄的折射非球面的曲率中心板纠正。因此，同心球体的字符保存在重大举措，同时完全消除球面像差（至少一个波长）。
剩余的像差是球面像差的色变化和某些高阶散光或斜球面结果，事实上，断轴的射线束不在同一角度的校正上的轴束形式。一个给定区域的校正行动是类似于薄薄的折射棱镜。对于上轴束，棱镜附近的最小偏差;发生变化，角度的偏差“棱镜”的增加，引进矫枉过正球形。由于行动切线平面比在矢状面，散光结果是不同的。这个组合是斜球面像差。子午施密特系统的角度模糊近似的表达
图13.42施密特系统由一个在其曲率中心与非球
面校正板的球面反射镜。非球面
这里显示的F /1系统被大大夸大了。
显然有一个无限的数量上校正板可用于非球面。如果重点是在保持旁轴镜的焦点，近轴功率的校正是零，它需要一个弱凹面的形式。最好的形式有如图所示的形状。13.42，与凸傍地区和最小厚度在0.866或0.707区，取决于它是否需要减少spherochromatic畸变
尽量减少材料是制造离地面。施密特的表现可以（1）不完全纠正轴向球面离轴矫补偿，（2）“弯曲”轻微校正，（3）减少间距，（4）使用稍微有所改善非球面主，以减少负载，因而矫枉过正，校正介绍。已作出进一步的改进，通过使用一
个以上的校正和使用achromatized校正。一个接近最佳校正板表面形状由方程
z=0.5Cy2+Ky4+Ly6
当
f是焦距，f/#是速度或光圈，和电量指标该修正板。
非球面校正的施密特通常是容易制造比非球面的抛物面反射镜。这是因为指数差异在玻璃表面约0.5相比校正的有效指标差距在2反射表面的抛物面，使它只有四分之一作为敏感的制造错误的。
这种类型的非球面校正板可以被添加到大多数光学系统。我们必须记住，非球面放置在光圈（如在施密特系统）将只影响球面像差和非球面必须放置以及从站外，如果它是被用来纠正昏迷或散光。非球面板可以添加到任何在前面的章节中所述的两镜系统，如果两个镜像的非球面，改正板除了提供足够的自由程度，纠正球面，昏迷，
和散光。校正板已被用来在入口处光束或在图像空间。一个例子是，“施密特卡塞格林”，其中的卡塞格林配置两个镜像是简单的领域。非球面校正板是系统的前窗，经常被用来支持二次镜。这是一个系统的经济和商业上的成功。
2. 曼金镜
曼金镜或许是最简单的折反射式（即综合反映和折射）系统。它由第二面与球面反射镜的第一动力选择正确的反映球面像差表面河畔面对。图13.43显示了曼金镜。曼金设计简单。一个半径是任意选择的（约1.6值倍所需的焦距适用于反射面）和其他的半径是不同的系统，直到球面像差被纠正。改正是准确的，但只有一个区域，一个未矫正的纬向残留的遗迹。角模糊的大小当场造成纬向球形，可近似（孔径小于约f/1.0）的经验公式：
请注意，这是最小直径模糊和“硬核”的模糊直径较小，如在第一章讨论。11。在较大的光圈，角模糊预测式。13.24太小;例如，在f/0.7的模糊大约是0.002弧度，几乎两倍大，由式预测。 13.24。
由于曼金大致相当于消色差反射加上一双简单的负镜片，该系统具有非常大的过矫正色差。这可以做出更正消色差双重折射元素。对于简单的曼金，套色角模糊近似；
其中V是所用材料的阿贝V型值。请注意，这只是约三分之一的一个简
单的镜头色差。
昏迷模糊曼金主镜式大约是只有0.5。 13.19。由于球面像差的矫正，
从停止位置的移位昏迷的结果变化不大。
图13.43（左）在曼金镜的球面像差秒第二次表面反射镜折射的第一面纠正。在右
手绘，球面是由曼金型二次修正。“虚线表示的方式，可以实现色彩校正。在双体曼金，玻璃的选择，可以用来作为设计自由度.
曼金原则可以应用到的一所中学镜像系统以及主。右手素描图。 13.43显示在该中学是一个卡塞格林系统类型消色差曼金镜。这种制度是比较经济和重量轻，因为所有的表面是球只小秒次级需要高品质的光学材料。权力薄的第二表面反射元素是由：
曼金镜子经常被用来作为一个更为复杂的系统中的一个元素。例如，小
学或中学的系统可能是一个曼金;因此，它有助于纠正没有显着增加系统的
重量和经常有效地取代了昂贵的非球面像差。
3. Bouwers（马克苏托夫）系统
Bouwers系统（或马克苏托夫）可能被认为是合乎逻辑的延伸曼金镜原理校正透镜是分开的一面镜子，让两个额外的自由度，生产中的一个很大的进步系统的图像质量。
该设备的一个流行的版本是Bouwers同心系统，如图。 13.44。在这个系统中，所有的表面同心的光圈，（正如我们已经指出，在简单的球面镜的情况下），结果在整个视野系统在一个统一的图像质量。这是一个极其简单的系统设计，因为只有三度的自由，即三个曲率。选择R1设置镜头（R1的值的等于预期焦距的约85％是适当的）和R2to提供适当的厚度为校正，然后再决定的R3for的价值边际球是规模为零。由于单中心的建设，昏迷和散光是零，位于球形表面，这也是同心停止其半径等于该系统的焦距和图像。因此，只有少数射线完全确定的系统校正需要追溯到。
这个系统的一个有趣的功能是同心校正元素，可在系统的任何位置插入（只要保持同心），它会产生完全相同的图像校正。两个校正的等效位置如图。 13.44。第三的位置是在会聚束，镜子和图像之间的。
如果我们接受弯曲的焦平面，唯一的Bouwers同心系统像差纬向残余的球面像差和纵向（轴向）色差。在一般情况下，作为校正厚度增加，纬向减少，增加了色。
以上所述同心系统是用于大多数应用需要宽广的视野。当现场要求的许可证，纬向球形或套色可减少从出发同心建设的模式，虽然这是，当然，参加人数上限Q4周期在昏迷和散光矫正的费用。
如果是有区别的厚透镜方程（公式2.36或2.37）索引，结果等于零，并且可以设置方程解决其电源或图像元素的形状显示距离不随在指数的变化（或波的变化长度）。这是一个消色差的单线。它采用了厚厚的形状弯月元素，这可以用来作为消色差校正，正如图。 13.44。这是马克苏托夫系统的基础。
图13.44在的Bouwers同心反射式系统，所有的表面是同心的光圈。校正“前线”和“后方”的版本是相同的，产生相同的校正。后方系统更紧凑，但前端系统可以更好地纠正，因为它可以利用更大的校正厚度无干扰的焦点表面。偶尔，在这两个位置的校正是同时使用。
如图色差校正的另一个有效手段。13.45a，其中校正半月板无色差。请注意，同心度是破坏了这种技术，但如果冠和火石元素是同一指数但不同的材料制成V 型值（例如，DBC -2，617:549，DF- 2，617:366），同心可以保存指数匹配的波长，只有色彩校正将与黄赤交角的不同而有所差异。
马克苏托夫半月板的基本Bouwers校正原则已在众多的形式使用。有可能的卡塞格伦的原则的化身的几个图所示。 13.46。读者也许可以在几分钟内制订的人数相等。图类似安排。13.46c经常被用来在寻的导弹制导系统。校正，使一个合理的气动窗口，或圆顶，虽然不能同心，该系统是在小学和中学可以作为一个圆顶的曲率中心的单位，使万向的“轴心”修正为维护视线的方向是多种多样的。
图13.45（一）一个achromatized的半月板
校正。（二）停止非球面校正板消除残余纬向
同心系统的球面像差。。
图13.46许多可能的卡塞格林
半月板校正反射和折射系统版
本四
有一个巨大的数目变化的反射和折射的原则。屈光校正在几乎每一个可以想象的形式，已被合并的镜子。正场镜头都被用来Petzval矫枉过正的基本凹面反射表面压平，comacorrecting域元素已与抛物面，已被用于多个nonmeniscus 校正领域，仅举几个设备上的变化。是本系统的基本力量，当然，在球面反射镜固有的相对小的畸变校正的任务是排除故障，无
失去的美德。两个或更紧密的间距薄校正元素的总功率是有效的零可以形成一个球面反射镜的像差纠正。如果玻璃是所有的校正元素相同，然后组合将有很少或没有色，小学或中学。在图所示的反射和折射系统的其他例子。 14.29，14.30，14.31。
3. 模糊大小的快速估计简单的光学系统
它经常能够估计像差的大小模糊的光学系统产生一个光线跟踪分析的麻烦。在初步工程工作或编制技术建议书，时间是有限的，下面的材料（这在很大程度上是基于三阶像差分析或实证研究），可以是有价值的。
像差表示角大小（在他们产生模糊点弧度）;可转换为B，模糊线性直径，由系统乘以焦距长度。在本节中的对象将被假定为无穷远。
凡超过一个畸变的模糊给定大小的总和，所有像差模糊，将产生一个保守的估计（即大）总的模糊。
色差是由于模糊，模糊角度给予包含的总能量，在一个点的图像。有时是要知道，75％至90％的能源载大作为方程中的一半大，40％至60％的能源是一个模糊的一个季度中包含的模糊价值。可见，色模糊，通常减少了约40倍，由achromatizing系统。
球面像差的模糊最小直径模糊的大小，这些值与探测器的工作最有用的。视觉或摄影作品，“硬核”的重点，作为讨论第一章。 11日，是可取的，应当修改，这里给出的模糊据此。
注意异常。13.26和13.27，所有的模糊是基于几何方面的考虑。因此，它是明智的，以评估式。13.26或13.27首先是某些几何模糊不小于之前的几何结果基础上做出进一步努力的衍射图样。
更完整的讨论可能会发现，个别系统在上一节。
4.衍射极限的系统
第一个暗环的直径艾里模式
当波长，D是系统的清晰的光圈（F /＃）F / D是相对孔径，f为焦距。“有效”模糊（调制传递的目的）是直径约只有0.5以上
其中LP是一面镜子，停止距离，R是镜子半径（LP?）中心停止距离，最多是在半视场角弧度。一个球面反射镜的焦平面是一个球形表面上的浓度介电镜子的时候停在曲率中心。
其中n是折射率，V是互惠的相对色散锡永，并停止在镜头。
同心Bouwers。单色像差的表达实证和性能图表和表格的给予Bouwers Lauroesch和永（参见参考资料）。
后同心（实线图。13.44）。最大的校正厚尼斯这个形式必须加以限制，以保持下降内的图像校正。最厚的校正：带状球形：
其中T是校正板的厚度，F是系统的焦距，N是分散的校正材料，N是该
指数校正Tor，并R1和R2是半径的校正。这些表达式适用于校正指数值在
1.5至1.6的范围内，相对f/1.0或f/
2.0的光圈。对于更快的速度比f/1.0，
除上述单色模糊角度较大（例如，约20％占较大f/0.7）。使用高指数校正
（N 2）将有所减少在高速行驶时的单色模糊。图的图表。 13.47到13.54
的设计提供快速，尽管估计系统的性能讨论本节。
图13.47是用于定位波长线的交点适当的对角线光圈线。线性模糊点直
径B可转换角模糊光斑直径定位横坐标对应的B路口直径之三统筹与适当的
对角线焦距线。
图13.48，13.49和13.51，假设光圈接触镜头或反射镜。模糊的角度依
赖大小畸变是定位水平领域的交集角度线与对角线的F -数。图13.52绘制
元素的函数的球面像差模糊MENT形状和折射指数。此图的效果改变指数相
当明显。由于该指数的增加，球CAL像差减少，产量元素的形状球形的最低
金额，成为越来越多的半月板。这说明了为什么镜头设计师使用高折射率眼
镜，以改善镜头设计。请注意，最低为4.0指数球形作为一面镜子，一样的。
图13.53显示分裂成两个或多个元素的元素的影响。指数为1.5，在两个分裂的镜头减少了约5倍的球形;分为三个部分镜头减少了约20倍。如果镜头被分裂成四个部分，第三阶球可以减少到零。这种效应被广泛利用的更复杂的镜头，以改善图像质量。见，例如，图。 12.9，13.20，13.21。
图13.47模糊现货有限衍射系统的尺寸图。直径为艾里斑的第一个暗环
一个非常粗略的想法，几何调制转移因子该系统可以通过使用图。 13.54。总的角模糊系统现场确定（通过总结个人的畸变TION模糊），然后乘以所需的空间频率每弧度的指令周期。然后可以读取调制转移因子直接从图中。请注意，这是非常近似的，是不总的模糊可靠时，顺序相同的幅度通风盘（见11章讨论。）
可用于对轴抛物面。
图13.49模糊点挂镜子的尺寸图。
系统的。
图13.51模糊点单一折射元素的大小图表。
y是semiaperture。可以转换为纵向球面角的模糊，由
集合中的元素的数量是我。（在无限的对象。）
图13.54的调制传输特性系统TEM与一个角的模糊与空间频率的周期每弧度至五（弧度）的正弦对象。这是一个情节的MTF2J1（V）/ V和假定图像模糊是均匀照射的磁盘。
外文原文（见附录）
本科毕业设计 (论文)
1x-16x连续变倍体视显微物镜的设计与开
发
1x-16x Continuous Zoom Stereo Microscope Objectives, Design and Development
学院：理学院
专业班级：光信息科学与技术光信081
学生姓名： XXX 学号： XXXXXXXXXX
指导教师： XXXXX
2012 年 5 月
浅析光学显微镜机械结构设计 发表时间：2019-04-28T09:29:27.077Z 来源：《基层建设》2019年第6期作者：朱濛1 陈振波2 孔欢3 王鹏程4 姚新科5 [导读] 摘要：光学显微镜（Optical Microscope，简写OM）是利用光学原理，把人眼所不能分辨的微小物体放大成像，以供人们提取微细结构信息的光学仪器。 1、南京工程学院电力工程学院 21167； 2、南京工程学院机械工程学院 21167； 3、南京工程学院电力工程学院 21167； 4、南京工程学院建筑工程学院 21167； 5、南京工程学院自动化学院 21167 摘要：光学显微镜（Optical Microscope，简写OM）是利用光学原理，把人眼所不能分辨的微小物体放大成像，以供人们提取微细结构信息的光学仪器。光学显微镜的使用范围非常的广泛，发展至今，也衍生出了非常多的类型，本文结合光学显微镜的结构组成，从人体工程视角探索光学显微镜的机械结构设计，从使用的安全性、科学性、可靠性的角度分析了光学显微镜的机械结构设计的规范和标准。 关键词：光学显微镜；机械结构；人体工程学 光学显微镜的结构主要有光学结构和机械结构组成，机械结构的部分不仅能对光学结构有很好的固定作用，还起着关键性的调节作用，机械结构能够发挥光学系统的最大功效，辅助光学系统完成相关的显微镜观察工作。光学显微镜的机械结构的部分主要在载物台、物镜转换器以及调焦装置等，这些机械结构的设计不仅要遵循基本的机械结构设计原则，还要保证在光学显微镜中的具体的光学操作，除此之外，设计的原则还要迎合人体操作的需求，使得光学显微镜的机械结构更加的吻合人体工程学的设计要求，使得光学显微镜使用更加的舒适方便。 一、光学显微镜的基本构造 对于光学显微镜的机械设计，我们首先要了解光学显微镜的构造组成部分，而且还要知道这些零部件的作用，只有熟知了这些零部件的作用和使用规范，我们才能更加合理的设计光学显微镜的机械结构部分，光学显微镜一般是由载物台、聚光照明系统、物镜，目镜和调焦机构组成。载物台的作用是放置被观察的物体，使用调焦旋钮来驱动调焦机构能完成对载物台的调节工作。聚光灯照明系统由聚光灯和光源组成，聚光灯的作用能够让光更多的聚集到被观察的部位。物镜距离载物台比较近，是第一级的放大装置。目镜则是于人眼靠近的第二级放大镜头。 这三部分是光学显微镜的重要组成部分，构成了光学显微镜的主要工作原理。 那么机械装置有哪些呢？一般光学显微镜的机械装置有镜座、镜臂、载物台、镜筒、物镜转换器、与调焦装置。这些机械装置的主要作用是固定和调节光学镜头，调节标本的位置等。其中镜座是支撑整个显微镜的装置，而镜臂则用来支撑精通和载物台。 二、基于人体工程学的光学显微镜的机械结构设计 人体工程学的设计原理主要是考虑到人体结构和机械结构尺寸，并且综合考虑到人们劳动、工作效果、工作效能等方面，利用系统工程、控制理论、统计学的原理设计出一系列的设计方法。具体到光学显微镜的机械结构设计中，我们就要考虑到人们的身体尺寸和应用习惯，首先我们从有关部分获得了我国成年人的人体部分尺寸的表格（表-1），以此为根据设计光学显微镜结构部分。 1、载物台的设计 从上面的介绍中我们知道，载物台的作用是用来放置被观察物体的，并且式样能够在载物台上自由的移动，以获取最佳的观察效果。一般的移动范围是30mm*70mm和50mm*70mm，主要的设计标准就是，载物台距离工作底面的距离于载物台和人体的水平距离，分别设为B1和B2，考虑到人在调节使用载物台的过程中的行为习惯，得出计算式。 其中y1和y2分别衣着修正指数和身体活动余量修正。同理得出B2的表达式。经过计算得出： B1=307～357mm B2=301～348mm 2、调焦机构设计 调焦机构用于调节光学结构以便于观察人员获取最佳的成像效果，调焦的动作主要包括了上下移动和粗微调节机构，如何合理的设计能够使得人在调焦的过程中更加的舒适和便捷。首先是调焦旋钮的位置，在具体的使用过程中，显微镜是放在工作台上的，我们无法获取具体的使用高度和姿势，所以我们只能将人体的上身活动分为三个维度的多个不同程度的拆解动作，分别为手肘在X、Y、Z轴上的旋转方向，并在matlab的环境下运行得出，人体的手臂舒适度域： 为了适应大多数人的使用习惯，我们从95百分位这一阶段的数据为设计的参考点，确定出调焦按钮的最佳设计尺寸，从而确定调焦按钮在光学显微镜中的位置。其次是调焦按钮的外形和尺寸，旋钮的截面形状对于人手的握持方式有着一定的影响，当旋钮和手掌的接触面积越大的时候，人手的贴合的程度越好，那么使用的手感就越好，但是太大了会让人手在长期的握持中增加疲劳感，所以对于旋钮的直径设计要求为。旋钮的直径设计保持在35mm-75mm之间，厚度的大小在20mm-50mm范围内波动。最后是旋钮的扭矩M，扭矩的大小设计也非常的重要，太大了会使握持不舒服，太小的话又不利于调焦的准确，由于人类的手部关节的操作力范围为12N-18N，根据人体工程学的计算方法得出M的大小为： 除了基本的形态和尺寸设计，我们还要考虑到载物台移动过程中的摩擦力设计，太小的摩擦力会让调节过程难以掌握精确度，阻力太大的话会增加人使用的机体劳累，所以适当的摩擦力设计也是机械结构设计中需要考虑的内容。 3、物镜转换器的设计 物镜转换器是迅速切换物镜的机械装置，有内定位和外定位两种，转换器的设计直接影响了成像的质量，根据人体工程学的原理，内定位型的转换器比较能够减轻操作的负担，同时还能节省操作台的空间，所以很多光学显微镜的采用内定位转换器，其设计也非常的满足心理学和生理学的设计要求。 结语 本文通过对光学显微镜的主要结构做了介绍，并对光学显微镜的机械部分的功能做了相应的阐述，利用人体工程学的设计理论，对光学显微镜的机械结构部分作出了具体的设计标准的研究，是符合我国当前光学显微镜制造标准的。 参考文献： [1]史红伟，石要武，杨爽等.光学显微镜自动调焦指导函数的评价与选择[J].计算机辅助设计与图形学学报，2013，25（2）：235-24
普通光学显微镜的使用方法 先介绍一下构造 （一）显微镜的主要构造 普通光学显微镜的构造主要分为三部分：机械部分、照明部分和光学部分。 1.机械部分 （1）镜座：是显微镜的底座，用以支持整个镜体。 （2）镜柱：是镜座上面直立的部分，用以连接镜座和镜臂。 （3）镜臂：一端连于镜柱，一端连于镜筒，是取放显微镜时手握部位。 （4）镜筒：连在镜臂的前上方，镜筒上端装有目镜，下端装有物镜转换器。 （5）物镜转换器(旋转器)：接于棱镜壳的下方，可自由转动，盘上有3－4个圆孔，是安装物镜部位，转动转换器，可以调换不同倍数的物镜，当听到碰叩声时，方可进行观察，此时物镜光轴恰好对准通光孔中心，光路接通。 （6）镜台(载物台)：在镜筒下方，形状有方、圆两种，用以放置玻片标本，中央有一通光孔，我们所用的显微镜其镜台上装有玻片标本推进器(推片器)，推进器左侧有弹簧夹，用以夹持玻片标本，镜台下有推进器调节轮，可使玻片标本作左右、前后方向的移动。 （7）调节器：是装在镜柱上的大小两种螺旋，调节时使镜台作上下方向的移动。 ①粗调节器(粗螺旋)：大螺旋称粗调节器，移动时可使镜台作快速和较大辐度的升降，所以能迅速调节物镜和标本之间的距离使物象呈现于视野中，通常在使用低倍镜时，先用粗调节器迅速找到物象。 ②细调节器(细螺旋)：小螺旋称细调节器，移动时可使镜台缓慢地升降，多在运用高倍镜时使用，从而得到更清晰的物象，并借以观察标本的不同层次和不同深度的结构。 2．照明部分
装在镜台下方，包括反光镜，集光器。 （1）反光镜：装在镜座上面，可向任意方向转动，它有平、凹两面，其作用是将光源光线反射到聚光器上，再经通光孔照明标本，凹面镜聚光作用强，适于光线较弱的时候使用，平面镜聚光作用弱，适于光线较强时使用。 （2）集光器(聚光器)位于镜台下方的集光器架上，由聚光镜和光圈组成，其作用是把光线集中到所要观察的标本上。 ①聚光镜：由一片或数片透镜组成，起汇聚光线的作用，加强对标本的照明，并使光线射入物镜内，镜柱旁有一调节螺旋，转动它可升降聚光器，以调节视野中光亮度的强弱。 ②光圈(虹彩光圈)：在聚光镜下方，由十几张金属薄片组成，其外侧伸出一柄，推动它可调节其开孔的大小，以调节光量。 3.光学部分 （1）目镜：装在镜筒的上端，通常备有2－3个，上面刻有5×、10×或15×符号以表示其放大倍数，一般装的是10×的目镜。 （2）物镜：装在镜筒下端的旋转器上，一般有3－4个物镜，其中最短的刻有“10×”符号的为低倍镜，较长的刻有“40×”符号的为高倍镜，最长的刻有“100×”符号的为油镜，此外，在高倍镜和油镜上还常加有一圈不同颜色的线，以示区别。 在物镜上，还有镜口率(N.A.)的标志，它反应该镜头分辨力的大小，其数字越大，表示分辨率越高，各物镜的镜口率如下表： 物镜镜口率(N.A.) 工作距离(mm) 10×0.25 5.40 40×0.65 0.39 100× 1.30 0.11
光学显微镜的结构与使用方法 【目的要求】 1、熟悉光学显微镜的主要构造及其性能。 2、掌握低倍镜及高倍镜的使用方法。 3、初步掌握油镜的使用方法。 4、了解光学显微镜的维护方法。 【实验原理】 光学显微镜(light microscope)是生物科学和医学研究领域常用的仪器，它在细胞生物学、组织学、病理学、微生物学及其他有关学科的教学研究工作中有着极为广泛的用途，是研究人体及其他生物机体组织和细胞结构强有力的工具。 光学显微镜简称光镜，是利用光线照明使微小物体形成放大影像的仪器。目前使用的光镜种类繁多，外形和结构差别较大，有些类型的光镜有其特殊的用途，如暗视野显微镜、荧光显微镜、相差显微镜，倒置显微镜等，但其基本的构造和工作原理是相似的。一台普通光镜主要由机械系统和光学系统两部分构成，而光学系统则主要包括光源、反光镜、聚光器、物镜和目镜等部件。 光镜是如何使微小物体放大的呢？物镜和目镜的结构虽然比较复杂，但它们的作用都是相当于一个凸透镜，由于被检标本是放在物镜下方的1～2倍焦距之间的，上方形成一倒立的放大实相，该实相正好位于目镜的下焦点（焦平面）之内，目镜进一步将它放大成一个虚像，通过调焦可使虚像落在眼睛的明视距离处，在视网膜上形成一个直立的实像。显微镜中被放大的倒立虚像与视网膜上直立的实像是相吻合的，该虚像看起来好像在离眼睛25cm处。 分辨力是光镜的主要性能指示。所谓分辨力(resolving power)也称为辨率或分辨本领，是指显微镜或人眼在25cm的明视距离处，能清楚地分辨被检物体细微结构最小间隔的能力，即分辨出标本上相互接近的两点间的最小距离的能力。据测定，人眼的分辨力约为100 μm。显微镜的分辨力由物镜的分辨力决定，物镜的分辨力就是显微镜的分辨力，而目镜与显微镜的分辨力无关。光镜的分辨力（R）（R值越小，分辨率越高）可以下式计算： 这里n为聚光镜与物镜之间介质的折射率（空气为1、油为1.5）； 为标本对物镜镜口张角的半角，sin的最大值为1； 为照明光源的波长（白光约为0.5m）。放大率或放大倍数是光镜性能的另一重要参数，一台显微镜的总放大倍数等于目镜放大倍数与物镜放大倍数的乘积。 一、光学显微镜的基本构造及功能 （一）机械部分 1、镜筒：为安装在光镜最上方或镜臂前方的圆筒状结构，其上端装有目镜，下端与物镜转换器相连。根据镜筒的数目，光镜可分为单筒式或双筒式两类。单筒光镜又分为直立式和倾斜式两种。而双筒式光镜的镜筒均为倾斜的。镜筒直立式光镜的目镜与物镜的中心线互成45度角，在其镜筒中装有能使光线折转45度的棱镜。
课 程 设 计 光学显微镜设计 设计题目 学 号 专业班级 指导教师 学生姓名 测量显微镜
根据学号得到自己设计内容的数据要求： 1.目镜放大率10(即焦距25） 2.目镜最后一面到物面距离110 3.对准精度1.2微米 按照实验步骤，先计算好外形尺寸。然后根据数据要求选取目镜与物镜。 我先做物镜。因为这个镜片比较少。按物镜放大率选好物镜后，将参数输入。简单优化，得到比较接近自己要求的物镜。 然后做目镜，同样的做法，这个按照焦距选目镜，将参数输入。将曲率半径设为可变量，调入默认的优化函数进行优化。发现“优化不了”，所有参数均没有变化。而且发现把光源放在“焦点”位置，目镜出射的不是平行光。我百思不得其解。开始认为镜头库的参数可能有问题。最后我问老师，老师解释，那个所谓的“焦点”其实不是焦点，我错误的把“焦点”到目镜第一个面的距离当成了焦距。这个目镜是有一定厚度的，不能简单等效成薄透镜。焦点到节点的距离才是焦距。经过老师指点后，我尝试调节光源到目镜第一面的距离，想得到出射平行光，从而找到焦点。但这个寻找是很费力气的，事倍功半。老师建议我把目镜的参数倒着顺序输入参数。然后用平行光入射，然后可以轻松找到焦点。 但是，按照这个方法，倒着输入参数，把光源放在无限
远的地方（平行光入射），发现光线是发散的。不解。还是按照原来的方法。把光源放在目镜焦点上，尽量使之出射平行光。然后把它与优化好的物镜拼接起来。后来，加入理想透镜（会聚平行光线），加以优化。 还有一个问题，就是选物镜的时候，发现放大倍率符合了自己的需求，但工作距离与共轭距，不符合自己的要求。这个问题在课堂上问过老师，后来经老师指点，通过总体缩放解决。 物镜参数及优化函数
目录 显微镜的光学、机械系统 (2) 一显微镜的简介 (2) 二显微镜的光学系统 (2) （一）物镜 (2) 1、物镜的分类 (2) 2、物镜的主要参数 (3) 3、物镜的作用 (3) （二）、目镜 (3) 1、目镜的结构 (3) 2、目镜的作用 (3) 3、目镜与物镜的关系 (4) 三）、聚光器 (4) 1、光镜的主要参数 (4) 2、聚光镜的作用 (4) 3、可变光阑 (4) （四）照明光源 (4) 1、天然光源 (5) 2、人工光源 (5) （五）滤光器 (5) 三显微镜的机械系统 (5) （一）底座 (7) （二）镜臂 (7) （三）镜简及齐焦 (7) （四）物镜转换器 (8) （五）调焦机构 (9)
显微镜的光学、机械系统 一显微镜的简介 显微镜是用来看看太小或详细，被人眼看到的物体的工具。“微”小“范围”是指看评价的目的，并在显微镜了这一点，使用灯光和放大镜。 显微镜的最基本的和无处不在的版本是光学显微镜。这是你在高中生物教室和科学项目的圣诞礼物中看到的显微镜。这种显微镜使用的镜头和光放大赤裸裸的人眼观看的对象。有两种类型：简单（一个镜头）和复合（多镜头）。光学像差，包括在颜色折射的差异，使图像模糊观众。更多的镜头，更多的图像清晰度。从底部到顶部，有一个标准的生物显微镜的四个主要组成部分。有一个光源，通常是一个灯泡，在显微镜的基础。上面的光线，是一种透明的托盘对象被视为在于。托盘上面是一个管内含有一个或多个镜头。镜头在管的基础是所谓的物镜。物镜（ES）以上目镜镜头，观众看起来通过图像。有许多使用的其他类型，但是这是最常见的的。例如，电子显微镜可以看对象的细胞结构与磁铁弯曲电子光学显微镜弯与玻璃的光以同样的方式。甚至有些使用的X射线。 二显微镜的光学系统 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）。（所谓象差是指所成的像与原物在形状上的差别；色差是指所
第十六章显微镜物镜设计 显微镜是用来帮助人眼观察近距离细小目标的一种目视光学仪器，它由物镜和目镜组合而成。显微镜物镜的作用是把被观察的物体放大为一个实像、位在目镜的焦面上，然后通 过目镜成像在无限远，供人眼观察。 在一架显微镜上，通常都配有若干个不同倍率的物镜目镜供互换使用。为了保证物镜的互换性，要求不同倍率的显微镜物镜的共轭距离（物平面到像平面的距离）相等。各国生 产的通用显微镜物镜的共轭距离大约为190m m左右，我国规定为195mm。如图16- 1所 示。可见，显微镜物镜的倍率越高，焦距越短。 还有一种被称为“无限筒长”的显微镜物镜，被观察物体通过物镜以后，成像在无限远，在物镜的后面，另有一个固定不变的筒镜透镜，再把像成在目镜的焦面上，如图16-2所示。筒镜透镜的焦距，我国规定为250mm。物镜的倍率按与筒镜透镜的组合倍率计算为： 250 图16 — 2无限筒长显微镜系统
§ 1显微镜物镜的光学特性 一显微镜物镜的倍率 显微镜物镜的倍率是指物镜的垂轴放大率。由于显微镜是实物成实像，因此为负值，但一般用的绝对值代表物镜的倍率。在共轭距L一定的条件下，与物镜的焦距存 在以下关系： 物 2 L (1 ) 对于无限筒长的显微镜的物镜，其焦距与倍率之间的关系为: 250 物 式中，为负值。 无论是有限筒长，还是无限筒长的显微镜的物镜，倍率的绝对值越大，焦距f物越短。 所以，实际上，物镜的倍率决定了物镜的焦距。因此，显微镜物镜的焦距一般比望远镜物镜的焦距短得多。焦距短是显微镜物镜光学特性的一个特点。 二显微镜物镜的数值孔径 数值孔径NA n sinU，是显微镜物镜最主要的光学特性，它决定了物镜的衍射分辨率，根据显微镜物镜衍射分辨率的计算公式： 0.61 NA 公式中，代表显微镜物镜能分辨的最小物点间隔；为光的波长，对目视光学仪器来说， 取平均波长0.0005mm 500nm ；NA为物镜的数值孔径。因此要提高显微镜物镜的 分辨率，必须增大数值孔径NA。 显微镜物镜的倍率、数值孔径NA、显微镜目镜的焦距f目与系统出射光瞳直径D/之 间满足以下关系： / NA NA 250 D f s = 目 式中，目为目镜的视放大率。为了保证人眼观察的主观亮度，出射光瞳直径最好不小于 1mm。在一定的数值孔径下，如果目镜的倍率目越小，就要求物镜有更高的倍率，但是物镜的倍率越高，工作距离越短，这给显微镜的使用造成不方便，因此一般希望尽量提高目 镜的倍率，但目镜由于受到出射光瞳距离的限制，焦距不能太小，通常目镜的最高倍率为 15 ，因此物镜倍率越高，要求物镜的数值孔径越大。数值孔径NA与相对孔径之间近似符合以下关系：
练习使用光学显微镜 蔡清柑 1、教学目标 ①知识目标：正确说明显微镜的结构与功能 ②能力目标：能独立、规范地使用显微镜，能观察到清晰的物像；在认识、使用显微镜的过程中发现问题，并尝试解决问题； ③情感目标：认同显微镜的规范操作方法，养成爱护显微镜的习惯，初步形成实事求是的科学态度。 2、教学重点、难点的分析： ①教学重点显微镜的使用方法。 ②教学难点规范使用显微镜，并观察到物象。 3、课前准备 教师：准备显微镜，并逐个检查（准备两个不同倍数的目镜）；两种标本（写有“上”字的玻片；永久装片），纱布，显微镜的使用课件；课前每班培训几名学生，以便课上帮助教师辅导其他学生。 4、教学程序 4.1导入新课复习显微镜的结构名称及其用途。（让学生指着显微镜说出结构名称及其用途）（展示图片：细胞图）让学生了解细胞非常小（提示图中物象之所以看的很清楚是被放大了百倍以上）而且形状各异。应该要会使用显微镜。 4.2新课过程 1、认识材料和用具引导学生观察实验桌上显微镜、玻片标本、擦镜纸、纱布等。
2、取镜和安放右手握，左手托；略偏左，安目镜。指导学生看书35页及课件展示：取镜和安放。强调安放目镜时，手指不要触摸镜头，对学生进行爱护显微镜的教育。 3、显微镜的构造学生四人一组，看书对照实物回顾显微镜各部分名称。 4、显微镜的使用教师对学生的回答进行鼓励，引出显微镜的使用。介绍两种观察标本： （1）写有“上”字的玻片；（2）永久装片 5、对光要求学生先看书，然后指导学生动手观察。按照先看到一个白亮的视野→放入标本→-看到清晰像的顺序。 （1）低倍物镜对准通光孔。（2）左眼看，右眼睁。（注：两眼都睁开）（3）转动反光镜，看到明亮视野。（注：双手转动反光镜） 6、观察学生边看书或课件展示自学边操作显微镜进行观察。 （1）标本放在载物台上，压住，正对通光孔。 （2）镜筒先下降，直到接近标本。 （3）左眼注视目镜，使镜筒缓缓上升，直到看清物像。 7、强调 ⑴用低倍物镜（4×，即最短的物镜）对准通光孔。 ⑵转动转换器的手法要正确，对学生进行爱护显微镜的教育。 ⑶镜筒先下降后上升，镜筒下降时，眼睛一定要看着物镜，以免压碎标本。 ⑷左眼看目镜，右眼睁开是为了画图。引导学生继续观察。 8、讨论并回答问题： ⑴视野中“上”字是否倒置，其物像比实际大小放大了多少倍？ ⑵若视野中“上”字位于左上方，怎样操作才能将其移至视野中央？ ⑶物像放大倍数越大，视野会越暗还是越亮？ ⑷物像放大倍数越大，视野中看到的细胞数目越多还是越少？
光学显微镜、TEM、SEM成像原理比较 （一）、透射电子显微镜 1、基本原理 在光学显微镜下无法看清小于0.2μm的细微结构，这些结构称为亚显微结构（submicroscopic structures）或超微结构（ultramicroscopic structures；ultrastructures）。要想看清这些结构，就必须选择波长更短的光源，以提高显微镜的分辨率。1932年Ruska发明了以电子束为光源的透射电子显微镜（transmission electron microscope，TEM），电子束的波长要比可见光和紫外光短得多，并且电子束的波长与发射电子束的电压平方根成反比，也就是说电压越高波长越短。 目前TEM的分辨力可达0.2nm。电子显微镜（图2-12）与光学显微镜的成像原理基本一样，所不同的是前者用电子束作光源，用电磁场作透镜。另外，由于电子束的穿透力很弱，因此用于电镜的标本须制成厚度约50nm左右的超薄切片。这种切片需要用超薄切片机（ultramicrotome）制作。电子显微镜的放大倍数最高可达近百万倍、由电子照明系统、电磁透镜成像系统、真空系统、记录系统、电源系统等5部分构成。 表2-2不同光源的波长 名称可见光紫外光X射线α射线电子束 0.1Kv10Kv 波长（nm）390~76013~3900.05~130.005~10.1230.0122 扫描电子显微镜（scanning electron microscope，SEM）于20世纪60年代问世，用来观察标本的表面结构。其工作原理是用一束极细的电子束扫描样品，在样品表面激发出次级电子，次级电子的多少与电子束入射角有关，也就是说与样品的表面结构有关，次级电子由探测体收集，并在那里被闪烁器转变为光信号，再经光电倍增管和放大器转变为电信号来控制荧光屏上电子束的强度，显示出与电子束同步的扫描图像。图像为立体形象，反映了标本的表面结构。为了使标本表面发射出次级电子，标本在固定、脱水后，要喷涂上一层重金属微粒，重金属在电子束的轰击下发出次级电子信号。 目前扫描电镜(SEM)的分辨力为6~10nm，人眼能够区别荧光屏上两个相距0.2mm的光点，则扫描电镜的最大有效放大倍率为0.2mm/10nm=20000X。 电子显微镜技术 目前，电子显微镜技术(electron microscopy)已成为研究机体微细结构的重要手段。常用的有透射电镜(transmission electron microscope，TEM)和扫描电子显微镜 (scanning electron microscope,SEM)。与光镜相比电镜用电子束代替了可见光，用电磁透镜代替了光
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
光学显微镜标准操作规程 1 目的 规范光学显微镜标准操作规程，确保光学显微镜正确使用。 2 授权操作人员 经培训并通过考核的微生物实验室工作人员。 3 原理 当被观察物体置于镜前的焦点稍远处时，物体反射的光线经物镜放大后成一倒立实像位于目镜前焦点附近，再经目镜放大呈倒立虚像位于观察者的明视距离（约250mm）处。 4 工作环境 相对湿度：10% ~ 85%；运行温度：15 ~ 30℃。 5 操作程序 5.1 准备：将光学显微镜放置在采光好的实验台上，避免振动。向上转动粗调螺旋至一定高度后，将载物片放于载物台上。 5.2 调焦与低倍镜观察：将10×低倍物镜对准镜筒，转动粗调螺旋使物镜下降到快接触标本处后，选择平面反光镜的角度，调整聚光器的上下高度和光栅大小，使目视亮度适宜，再用细调螺旋上下调节焦点，使物像清晰。 5.3 高倍镜观察：转换40×高倍镜对准镜筒，一般不需重新调焦，仅调节细螺旋即可看到清晰物像。 5.4 油镜观察：于革兰氏染色处滴加香柏油一小滴，将玻片放在载物台上。使油镜头（100×）对准镜筒，转动粗调螺旋使之降至与玻
片轻轻接触。然后升高聚光镜使其与载物台平齐，将光栅放至最大，选择凹面反光镜调节角度，使射入光线最强。再转动粗调螺旋使物镜上升，待见到标本中物像后，调节细调螺旋使物像清晰，对标本进行顺序观察。 5.5 收镜：显微镜使用完毕，取下载物片，用擦镜纸将油镜头揩干净（必要是可滴一滴清洁液于擦镜纸上）。用绸布擦拭镜身，将物镜转成“八”字形，镜筒、聚光器下降至最低处，反光镜放水平位，以右手握镜臂，左手托镜座，轻轻放入显微镜箱内。 6 维护及保养 光学系统清洁，一般情况下可用洗耳球吹气、小毛刷刷除仪器表面的灰尘。当光学系统有污染时，可用擦镜纸蘸清洁液擦拭，如被尿、便等污染时可用棉签蘸1%氨水擦拭污染区。 7 应急处理 出现不能解决的故障，应及时联系维修人员并通知微生物负责人。 8 注意事项 8.1 要培养良好的操作习惯，使用螺旋时要注意，当对焦时以转动粗调螺旋为主，尽量少用细调螺旋，以延长机械系统的寿命。在转换高倍镜，特别是油镜观察时，切记粗调螺旋只能将镜头上移而不能下移，以免压碎载物片，碰坏镜头。 8.2 显微镜存放的环境条件应防震、防潮、防尘、防日晒、防温差过大。
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。
光学显微镜的使用步骤和维护保养 一、操作步骤和注意事项 （一）正置显微镜 1、安放右手握住镜臂，左手托住镜座，使镜体保持直立。桌面要清洁、平稳，要选择临窗或光线充足的地方。单筒的一般放在左侧，距离桌边3～4厘米处。 2、清洁检查显微镜是否有毛病，是否清洁，镜身机械部分可用干净软布擦拭。透镜要用擦镜纸擦拭，如有胶或粘污，可用少量二甲苯清洁之。 3、对光镜筒升至距载物台1～2厘米处，低倍镜对准通光孔。调节光圈和反光镜，光线强时用平面镜，光线弱时用凹面镜，反光镜要用双手转动。若使用的为带有光源的显微镜，可省去次步骤，但需要调节光亮度的旋钮。 4、安装标本将玻片放在载物台上，注意有盖玻片的一面一定朝上。用弹簧夹将玻片固定，转动平台移动器的旋钮，使要观察的材料对准通光孔中央。 5、调焦调焦时，先旋转粗调焦旋钮慢慢降低镜筒，并从侧面仔细观察，直到物镜贴近玻片标本，然后左眼自目镜观察，左手旋转粗调焦旋钮抬升镜筒，直到看清标本物像时停止，再用细调焦旋钮回调清晰。操作注意：不应在高倍镜下直接调焦；镜筒下降时，应从侧面观察镜筒和标本间的间距；要了解物距的临界值。若使用双筒显微镜，如观察者双眼视度有差异，可靠视度调节圈调节。另外双筒可相对平移以适应操作者两眼间距。 6、观察若使用单筒显微镜，两眼自然张开，左眼观察标本，右眼观察记录及绘图，同时左手调节焦距，使物象清晰并移动标本视野。右手记录、绘图。镜检时应将标本按一定方向移动视野，直至整个标本观察完毕，以便不漏检，不重复。光强的调节：一般情况下，染色标本光线宜强，无色或未染色标本光线宜弱；低倍镜观察光线宜弱，高倍镜观察光线宜强。除调节反光镜或光源灯以外，虹彩光圈的调节也十分重要。 （1）低倍镜观察观察任何标本时，都必须先使用低倍镜，因为其视野大，易发现目标和确定要观察的部位。 （2）高倍镜观察从低倍镜转至高倍时，只需略微调动细调焦旋钮，即可使物像清晰。使用高倍镜时切勿使用粗调焦旋钮，否则易压碎盖玻片并损伤镜头。转动物镜转换器时，不可用手指直接推转物镜，这样容易使物镜的光轴发生偏斜，转换器螺纹受力不均匀而破坏，最后导致转换器就会报废。（3）油镜的观察先用低倍镜及高倍镜将被检物体移至视野中央后，再换油镜观察。油镜观察前，应将显微镜亮度调整至最亮，光圈完全打开。使用油镜时，先在盖玻片上滴加一滴香柏油（镜油），然后降低镜筒并从侧面仔细观察，直到油镜浸入香柏油并贴近玻片标本，然后用目镜观察，并用细调焦旋钮抬升镜筒，直到看清标本的焦段时停止并调节清晰。香柏油滴加要适量。油镜使用完毕后一定要用擦镜纸沾取二甲苯擦去香柏油，并再用干的擦镜纸擦去多余二甲苯。 7、结束操作观察完毕，移去样品，扭转转换器，使镜头V字型偏于两旁，反光镜要竖立，降下镜筒，擦抹干净，并套上镜套。若使用的是带有光源的显微镜，需要调节亮度旋钮将光亮度调至最暗，再关闭电源按钮，以防止下次开机时瞬间过强电流烧坏光源灯。 （二）倒置显微镜倒置显微镜与正置显微镜的主要区别在于物镜位于载物台下方，这样有利于观察时在上方对样品进行一些实时操作。 倒置显微镜操作过程基本与双筒的正置显微镜相似，需注意以下几点：观察时可调节铰链式双目目镜至舒适的位置。组织培养液或水溅到载物台上、物镜上或显微镜镜架上可能会损伤设备。如果溅上后，应该立即从墙上插座拔下电源线，擦去溅出液或水。一定要轻柔转动光强调节钮，不要试图将旋钮转过终点位置。使用后一定要先将灯的强度调至最小再关电源。使用后要旋转三孔转换器，使物镜镜片置于载物台下侧，防止灰尘的沉降。 （三）实体显微镜又称体视显微镜或解剖显微镜。操作步骤基本和双筒正置显微镜类似：取用解剖镜时，移动需用双手，保持稳重。若需连镜箱搬动，应将镜箱锁好，同时镜箱的钥匙必须拔除。镜管上若有防尘罩，应取下并换上目镜及眼罩。将样品置于玻片上或蜡盘中再放到载物盘上待观察。拧开锁紧螺丝，把镜
实验一显微镜的构造及使用方法 一、目的要求 1.了解显微镜的构造、性能及成像原理。 2.掌握显微镜的正确适用及维护方法。 二、实验器材 1.显微镜、纱布、绸布 2.酵母菌示教标本 三、普通光学显微镜简介 微生物的最显著的特点就是个体微小，必须借助显微镜才能观察到它们的个体形态和细胞结构。熟悉显微镜并掌握其操作技术是研究微生物不可缺少的手段。 显微镜可分为电子显微镜和光学显微镜两大类。光学显微镜包括：明视野显微镜、暗视野显微镜、相差显微镜、偏光显微镜、荧光显微镜、立体显微镜等。其中明视野显微镜为最常用普通光学显微镜，其它显微镜都是在此基础上发展而来的，基本结构相同，只是在某些部分作了一些改变。明视野显微镜简称显微镜。 （一）显微镜的构造 普通光学显微镜的构造可以分为机械和光学系统两大部分。 图1-1 显微镜构造 1.目镜 2.镜筒 3. 转换器 4. 物镜 5. 载物台 6. 聚光器 7. 虹彩光圈 8. 聚光镜调节钮9.反光镜10. 底座11. 镜臂12. 标本片移动钮 13. 细调焦旋钮14. 粗调焦旋钮15.电源开关16.光亮调节钮17.光源 1.机械系统： （1）镜座Base：在显微镜的底部，呈马蹄形、长方形、三角形等。 （2）镜臂Arm：连接镜座和镜筒之间的部分，呈圆弧形，作为移动显微镜时的握持部分。 （3）镜筒Tube：位于镜臂上端的空心圆筒，是光线的通道。镜筒的上端可插入接目镜，下面可与转换器相连接。镜筒的长度一般为160mm。显微镜分为直筒式和斜筒式； 有单筒式的，也有双筒式的。 （4）旋转器Nosepiece：位于镜筒下端，是一个可以旋转的圆盘。有3~4个孔，用于安
简单显微镜的设计 教学目的 1、了解显微镜的基本光学系统及放大原理，以及视觉放大率等概念； 2、学会自组搭建简单显微镜的光路，进一步熟悉透镜的成像规律； 3、形成实事求是的科学态度和严谨、细致的工作作风。 重难点 重点：组装简单显微镜光路的设计和调节 难点：1）简单显微镜的放大原理；2）设计光路的调节 教学方法 讲授、讨论、演示相结合 学时 3学时 一、实验简介 显微镜是最常用的助视光学仪器，且常被组合在其他光学仪器中。因此，了解并 掌握它的构造原理和调整方法，了解并掌握其放大率的概念和测量方法，不仅有助于加 深理解透镜的成像规律，也有助于正确使用其他光学仪器。 二、实验目的 1、了解显微镜的基本光学系统及放大原理，以及视觉放大率等概念； 2、学会按一定的原理自行组装仪器的技能及调节光路的方法； 3、学会测量显微镜的视觉放大率。 三、实验原理 （一）、光学仪器的视觉放大率 显微镜被用于观测微小的物体，望远镜被用于观测远处的目标，它们的作用都是 将被观测的物体对人眼的张角（视角）加以放大。显然，同一物体对人眼所张的视角与 物体离人眼的距离有关。在一般照明条件下，正常人的眼睛能分辨在明视距离处相距为 0.05～0.07mm 的两点。此时，这两点对人眼所张的视角约为/1，称为最小分辨角。当 微小物体（或远处物体）对人眼所张视角小于此最小分辨角时，人眼将无法分辨，因而 需借助光学仪器（如放大镜、显微镜、望远镜等）来增大物体对人眼所张的视角。这是 助视光学仪器的基本工作原理，它们的放大能力可用视觉放大率Γ表示，其定义为 w w tan tan / =Γ （1） 式中，w 为明视距离处物体对眼睛所张的视角，/w 为通过光学仪器观察时在明视距离
实验一普通光学显微镜的构造和使用 一、目的要求 1.掌握普通光学显微镜的基本构造、使用方法、保护要点。 2.掌握普通光学显微镜油浸系的原理。 3.使用油镜观察几种细菌的基本形态。 二、显微镜的基本构造 显微镜由机械装置和光学系统两大部分组成（图1-1）。 光学显微镜的构造(图1-1) 1. 物镜转换器 2. 接物镜 3.游标卡尺 4.载物台 5.聚光器 6. 彩虹光阑 7.光源 8. 镜座 9. 电源开关 10. 光源滑动变阻器 11. 粗调螺旋 12. 微调螺旋 13. 镜臂 14.镜筒 15.目镜 16.标本移动螺旋 1．机械装置 镜座（base）和镜臂（arm）镜座位于显微镜底部，呈马蹄形，它支持全镜。镜臂有固定式和活动式两种，活动式的镜臂可改变角度。镜臂支持镜筒。 镜筒（body tube）是由金属制成的圆筒，上接目镜，下接转换器。镜筒有单筒和双筒两种，单筒又可分为直立式和后倾式两种。而双筒则都是倾斜式的，倾斜式镜筒倾斜45°。双筒中的一个目镜有屈光度调节装置，以备在两眼视力不同的情况下调节使用。
转换器（no sepiece）为两个金属碟所合成的一个转盘，其上装3—4个物镜，可使每个物镜通过镜筒与目镜构成一个放大系统。 载物台（stage）又称镜台，为方形或圆形的盘，用以载放被检物体，中心有一个通光孔。在载物台上有的装有两个金属压夹称标本夹，用以固定标本；有的装有标本推动器，将标本固定后，能向前后左右推动。有的推动器上还有刻度，能确定标本的位置，便于找到变换的视野。 调焦装置是调节物镜和标本间距离的机件，有粗动螺旋（coarse adjustment）即粗调节器和微动螺旋（fine adjustment）即细调节器，利用它们使镜筒或镜台上下移动，当物体在物镜和目镜焦点上时，则得到清晰的图像。2．光学系统 物镜（objective）物镜安装在镜筒下端的转换器上，因接近被观察的物体，故又称接物镜。其作用是将物体作第一次放大，是决定成像质量和分辨能力的重要部件。物镜上通常标有数值孔径、放大倍数、镜筒长度、焦距等主要参数。如：NA0．30；10×；160/0．17；16mm。其中“NA0．30”表示数值孔径（numerical aperture，简写为NA），“10×”表示放大倍数，“160/0．17”分别表示镜筒长度和所需盖玻片厚度（mm），16mm表示焦距。 目镜（ocular lens）装于镜筒上端，由两块透镜组成。镜把物镜造成的像再次放大，不增加分辨力，上面一般标有7×、10×、15×等放大倍数，可根据需要选用。一般可按与物镜放大倍数的乘积为物镜数值孔径的500—700倍，最大也不能超过1000倍的选择。目镜的放大倍数过大，反而影响观察效果。 聚光器（condenser）光源射出的光线通过聚光器汇聚成光锥照射标本，增强照明度和造成适宜的光锥角度，提高物镜的分辨力。聚光器由聚光镜和虹彩光圈（iris diaphragm）组成，聚光镜由透镜组成，其数值孔径可大于1，当使用大于1的聚光镜时，需在聚光镜和载玻片之间加香柏油，否则只能达到1．0。虹彩光圈由簿金属片组成，中心形成圆孔，推动把手可随意调整透进光的强弱。调节聚光镜的高度和虹彩光圈的大小，可得到适当的光照和清晰的图像。 光源（light source）较新式的显微镜其光源通常是安装在显微镜的镜座内，通过按钮开关来控制；老式的显微镜大多是采用附着在镜臂上的反光镜，反光镜是一个两面镜子，一面是平面，另一面是凹面。在使用低倍和高倍镜观察时，用平面反光镜；使用油镜或光线弱时可用凹面反光镜。 滤光片（filter）可见光是各种颜色的光组成的，不同颜色的光线波长不同。如只需某一波长的光线时，就要用滤光片。选用适当的滤光片，可以提高分辨力，增加影像的反差和清晰度。滤光片有紫、青、蓝、绿、黄、橙、红等各种颜色的，分别透过不同波长的可见光，可根据标本本身的颜色，在聚光器下加相应的滤光片。 三、油镜物镜的基本原理 微生物学研究用的显微镜的物镜通常有低倍物镜（16mm，10×）、高倍物镜（4mm，40—45×）和油镜（1．8 mm，95—100×）三种。油镜通常标有黑圈或红圈，也有的以“OI（oil immer-sion）字样表示，它是三者中放大倍数最大的。根据使用不同放大倍数的目镜，可使被检物体放大1000—2 000多倍。从图Ⅲ-3中可看出油镜的焦距和工作距离（标本在焦点上看得最清晰时，物镜与样品之间的距离）最短，光圈则开得最大，因此，在使用油镜观察时，镜头离标本十分近，需特别小心。
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