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金相显微镜的成象原理和视放大率

一个物体,离眼睛远,视角就小,网膜上的象也小;离眼睛近,视角就大,网膜上的象也大。但是物体也不能离眼晴太近,因为太近就会超出眼睛的调节能力,不能在网膜上成象,也就看不清物体了。要看清象金相组织这样的渺小物体,单个放大镜也帮不了忙,因为它的视角放大率很有限,并且不能打消各种象差。因此,要得到较高的视角放大率,就要利用复杂的组合光学系统,这就是显微镜。下面介绍显微镜的工作原理。

前文回想:为什么单镜片的放大镜放大倍数不会超过10倍?

一个物体,离眼睛远,视角就小,网膜上的象也小;离眼睛近,视角就大,网膜上的象也大。但是物体也不能离眼晴太近,因为太近就会超出眼睛的调节能力,不能在网膜上成象,也就看不清物体了。要看清象金相组织这样的渺小物体,单个放大镜也帮不了忙,因为它的视角放大率很有限,并且不能打消各种象差。因此,要得到较高的视角放大率,就要利用复杂的组合光学系统,这就是显微镜。下面介绍显微镜的工作原理。

(1)显微镜的成象原理

显微镜的成象系统重要是物镜系统和目镜系统。为了校订象差,目镜和物镜都是由两个或多个透镜组成的。为了便于讨论成象的基础原理,可以不考虑物镜、目镜的实际结构,而分辨用两个凸透镜来代替它进行讨沦。显微镜的成象原理见图2—21。物体Y1放在物方焦点F外侧,物体的光线经过物镜成一放大倒立实象Y2于目镜物方焦点F目内侧,对目镜来说Y2是目镜的物。目镜的作用如同放大镜一样,将Y2再一次放大成一虚象Y3在明视距离处(第二次放大)。

这个第二次放大得象Y3相对原物Y1来说是倒立的。人眼通过显微镜视察时,看到得就是两次放大后的象Y3,象Y3又称为眼睛的物,最后成象Y'0于网膜上.象Y3对人眼得视角为ω0,比用肉眼直接对物体Y2得视角ω要大许多倍.这就是显微镜能看清微笑物体得道理。

(2) 显微镜得视放大率

由图2-21及公式(2-25)可得,显微镜的视放大率Γ为:

上式中Y2/Y1项刚好式物镜的垂轴放大率β250/f'目项刚好式目镜的视放大率γ(见公式2-16),因此,显微镜的视放大率可写为

Γ = βγ    (2-18)

公式(2-18)表明,显微镜的视放大率Γ等于物镜的垂轴放大率β和目镜的视放大率γ的乘积。金相显微镜的物镜和目镜各由数只组成一套,用不同放大倍数的物镜、目镜组合,能得到显微镜的许多种放大率,例如VMS2000M金相显微镜的放大倍数就可能由表2-1的九种数值


(3)物镜、目镜调换的齐焦恳求

为了使显微镜的放大倍数变换简便,常把几只不同倍数的物镜装再物镜转换器上,转动转换器就能方便地选用不同倍数的物镜。目镜是插入式的,调换甚为方便。

直筒式显微镜中,卸下物镜筒和目镜筒后所剩下的镜筒长度,即物镜支承面和目镜支承面之间的距离称为显微镜的机械筒长,见图2-22.显微镜机械筒长分为有限和任意两种。有限机械筒长的数值各国都有自己规定,一般再160~190毫米领域之内,我国规定为160毫米。物镜和目镜的相对地位应当使显微镜满足齐焦恳求;再显微镜利用过程中,调换物镜或目镜时不需要重新调焦就基础上能看明确试样;此外,调换物镜后能使试样上被视察目标仍然保持再视场中心。

物镜外壳上往往标出160/0160/—160/0.17……等字样,这些数字是表现机械简长和盖玻片厚度的。金相显微镜物镜都不用盖玻片,所以VMS2000M型金相显微镜物镜上用“—”表现,但国外有些厂的产品也有用“—”表现可用或不用盖玻片的。

国产立式及大型卧式金相显微镜是按任意机械筒长设计的。它们的特点是试样表面和物镜物方焦面重合,使物体的光线经过物镜后以平行光出射,成象在无穷远见,也就是说物镜的共轭距(物、象之间的距离)为任意大。为了使物镜成在无穷远处的象也能用目镜视察到,在光路中都参加补贴透镜,使物镜成在无穷远处的象,重新落在目镜的物方焦点F目内侧为眼睛所视察,见图2—23所示。因此在物镜以平行光出射到补贴透镜那一段光路中,根据需要转变筒长,都不会影响成象情况,这就给光学设计机械结构的布局带来很慷慨便。物境外壳上往往标出∞/0∞/-等字样,表现物镜的共轭距离为无穷大(即任意机械筒长),“0”、“—”……的意思和有限机械筒长中规定的一样。物镜共轭距离为无穷大时,补贴透镜焦距常定位250毫米,因此共轭距离为无穷大时物镜(包含补贴透镜在内)的垂轴放大率为250/f'物f'物PK10牛牛投注表现物镜象方焦距(毫米)。

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