显微镜
显微镜一般分为：光学显微镜、电子显微镜、探针显微镜
1.光学显微镜：
现代普通光学显微镜利用目镜和物镜两组透镜系统来放大成像，故又常被称为复式显微镜。它们由机械装置和光学系统两大部分组成。结构为：目镜，镜筒，转换器，物镜，载物台，通光孔，遮光器，压片夹，反光镜，镜座，粗准焦螺旋， 细准焦螺旋，
镜臂，镜柱，
图1-1-1 是显微镜的基本组成单位，主要是保证光学系统的准确配制和灵活调控，在一般情况下是固定不变的。而光学系统由物镜、目镜、聚光器等组成，直接影响着显微镜的性能，是显微镜的核心。一般的显微镜都可配置多种可互换的光学组件，通过这些组件的变换可改变显微镜的功能，如明视野、暗视野、相差等。
光学显微镜的原理：
当一束平行于光轴的光线通过凸透镜后相交于一点，这个点称\焦点\，通过交点并垂直光轴的平面，称\焦平面\。焦点有两个，在物方空间的焦点，称\物方焦点\，该处的焦平面，称\物方焦平面\；反之，在象方空间的焦点，称\象方焦点\，该处的焦平面，称\象方焦平面\。 1. 当物体位于透镜物方二倍焦距以外时，则在象方二倍焦距以内、焦点以外形成缩小的倒立实象；
2. 当物体位于透镜物方二倍焦距上时，则在象方二倍焦距上形成同样大小的倒立实象； 3. 当物体位于透镜物方二倍焦距以内，焦点以外时，则在象方二倍焦距以外形成放大的倒立实象；
4. 当物体位于透镜物方焦点上时，则象方不能成象；
5. 当物体位于透镜物方焦点以内时，则象方也无象的形成，而在透镜物方的同侧比物体远的位置形成放大的直立虚象。
这是凸透镜成像的基本原理，把物镜与管镜合称为物镜，将这两种镜片看做一组组合透镜，就可以得到如图的简化光路图
即，物体AB位于透镜物方二倍焦距以内，焦点以外，在象方二倍焦距以外形成了放大的倒立实象A1B1
而这个实像落在了目镜的焦点以内，就在物体的同侧形成了一个放大的“正立”的虚像，因为目镜放大的并不是物体而是由物镜放大后的倒立实像，因此我们得到的L ⅡⅠA就是相对与原物体的倒立放大的虚
B1F1F2B2像。
?O2BO1
A1
A2d 显微镜对物体的放大，实际上就是对
人观察物体时视角的放大，因此显微镜的放大率取决于对视角的放大率 图1-1-2
f如果有一台显微镜，物镜焦距为1，
目镜焦距为f2，镜筒长L，若最后的像成在离目镜d处，试证明显微镜的放大率
m?Ldf1f2。
显微镜的光路如图1-1-2所示，AB经物镜Ⅰ成一放大实像A1B1，物镜的长度放大率
m1?A1B1B1O1?ABBO1
因f1、f2相对L都较小。而且B很靠近F1，所以
B1O1?L，BO1?f
即 m1?L/f1
A1B1位于目镜Ⅱ的焦点内，经目镜成一放大的虚像A2B2（通常让A2B2成在观察者的明视距离d上）。因为都是近轴光线，所以此时观察者从目镜中看到A2B2的视角β为
??tan??
A2B2A1B1A1B1??dB1O2f2
若观察者不用显微镜，直接观看AB的视角α为
??tan??ABd
则显微镜的放大率m
m?
?A1B1dLd????f2ABf1f2
不难看出目镜的长度放大率为 m2?d/f2 所以有 m?m1m2
显微镜的重要光学技术参数
显微镜的光学技术参数包括：数值孔径、分辨率、放大率、焦深、视场宽度、覆盖
差、工作距离等等。这些参数并不都是越高越好，它们之间是相互联系又相互制约的，在使用时，应根据镜检的目的和实际情况来协调参数间的关系，但应以保证分辨率为准。
1． 数值孔径
数值孔径简写NA，数值孔径是物镜和聚光镜的主要技术参数，是判断两者（尤其对物镜而言）性能高低的重要标志。其数值的大小，分别标刻在物镜和聚光镜的外壳上。
数值孔径（NA）是物镜前透镜与被检物体之间介质的折射率（n）和孔径角（u）半数的正弦之乘积。用公式表示如下：NA=nsinu/2
孔径角又称\镜口角\，是物镜光轴上的物体点与物镜前透镜的有效直径所形成的角度。孔径角越大，进入物镜的光通亮就越大，它与物镜的有效直径成正比，与焦点的距离成反比。 显微镜观察时，若想增大NA值，孔径角是无法增大的，唯一的办法是增大介质的折射率n值。基于这一原理，就产生了水浸物镜和油浸物镜，因介质的折射率n值大于1，NA值就能大于1。
数值孔径最大值为1.4，这个数值在理论上和技术上都达到了极限。目前，有用折射率高的溴萘作介质，溴萘的折射率为1.66,所以NA值可大于1.4。
这里必须指出，为了充分发挥物镜数值孔径的作用，在观察时，聚光镜的NA值应等于或略大于物镜的NA值。
数值孔径与其他技术参数有着密切的关系，它几乎决定和影响着其他各项技术参数。它与分辨率成正比，与放大率成正比，与焦深成反比，NA值增大，视场宽度与工作距离都会相应地变小。 2． 分辨率
显微镜的分辨率是指能被显微镜清晰区分的两个物点的最小间距，又称\鉴别率\。其计
算公式是σ=λ/NA
式中σ为最小分辨距离；λ为光线的波长；NA为物镜的数值孔径。可见物镜的分辨率是由物镜的NA值与照明光源的波长两个因素决定。NA值越大，照明光线波长越短，则σ值越小，分辨率就越高。
要提高分辨率，即减小σ值，可采取以下措施 （1） 降低波长λ值，使用短波长光源。
（2） 增大介质n值以提高NA值（NA=nsinu/2）。 （3） 增大孔径角u值以提高NA值。 （4） 增加明暗反差。
3． 放大率和有效放大率
由于经过物镜和目镜的两次放大，所以显微镜总的放大率Γ应该是物镜放大率β和目镜放大率Γ1的乘积： Γ=βΓ1
显然，和放大镜相比，显微镜可以具有高得多的放大率，并且通过调换不同放大率的物镜和目镜，能够方便地改变显微镜的放大率。 放大率也是显微镜的重要参数，但也不能盲目相信放大率越高越好。显微镜放大倍率的极限即有效放大倍率。
分辨率和放大倍率是两个不同的但又互有联系的概念。有关系式：500NA<Γ<1000NA 当选用的物镜数值孔径不够大，即分辨率不够高时，显微镜不能分清物体的微细结构，此时即使过度地增大放大倍率，得到的也只能是一个轮廓虽大但细节不清的图像，称为无效放大倍率。反之如果分辨率已满足要求而放大倍率不足，则显微镜虽已具备分辨的能力，但因图像太小而仍然不能被人眼清晰视见。所以为了充分发挥显微镜的分辨能力，应使数值孔径与显微镜总放大倍率合理匹配。
4． 焦深
焦深为焦点深度的简称，即在使用显微镜时，当焦点对准某一物体时，不仅位于该点平面上的各点都可以看清楚，而且在此平面的上下一定厚度内，也能看得清楚，这个清楚部分的厚度就是焦深。焦深大, 可以看到被检物体的全层，而焦深小，则只能看到被检物体的一薄层，焦深与其他技术参数有以下关系：
（1） 焦深与总放大倍数及物镜的数值孔径成反比。 （2） 焦深大，分辨率降低。 由于低倍物镜的景深较大，所以在低倍物镜照相时造成困难。在显微照相时将详细介绍。
5． 视场直径（Field Of View） 观察显微镜时，所看到的明亮的圆形范围叫视场，它的大小是由目镜里的视场光阑决定的。
视场直径也称视场宽度，是指在显微镜下看到的圆形视场内所能容纳被检物体的实际范围。视场直径愈大，愈便于观察。 有公式 F=FN/β
式中F: 视场直径，FN：视场数（Field Number, 简写为FN，标刻在目镜的镜筒外侧），β:物镜放大率。 由公式可看出：
（1） 视场直径与视场数成正比。
