显微镜与望远镜的种类用途分辨本领放大率Word下载.docx

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各种元件的性能说明

（1）相位板使直接光的相位移动90°

，并且吸收减弱光的强度，在物镜后焦平面的适当位置装置相位板，相位板必须确保亮度，为使衍射光的影响少一些，相位板做成环形状。

（2）相位环（环状光圈）是根据每种物镜的倍率，而有大小不同，可用转盘器更换。

（3）单色滤光镜系用中心波长546nm（毫微米）的绿色滤光镜。

通常是用单色滤光镜入观察。

相位板用特定的波长，移动90°

看直接光的相位。

当需要特定波长时，必须选择适当的滤光镜，滤光镜插入后对比度就提高。

此外，相位环形缝的中心，必须调整到正确方位后方能操作，对中望远镜就是起这个作用部件。

3、荧光显微镜

在萤光显微镜上，必须在标本的照明光中，选择出特定波长的激发光，以产生荧光，然后必须在激发光和荧光混合的光线中，单把荧光分离出来以供观察。

因此，在选择特定波长中，滤光镜系统，成为极其重要的角色。

荧光显微镜原理：

（A）光源：

光源辐射出各种波长的光（以紫外至红外）。

（B）激励滤光源：

透过能使标本产生萤光的特定波长的光，同时阻挡对激发萤光无用的光。

（C）荧光标本：

一般用荧光色素染色。

（D）阻挡滤光镜：

阻挡掉没有被标本吸收的激发光有选择地透射荧光，在荧光中也有部分波长被选择透过。

　以紫外线为光源，使被照射的物体发出荧光的显微镜。

电子显微镜是在1931年在德国柏林由克诺尔和哈罗斯卡首先装配完成的。

这种显微镜用高速电子束代替光束。

由于电子流的波长比光波短得多，所以电子显微镜的放大倍数可达80万倍，分辨的最小极限达0.2纳米。

1963年开始使用的扫描电子显微镜更可使人看到物体表面的微小结构。

4、超声波显微镜

超声波扫描显微镜的特点在于能够精确的反映出声波和微小样品的弹性介质之间的相互作用，并对从样品内部反馈回来的信号进行分析！

图像上（C-Scan）的每一个象素对应着从样品内某一特定深度的一个二维空间坐标点上的信号反馈，具有良好聚焦功能的Z.A传感器同时能够发射和接收声波信号。

一副完整的图像就是这样逐点逐行对样品扫描而成的。

反射回来的超声波被附加了一个正的或负的振幅，这样就可以用信号传输的时间反映样品的深度。

用户屏幕上的数字波形展示出接收到的反馈信息（A-Scan）。

设置相应的门电路，用这种定量的时间差测量（反馈时间显示），就可以选择您所要观察的样品深度。

5、解剖显微镜

解剖显微镜，又被称为实体显微镜、体视显微镜或立体显微镜，是为了不同的工作需求所设计的显微镜。

利用解剖显微镜观察时，进入两眼的光各来自一个独立的路径，这两个路径只夹一个小小的角度，因此在观察时，样品可以呈现立体的样貌。

解剖显微镜的光路设计有两种：

TheGreenoughConcept和TheTelescopeConcept。

解剖显微镜常常用在一些固体样本的表面观察，或是解剖、钟表制作和小电路板检查等工作上。

6、共聚焦显微镜

从一个点光源发射的探测光通过透镜聚焦到被观测物体上，如果物体恰在焦点上，那么反射光通过原透镜应当汇聚回到光源，这就是所谓的共聚焦，简称共焦。

激光扫描共聚焦显微镜[ConfocalLaserScanningMicroscope（CLSM或LSCM）]在反射光的光路上加上了一块半反半透镜（dichroicmirror），将已经通过透镜的反射光折向其它方向，在其焦点上有一个带有针孔（Pinhole），小孔就位于焦点处，挡板后面是一个光电倍增管（photomultipliertube，PMT）。

可以想像，探测光焦点前后的反射光通过这一套共焦系统，必不能聚焦到小孔上，会被挡板挡住。

于是光度计测量的就是焦点处的反射光强度。

其意义是：

通过移动透镜系统可以对一个半透明的物体进行三维扫描。

7、金相显微镜

金相显微镜主要用于鉴定和分析金属内部结构组织，它是金属学研究金相的重要仪器，是工业部门鉴定产品质量的关键设备，该仪器配用摄像装置，可摄取金相图谱，并对图谱进行测量分析，对图象进行编辑、输出、存储、管理等功能。

国内厂家较多，历史悠久。

二、电子显微镜：

现在电子显微镜最大放大倍率超过1500万倍，而光学显微镜的最大放大倍率约为2000倍，所以通过电子显微镜就能直接观察到某些重金属的原子和晶体中排列整齐的原子点阵。

电子显微镜的分辨本领虽已远胜于光学显微镜，但电子显微镜因需在真空条件下工作，所以很难观察活的生物，而且电子束的照射也会使生物样品受到辐照损伤。

其他的问题，如电子枪亮度和电子透镜质量的提高等问题也有待继续研究。

场发射扫描电子显微镜

主要用途：

该仪器具有超高分辨率，能做各种固态样品表面形貌的二次电子象、反射电子象观察及图像处理。

具有高性能x射线能谱仪，能同时进行样品表层的微区点线面元素的定性、半定量及定量分析，具有形貌、化学组分综合分析能力。

仪器类别：

03040702/仪器仪表/光学仪器/电子光学及离子光学仪器

指标信息：

二次电子象分辨率：

1.5nm加速电压：

0～30kV放大倍数：

10-50万倍连续可调工作距离：

5～35mm连续可调倾斜：

-5°

～45°

x射线能谱仪：

分辨率：

133eV分析范围：

B-U

附件信息：

镀金镀炭仪ISIS图像处理系统背散射探头

场发射扫描电镜，由于分辨率高，为纳米材料的研究提供了可靠的实验手段。

另外，对半导体材料和绝缘体，都能得到满意的图像，对超导薄膜，磁性材料，分子束外延生长的薄膜材料，半导体材料进行了形貌观察，并对多种材料进行了微区成份分析，均能得到满意的结果

显微镜用途：

∙物质成分分析。

∙矿物质分析。

∙分子、中子、原子…等分析。

∙细胞、基因…等分析。

∙细菌、病毒分析。

∙金相分析

∙集成电路生产中各种检测。

∙电子器件检测，如晶振、连接器、液晶屏扽。

分辨本领：

它的观察对象是细小的近物，故通常以最小分辨距离δym直接标志它的分辨本领。

根据瑞利判据以及爱里斑的半角宽度公式，并考虑到显微镜工作在齐明点，可以导出显微镜的最小分辨距离公式为

式中n为物方折射率，uo为物光束的孔径角，λo为真空波长,乘积nsinuo称为数值孔径,用N.A.表示。

作为一种数量级的估算，数值孔径最大不超过N.A.≈n≈1.5（油浸镜头），故δym有个限度

δym≥0.4λo,

在可见光波段,δym≥0.2μm。

为了充分发挥显微镜的分辨能力,应将δym放大到足以使眼睛可分辨的距离δye≈δθe×

25cm≈0.075mm，由此估算光学显微镜的横向线放大率v≈δye/δym≈400倍。

当然过高的放大率也没有必要,此时仪器仍然无法分辨δym以下的细节。

这个与分辨本领相匹配的放大率称为显微镜的正常放大率或有效放大率。

设计时一般选用放大率稍大于正常放大率，光学显微镜的放大率不超过1000倍。

进一步提高显微镜分辨本领的惟一途径是缩短波长。

近代电子显微镜利用电子束的波动性经“磁透镜”成像，电子束的波长很短（取决于加速电压）,可达┱量级，不过电子束的孔径角也小（不到10°

），其结果可使电子显微镜的分辨本领比光学显微镜的高几个数量级，相应的放大率可达数万倍至百万倍，能显示蛋白质分子结构。

显微镜放大率：

显微镜包括两组透镜——物镜和目镜。

显微镜的的放大倍数主要通过物镜来保证，物镜的最高放大倍数可达100倍，目镜的放大倍数可达25倍。

物镜的放大倍数可由下式得出：

M物=L/F1

式中：

L——显微镜的光学筒长度（即物镜后焦点与目镜前焦点的距离）；

F1——物镜焦距。

而A′B′再经目镜放大后的放大倍数则可由以下公式计算：

M目=D/F2

D——人眼明视距离（250mm）；

F2——目镜焦距。

显微镜的总放大倍数应为物镜与目镜放大倍数的乘积，即：

M总=M物×

M目=250L/F1*F2

在使用中如选用另一台显微镜的物镜时，其机械镜筒长度必须相同，这时倍数才有效。

否则，显微镜的放大倍数应予以修正，应为：

M=M物×

M目×

C

C——为修正系数。

修正系数可用物镜测微尺和目镜测微尺度量出来。

放大倍数用符号“×

”表示，例如物镜的放大倍数为25×

，目镜的放大倍数为10×

，则显微镜的放大倍数为25×

10=250×

。

放大倍数均分别标注在物镜与目镜的镜筒上。

在使用显微镜观察物体时，应根据其组织的粗细情况，选择适当的放大倍数。

以细节部分观察得清晰为准，盲目追求过高的放大倍数，会带来许多缺陷。

因为放大倍数与透镜的焦距有关，放大倍数越大，焦距必须越小，同时所看到物体的区域也越小。

需要注意的是有效放大倍数问题。

物镜的数值孔径决定了显微镜有效放大倍数。

有效放大倍数，就是人眼能够分辨的“人眼鉴别率”d′与物镜的鉴别率d间的比值，即不使人眼看到假像的最小放大倍数：

M=d′/d=2d′NA/λ

人眼鉴别率d′一般在0.15~0.30mm之间，若分别用d′=0.15mm和d′=0.30mm代入上式：

Mmin=2´

0.15（NA）/5500´

10-7=500（NA）

Mmax=2´

0.30（NA）/5500´

10-7=1000（NA）

Mmin~Mmax之间的放大倍数范围就是显微镜的有效放大倍数。

对于显微镜相时的有效放大倍数的估算，则应将人眼的分辨能力d′用底片的分辨能力d〞代替。

一般底片的分辨能力d〞约为0.030mm左右，所以照相时的有效放大倍数M′为：

M′=d〞/d=2d〞（NA）/λ=2×

0.030（NA）/5500×

10-7=120（NA）

如果考虑到由底片印出相片，人眼观察相片时的分辨能力为0.15mm，则M′应改为M〞：

M〞=2*0.15（N*A）/5500´

所以照相时的有效放大倍数在M′~M〞之间，它比观察时的有效放大倍数小。

这就是说，如果用45×

/0.63的物镜照相，那么它的最大有效放大倍数为500×

0.63=300倍左右，所选用的照相目镜应为300/45=6~7倍，放大倍数应在300倍以下。

这比观察的最大有效放大倍数（630倍）要小。

望远镜

望远镜是一种利用凹透镜和凸透镜观测遥远物体的光学仪器。

利用通过透镜的光线折射或光线被凹镜反射使之进入小孔并会聚成像，再经过一个放大目镜而被看到。

又称“千里镜”。

望远镜的第一个作用是放大远处物体的张角，使人眼能看清角距更小的细节。

望远镜第二个作用是把物镜收集到的比瞳孔直径（最大8毫米）粗得多的光束，送入人眼，使观测者能看到原来看不到的暗弱物体。

1608年荷兰人汉斯·

利伯希发明了第一部望远镜。

1609年意大利佛罗伦萨人伽利略·

伽利雷发明了40倍双镜望远镜，这是第一部投入科学应用的实用望远镜。

望远镜的分类：

1、折射望远镜：

折射式望远镜，是用透镜作物镜的望远镜。

分为两种类型：

由凹透镜作目镜的称伽利略望远镜；

由凸透镜作目镜的称开普勒望远镜。

开普勒式望远镜的基本原理是首先远处的光线进入物镜的凸透镜，第1次成倒立、缩小的实像，相当于照相机；

然后这个实像进入目镜的凸透镜，第2次成正立、放大的虚像，这相当于放大镜。

因单透镜物镜色差和球差都相当严重，现代的折射望远镜常用两块或两块以上的透镜组作物镜。

其中以双透镜物镜（普通消色差望远镜）应用最普遍。

它由相距很近的一块冕牌玻璃制成的凸透镜和一块火石玻璃制成的凹透镜组成，对两个特定的波长完全消除位置色差，对其余波长的位置色差也可相应减弱。

在满足一定设计条件时，还可消去部分球差和彗差。

由于剩余色差和其他像差的影响，双透镜物镜的相对口径较小，一般为1/15-1/20，很少大于1/7，可用视场也不大。

口径小于8厘米的双透镜物镜可将两块透镜胶合在一起，称双胶合物镜，留有一定间隙未胶合的称双分离物镜。

为了增大相对口径和视场，可采用多透镜物镜组。

对于伽利略望远镜来说，结构非常简单，光能损失少。

镜筒短，很轻便。

而且成正像，但倍数小视野窄，一般用于观剧镜和玩具望远镜。

对于开普勒望远镜来说，需要在物镜后面添加棱镜组或透镜组来转像，使眼睛观察到的是正像。

一般的折射望远镜都是采用开普勒结构。

由于折射望远镜的成像质量在同样口径下比反射望远镜好，视场大，使用方便，易于维护，中小型天文望远镜及许多专用仪器多采用折射系统，但大型折射望远镜制造起来比反射望远镜困难得多，因为冶炼大口径的优质透镜非常困难，且存在玻璃对光线的吸收问题，并且主镜镜片会因为重力而发生形变，造成光学质量不佳，所以大口径望远镜都采用反射式。

伽利略望远镜

物镜是会聚透镜而目镜是发散透镜的望远镜。

光线经过物镜折射所成的实像在目镜的后方（靠近人目的后方）焦点上，这像对目镜是一个虚像，因此经它折射后成一放大的正立虚像。

伽利略望远镜的放大率等于物镜焦距与目镜焦距的比值。

其优点是镜筒短而能成正像，但它的视野比较小。

把两个放大倍数不高的伽利略望远镜并列一起、中间用一个螺栓钮可以同时调节其清晰程度的装置，称为“观剧镜”；

因携带方便，常用以观看表演等。

伽利略发明的望远镜在人类认识自然的历史中占有重要地位。

它由一个凹透镜（目镜）和一个凸透镜（物镜）构成。

其优点是结构简单，能直接成正像。

开普勒望远镜

原理由两个凸透镜构成。

由于两者之间有一个实像，可方便的安装分划板，并且各种性能优良，所以军用望远镜，小型天文望远镜等专业级的望远镜都采用此种结构。

但这种结构成像是倒立的，所以要在中间增加正像系统。

正像系统分为两类：

棱镜正像系统和透镜正像系统。

我们常见的前宽后窄的典型双筒望远镜既采用了双直角棱望远镜镜正像系统。

这种系统的优点是在正像的同时将光轴两次折叠，从而大大减小了望远镜的体积和重量。

透镜正像系统采用一组复杂的透镜来将像倒转，成本较高，但俄罗斯20×

50三节伸缩古典型单筒望远镜既采用设计精良的透镜正像系统。

2、反射望远镜

是用凹面反射镜作物镜的望远镜。

可分为牛顿望远镜，卡塞格林望远镜等几种类型。

但为了减小其它像差的影响，可用视场较小。

对制造反射镜的材料只要求膨胀系数较小、应力小和便于磨制。

磨好的反射镜一般在表面镀一层铝膜，铝膜在2000-9000埃波段范围的反射率都大于80%，因而除光学波段外，反射望远镜还适于对近红外和近紫外波段进行研究。

反射望远镜的相对口径可以做得较大，主焦点式反射望远镜的相对口径约为1/5-1/2.5，甚至更大，而且除牛顿望远镜外，镜筒的长度比系统的焦距要短得多，加上主镜只有一个表面需要加工，这就大大降低了造价和制造的困难，因此口径大于1.34米的光学望远镜全部是反射望远镜。

一架较大口径的反射望远镜，通过变换不同的副镜，可获得主焦点系统（或牛顿系统）、卡塞格林系统和折轴系统。

这样，一架望远镜便可获得几种不同的相对口径和视场。

反射望远镜主要用于天体物理方面的工作。

3、折反射望远镜

是在球面反射镜的基础上，再加入用于校正像差的折射元件，可以避免困难的大型非球面加工，又能获得良好的像质量。

比较著名的有施密特望远镜

它在球面反射镜的球心位置处放置一施密特校正板。

它是一个面是平面，另一个面是轻度变形的非球面，使光束的中心部分略有会聚，而外围部分略有发散，正好矫正球差和彗差。

还有一种马克苏托夫望远镜

在球面反射镜前面加一个弯月型透镜，选择合适的弯月透镜的参数和位置，可以同时校正球差和彗差。

及这两种望远镜的衍生型，如超施密特望远镜，贝克―努恩照相机等。

在折反射望远镜中，由反射镜成像，折射镜用于校正像差。

它的特点是相对口径很大（甚至可大于1），光力强，视场广阔，像质优良。

适于巡天摄影和观测星云、彗星、流星等天体。

小型目视望远镜若采用折反射卡塞格林系统，镜筒可非常短小。

4、射电望远镜

探测天体射电辐射的基本设备。

可以测量天体射电的强度、频谱及偏振等量。

通常，由天线、接收机和终端设备3部分构成。

天线收集天体的射电辐射，接收机将这些信号加工、转化成可供记录、显示的形式，终端设备把信号记录下来，并按特定的要求进行某些处理然后显示出来。

表征射电望远镜性能的基本指标是空间分辨率和灵敏度，前者反映区分两个天球上彼此靠近的射电点源的能力，后者反映探测微弱射电源的能力。

射电望远镜通常要求具有高空间分辨率和高灵敏度。

根据天线总体结构的不同，射电望远镜可分为连续孔径和非连续孔径两大类，前者的主要代表是采用单盘抛物面天线的经典式射电望远镜，后者是以干涉技术为基础的各种组合天线系统。

20世纪60年代产生了两种新型的非连续孔径射电望远镜——甚长基线干涉仪和综合孔径射电望远镜，前者具有极高的空间分辨率，后者能获得清晰的射电图像。

世界上最大的可跟踪型经典式射电望远镜其抛物面天线直径长达100米，安装在德国马克斯·

普朗克射电天文研究所；

世界上最大的非连续孔径射电望远镜是甚大天线阵，安装在美国国立射电天文台。

5、空间望远镜

在地球大气外进行天文观测的大望远镜。

由于避开了大气的影响和不会因重力而产生畸变，因而可以大大提高观测能力及分辨本领，甚至还可使一些光学望远镜兼作近红外、近紫外观测。

但在制造上也有许多新的严格要求，如对镜面加工精度要在0.01微米之内，各部件和机械结构要能承受发射时的振动、超重，但本身又要求尽量轻巧，以降低发射成本。

第一架空间望远镜又称哈勃望远镜，于1990年4月24日由美国发现号航天飞机送上离地面600千米的轨道。

其整体呈圆柱型，长13米，直径4米，前端是望远镜部分，后半是辅助器械，总重约11吨。

该望远镜的有效口径为2.4米，焦距57.6米，观测波长从紫外的120纳米到红外的1200纳米，造价15亿美元。

原设计的分辨率为0.005，为地面大望远镜的100倍。

但由于制造中的一个小疏忽，直至上天后才发现该仪器有较大的球差，以致严重影响了观测的质量。

1993年12月2～13日，美国奋进号航天飞机载着7名宇航员成功地为“哈勃”更换了11个部件，完成了修复工作，开创了人类在太空修复大型航天器的历史。

修复成功的哈勃望远镜在10年内将不断提供有关宇宙深处的信息。

1991年4月美国又发射了第二架空间望远镜，这是一个观测γ射线的装置，总重17吨，功耗1.52瓦，信号传输率为17000比特/秒，上面载有4组探测器，角分辨率为5′～10′。

其寿命2年左右。

6、双子望远镜

双子望远镜是以美国为主的一项国际设备（其中，美国占50%，英国占25%，加拿大占15%，智利占5%，阿根廷占2.5%，巴西占2.5%），由美国大学天文望远镜联盟（AURA）负责实施。

它由两个8米望远镜组成，一个放在北半球，一个放在南半球，以进行全天系统观测。

其主镜采用主动光学控制，副镜作倾斜镜快速改正，还将通过自适应光学系统使红外区接近衍射极限。

7、太阳望远镜

日冕是太阳周围一圈薄薄的、暗弱的外层大气，它的结构复杂，只有在日全食发生的短暂时间内，才能欣赏到，因为天空的光总是从四面八方散射或漫射到望远镜内。

1930年第一架由法国天文学家李奥研制的日冕仪诞生了，这种仪器能够有效地遮掉太阳，散射光极小，因此可以在太阳光普照的任何日子里，成功地拍摄日冕照片。

从此以后，世界观测日冕逐渐兴起。

日冕仪只是太阳望远镜的一种，20世纪以来，由于实际观测的需要，出现了各种太阳望远镜，如色球望远镜、太阳塔、组合太阳望远镜和真空太阳望远镜等。

8、红外望远镜

红外望远镜（infraredtelescope）接收天体的红外辐射的望远镜。

外形结构与光学镜大同小异，有的可兼作红外观测和光学观测。

但作红外观测时其终端设备与光学观测截然不同，需采用调制技术来抑制背景干扰，并要用干涉法来提高其分辨本领。

红外观测成像也与光学图像大相径庭。

由于地球大气对红外线仅有7个狭窄的“窗口”，所以红外望远镜常置于高山区域。

世界上较好的地面红外望远镜大多集中安装在美国夏威夷的莫纳克亚，是世界红外天文的研究中心。

1991年建成的凯克望远镜是最大的红外望远镜，它的口径为10米，可兼作光学、红外两用。

此外还可把红外望远镜装于高空气球上，气球上的红外望远镜的最大口径为1米，但效果却可与地面一些口径更大的红外望远镜相当。

9、数码望远镜

被主流科技媒体评为“百项科技创新”之一，由于结构简单，成像清晰，能够用较小的机身长度实现超长焦的效果，在加上先进的数码功能，可以实现较为清晰拍照录像功能，在大大拓宽了望远镜的应用领域，可以广泛的应用在侦查、观鸟、电力、野生动物保护等等。

数码望远镜具备的拍照功能，可以保存人生历程中经历的众多难忘瞬间，在美国，此款产品广受体育运动教练员、球探、猎鸟人、野生动物观察员、狩猎爱好者以及任何一个摄影、摄像爱好者的青睐。

在中国，这一领域的佼佼者，当属watchto系列的远程拍摄设备，尤其是WT-20A系列和30B系列，目前国内很多公安、军警、野生动物保护已经利用数码望远镜的优势，应用到工作中了，尤其是公安部门，他们可以轻松的远程拍照取证。

高达5.1百万像素cmos传感器的内置数码照相机结合在一起的。

可以快速并简单的从静态高分辨率照片（2594*1786）拍照转换到可30秒连续摄相。

这能确保使您捕捉到最佳效果。

照片和录象存储在内存中，或sd卡中，并可以通过可折叠的液晶显示屏查看、删除、通过电视机查看，或不需安装其他软件将照片下载到计算机中。

光学部分主要流行的倍率是35倍和60倍，并且可以进行高低倍的切换！

（Windows2000,XP或Mac无需驱动。

Windows98/98SE需要安装驱动）。

望远镜的用途：

望远镜第一个作用是放大远处物体的张角，使人眼能看清角距更小的细节。

望远镜第二个作用是把物镜收集到的比瞳孔直径（最大8毫米）粗得多的光束，送入人眼,使观测者能看到原来看不到的暗弱物体。

望远镜分辨本领：

它观察的对象是远物，其本身线度并不小，故通常以最小分辨角直接标志它的分辨本领。

望远镜的最小分辨角公式为

式中λ为媒质中的光波长,D为光瞳（物镜）的直径。

以D=2000mm，λ=0.55μm估算，≈0.06″。

为减少以提高分辨本领，必须加大物镜口径。

由于光波在长程传输过程中受大气扰动的影响，天文望远镜的实际分辨本领比上述理论分辨本领要低。

因此，每个国家都尽可能地将大型的天文望远镜设在高山顶上。

中国云南天文台设在海拔2300m的山顶上。

美国于1981年在夏威夷建成的一台红外望远镜,直径为3357mm，设在海拔4200m的山顶