物放置在一倍焦距以外兩倍焦距以?xún)?nèi),另一側(cè)成放大倒立的實(shí)像。為了得到成像質(zhì)量較高的放大效果,實(shí)際的光學(xué)顯微鏡是一組物鏡和目鏡的組合。
光學(xué)原理圖如下:
AB為物體,經(jīng)物鏡放大,成倒立實(shí)像A1B1,在物鏡一倍焦距F2內(nèi),經(jīng)目鏡放大成正立虛像A2B2,D為明視距離25cm,L為鏡筒長(zhǎng)度,一般為16cm,如下圖:其中參數(shù)160即該物鏡適配長(zhǎng)度160mm鏡筒。
為什么物鏡長(zhǎng)放大倍數(shù)大而目鏡越短放大倍數(shù)越大?
首先,對(duì)成像造成主要影響的兩大因素,成像球面差與色差。
透鏡成像球面差:
如圖,近軸光線A1B1的匯聚點(diǎn)與遠(yuǎn)軸光線AB的匯聚點(diǎn)不同而導(dǎo)致的成像差,放大倍數(shù)越大這種成像差越大。
透鏡成像色差:
如圖,不同顏色的光折射率不同,導(dǎo)致匯聚點(diǎn)不同,放大倍數(shù)越大這種成像差越大。
為了減小成像差,物鏡和目鏡都不是單個(gè)透鏡,而是有多個(gè)透鏡組成的透鏡組。而組合成的物鏡組和目鏡組都等效于一個(gè)透鏡,有顯微鏡成像原理圖可以看出,物鏡成像A1B1在目鏡的焦點(diǎn)附近,略小于目鏡焦距內(nèi)。
顯微鏡的設(shè)計(jì)中,為了實(shí)現(xiàn)操作的方便與快捷(即在保持物體位置不動(dòng)的情況下,更換物鏡和目鏡放大倍率,始終能夠得到清晰的像,并且位于視場(chǎng)中間),需要保證物鏡的像面A1B1始終與目鏡的前焦面F2附近,不需要重新調(diào)焦,物鏡和目鏡的相對(duì)位置滿(mǎn)足齊焦的條件,即在光學(xué)鏡筒筒長(zhǎng)L不變的前提下,光學(xué)筒長(zhǎng)Δ隨物鏡焦距F1的不同而不同,但是由物平面到像平面的距離M是確定不變的。選擇不同光學(xué)筒長(zhǎng)Δ時(shí)應(yīng)保持M值不變。有透鏡成像規(guī)律可知,鏡頭放大倍率越高,焦距越短,高倍物鏡成像的工作距離W.D.更短,離樣品更近,所以鏡頭更長(zhǎng)。同理,為了保持目鏡焦距與物鏡像面A1B1重合,高倍目鏡鏡頭更短。