應(yīng)用光學(xué)(第七章)2

1、眼睛在觀察物體時(shí)，除了一般的物體特征外，還能夠眼睛在觀察物體時(shí)，除了一般的物體特征外，還能夠產(chǎn)生遠(yuǎn)近的感覺(jué)，被稱(chēng)為產(chǎn)生遠(yuǎn)近的感覺(jué)，被稱(chēng)為“空間深度感覺(jué)空間深度感覺(jué)”單眼或雙眼都能產(chǎn)生這種感覺(jué)單眼或雙眼都能產(chǎn)生這種感覺(jué)單眼深度感覺(jué)來(lái)源：?jiǎn)窝凵疃雀杏X(jué)來(lái)源：1 1）物體高度已知，它所對(duì)應(yīng)的視角大小來(lái)判斷其遠(yuǎn)近）物體高度已知，它所對(duì)應(yīng)的視角大小來(lái)判斷其遠(yuǎn)近2 2）物體之間的遮蔽關(guān)系和陽(yáng)光的陰影來(lái)判斷它們相對(duì)）物體之間的遮蔽關(guān)系和陽(yáng)光的陰影來(lái)判斷它們相對(duì)位置位置3 3）對(duì)物體細(xì)節(jié)的鑒別程度和空氣的透明度所產(chǎn)生的深）對(duì)物體細(xì)節(jié)的鑒別程度和空氣的透明度所產(chǎn)生的深度感覺(jué)度感覺(jué)4 4）眼睛的調(diào)節(jié)程度來(lái)判斷物體的

2、遠(yuǎn)近。）眼睛的調(diào)節(jié)程度來(lái)判斷物體的遠(yuǎn)近。七、雙目立體視覺(jué)七、雙目立體視覺(jué)雙眼觀察的深度感覺(jué)除上述因素外：雙眼觀察的深度感覺(jué)除上述因素外：5 5）物體的距離越近，視軸之間的夾角越大，這種感）物體的距離越近，視軸之間的夾角越大，這種感覺(jué)使眼球發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的肌肉緊張程度就不同，據(jù)此就覺(jué)使眼球發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的肌肉緊張程度就不同，據(jù)此就能判斷物體的遠(yuǎn)近；能判斷物體的遠(yuǎn)近；6 6）雙眼立體視覺(jué)（簡(jiǎn)稱(chēng)體視）雙眼立體視覺(jué)（簡(jiǎn)稱(chēng)體視）稱(chēng)為稱(chēng)為“視差角視差角”BABABAa2b2a1b1Aa1a22211baba其極限值其極限值 稱(chēng)為稱(chēng)為“體視銳度體視銳度”當(dāng)當(dāng)A、B兩點(diǎn)距離不等時(shí)，兩點(diǎn)距離不等時(shí)， 或或產(chǎn)生了遠(yuǎn)近的感覺(jué)產(chǎn)

3、生了遠(yuǎn)近的感覺(jué) 被稱(chēng)為雙眼立體視覺(jué)被稱(chēng)為雙眼立體視覺(jué) BAmin2211babaABABb2a2a1b1lbABABb2a2a1b1BAmin約為約為10”，有可能達(dá)到，有可能達(dá)到5”或或3”當(dāng)物點(diǎn)對(duì)應(yīng)的視角差當(dāng)物點(diǎn)對(duì)應(yīng)的視角差等于等于 時(shí)，人眼剛能分辨時(shí)，人眼剛能分辨出它和無(wú)限遠(yuǎn)物點(diǎn)之間的距離差別出它和無(wú)限遠(yuǎn)物點(diǎn)之間的距離差別即反映了人眼可能分辨出物點(diǎn)遠(yuǎn)近的最大距離即反映了人眼可能分辨出物點(diǎn)遠(yuǎn)近的最大距離人眼瞳孔之間的平均距離為人眼瞳孔之間的平均距離為b=62mm，Lmax稱(chēng)為稱(chēng)為立體視覺(jué)視覺(jué)半徑徑min10minmbl12002060010062. 0minminlbbllllb22或 雙

4、眼觀察儀器雙眼觀察儀器 利用儀器觀察物體時(shí)，必須采用雙眼利用儀器觀察物體時(shí)，必須采用雙眼儀器來(lái)保持人眼的體視能力，這種儀儀器來(lái)保持人眼的體視能力，這種儀器稱(chēng)為器稱(chēng)為“雙眼望遠(yuǎn)鏡雙眼望遠(yuǎn)鏡”和和“雙眼顯微雙眼顯微鏡鏡”利用體視儀器可以提高人眼的體視能利用體視儀器可以提高人眼的體視能力力雙眼儀器的體視放大率雙眼儀器的體視放大率人眼直接觀察時(shí)的視角差人眼直接觀察時(shí)的視角差 眼眼為為眼儀BABA A-Blb眼假設(shè)雙眼望遠(yuǎn)鏡的二個(gè)入射光軸之間為距離假設(shè)雙眼望遠(yuǎn)鏡的二個(gè)入射光軸之間為距離B B, ,稱(chēng)為該儀器的基稱(chēng)為該儀器的基線長(zhǎng)，則同一物體對(duì)儀器的二入射瞳孔所構(gòu)成的視角差線長(zhǎng)，則同一物體對(duì)儀器的二入射瞳

5、孔所構(gòu)成的視角差為為若系統(tǒng)的視放大率若系統(tǒng)的視放大率為，則物方視角差為，則物方視角差和像方視角和像方視角差差在不大條件下存在以下關(guān)系在不大條件下存在以下關(guān)系lBlB儀lB儀lB眼儀 第二節(jié)第二節(jié) 放大鏡放大鏡物體對(duì)對(duì)眼睛的視視角，不僅僅取決決于物體的大小，還還取決決于該該物體到眼睛的距離，距離越近視視角越大在近處觀處觀察細(xì)細(xì)小物體其視視角小于人眼極極限分辨角就需要借助放大鏡或顯微鏡將其放大，使就需要借助放大鏡或顯微鏡將其放大，使像的視角像的視角大大于人眼的極限分辨角于人眼的極限分辨角 擴(kuò)大視角是目視光學(xué)儀器的擴(kuò)大視角是目視光學(xué)儀器的第一個(gè)要求第一個(gè)要求人眼在觀觀察物體時(shí)時(shí)完全放松的自然狀態(tài)狀態(tài)

6、，即無(wú)限遠(yuǎn)遠(yuǎn)目標(biāo)標(biāo)成像到視網(wǎng)視網(wǎng)膜上在利用儀儀器觀觀察時(shí)時(shí)，目標(biāo)標(biāo)通過(guò)儀過(guò)儀器后應(yīng)應(yīng)成像在無(wú)限遠(yuǎn)處遠(yuǎn)處，即要求儀儀器出射平行光束 對(duì)目視光學(xué)儀器的第二個(gè)要對(duì)目視光學(xué)儀器的第二個(gè)要求求 因?yàn)檠劬νㄟ^(guò)因?yàn)檠劬νㄟ^(guò)放大鏡放大鏡或或顯微鏡顯微鏡等目視光學(xué)儀器來(lái)觀察物體時(shí)，所看到等目視光學(xué)儀器來(lái)觀察物體時(shí)，所看到的是的是在眼睛視網(wǎng)膜上的物體像的大小在眼睛視網(wǎng)膜上的物體像的大小。放大鏡的放大率應(yīng)為：放大鏡的放大率應(yīng)為：通過(guò)通過(guò)放大鏡放大鏡觀察物體時(shí)，觀察物體時(shí)，物體像的視角物體像的視角正切正切與與人眼直接觀察該人眼直接觀察該物體時(shí)的視角物體時(shí)的視角正切正切之比之比。這種放大率稱(chēng)為這種放大率稱(chēng)為視角放大率視

7、角放大率。用字母用字母 表示表示tgtgtgtg眼儀放大鏡的放大鏡的放大率放大率與眼睛一起使用的目視光學(xué)儀器，其放大作用與眼睛一起使用的目視光學(xué)儀器，其放大作用不能不能由由橫向放大率橫向放大率來(lái)表征。來(lái)表征。 物體經(jīng)經(jīng)放大鏡鏡成像的簡(jiǎn)圖簡(jiǎn)圖 yyABABFFP-ff -xa a x ytg250ytg虛虛像AB 對(duì)對(duì)眼睛所張張的視視角的正切為為眼睛直接去觀觀察物體時(shí)時(shí)，是將將其放在明視視距離250mm處處。此時(shí)時(shí)物體對(duì)對(duì)人眼張張角的正切為為放大鏡鏡的放大率可由下式求得y a x yy a x ytgtg250250 f xy y a x x f250將橫將橫向放大率 代入上式得由此可見(jiàn)見(jiàn)，放大

8、鏡鏡的放大率，除了和其焦距有關(guān)關(guān)之外，還還和眼睛離開(kāi)開(kāi)放大鏡鏡的距離有關(guān)關(guān) f250在實(shí)際實(shí)際使用過(guò)過(guò)程中，眼瞳大致位于放大鏡鏡的像方焦點(diǎn)的附近 放大鏡鏡的放大率僅僅由放大鏡鏡的焦距f 所決決定，焦距越大則則放大率越小。 上式分母中的a相對(duì)對(duì)于x而言，是一個(gè)個(gè)很小的值值，可以略去。放大鏡鏡放大率的公式，通常采用以下形式第三節(jié)第三節(jié) 顯微鏡系統(tǒng)顯微鏡系統(tǒng)對(duì)對(duì)于工作在可見(jiàn)見(jiàn)光波長(zhǎng)長(zhǎng)范圍圍的光學(xué)顯學(xué)顯微鏡鏡按用途區(qū)區(qū)分，使用量較較大的有三種種：工具顯顯微鏡鏡（主要應(yīng)應(yīng)用于精密機(jī)構(gòu)構(gòu)制造工業(yè)業(yè)等方面進(jìn)進(jìn)行精密測(cè)測(cè)量）；生物顯顯微鏡鏡（主要應(yīng)應(yīng)用于生物學(xué)學(xué)、醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)農(nóng)學(xué)等方面）；金相顯顯微鏡鏡（主

9、要應(yīng)應(yīng)用于冶金和機(jī)械制造工業(yè)業(yè)，觀觀察研研究金相組織結(jié)構(gòu)組織結(jié)構(gòu)）。顯顯微鏡鏡是人眼的輔輔助工具，顯顯微鏡鏡的光學(xué)學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)由物鏡鏡和目鏡鏡兩個(gè)兩個(gè)部分組組成。 顯微鏡系統(tǒng)成像原理顯微鏡系統(tǒng)成像原理顯顯微鏡鏡和放大鏡鏡起著同樣樣的作用 物鏡物鏡目鏡目鏡F1F1F2BAABA”B” 物鏡物鏡目鏡目鏡F1F1F2BAABA”B” AB 位于目鏡鏡的物方焦點(diǎn) F2 上或在很靠近 F2 的位置上 此像在經(jīng)經(jīng)目鏡鏡放大為虛為虛像A”B” 后供眼睛觀觀察。這說(shuō)這說(shuō)明目鏡與鏡與放大鏡鏡的作用一樣樣。 經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)物鏡鏡和目鏡鏡的兩兩次放大，所以顯顯微鏡鏡系統(tǒng)統(tǒng)總總的放大率應(yīng)該應(yīng)該是物鏡橫鏡橫向放大率和目鏡鏡放大率

10、e的乘積積。 f f x11物體被物鏡鏡成的像A B 位于目鏡鏡的物方焦點(diǎn)上或附近，此像相對(duì)對(duì)于物鏡鏡像方焦點(diǎn)的距離為為（物鏡鏡和目鏡鏡的光學(xué)間學(xué)間隔），設(shè)設(shè)物鏡鏡的焦距為為f1, 則則物鏡鏡的放大率為為物鏡鏡的像被目鏡鏡放大，其放大率為為 fe2250ffe21250式中： f2 為為目鏡鏡的焦距。由此，顯顯微鏡鏡系統(tǒng)統(tǒng)的總總放大率為為可見(jiàn)顯見(jiàn)顯微鏡鏡系統(tǒng)統(tǒng)的放大率與與光學(xué)學(xué)筒長(zhǎng)長(zhǎng)成正比，和物鏡鏡及目鏡鏡的焦距成反比。 式中有式中有負(fù)號(hào)負(fù)號(hào)，即當(dāng)顯微鏡系統(tǒng)具有正物鏡和正目鏡時(shí)，即當(dāng)顯微鏡系統(tǒng)具有正物鏡和正目鏡時(shí)（常用這種結(jié)構(gòu)），則整個(gè)顯微鏡系統(tǒng)給出（常用這種結(jié)構(gòu)），則整個(gè)顯微鏡系統(tǒng)給出倒像倒

11、像。 根據(jù)組組合光組組的焦距公式可知，整個(gè)顯個(gè)顯微鏡鏡的總總焦距f 和物鏡鏡及目鏡鏡焦距之間間符合以下關(guān)關(guān)系： ff f21 f250將其代入上式中，則有將其代入上式中，則有它與放大鏡公式具有它與放大鏡公式具有完全相同完全相同的形式。顯微的形式。顯微鏡系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)鏡系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)復(fù)雜化了的放大鏡復(fù)雜化了的放大鏡在顯微鏡系統(tǒng)中存在著在顯微鏡系統(tǒng)中存在著中間像中間像，故可以在，故可以在物鏡的物鏡的實(shí)像平面上實(shí)像平面上放置分劃板，對(duì)被觀察物放置分劃板，對(duì)被觀察物體進(jìn)行測(cè)量，并且在該處還可以體進(jìn)行測(cè)量，并且在該處還可以設(shè)置視場(chǎng)光設(shè)置視場(chǎng)光闌以消除闌以消除漸暈現(xiàn)象漸暈現(xiàn)象。精密測(cè)量用的顯微系統(tǒng)

12、精密測(cè)量用的顯微系統(tǒng)與與一般觀察顯微鏡一般觀察顯微鏡有有一定的一定的區(qū)別區(qū)別。為后面討論的內(nèi)容敘述方便，有必要對(duì)為后面討論的內(nèi)容敘述方便，有必要對(duì)測(cè)量測(cè)量顯微系統(tǒng)顯微系統(tǒng)有一個(gè)初步的概念。有一個(gè)初步的概念。 19JA型萬(wàn)能工具顯顯微鏡鏡的光學(xué)學(xué)系統(tǒng)圖統(tǒng)圖。 照明光源照明光源集光鏡集光鏡濾色片濾色片可變光闌可變光闌平面反射鏡平面反射鏡聚光鏡聚光鏡保護(hù)玻璃保護(hù)玻璃工作臺(tái)工作臺(tái)物鏡物鏡工件工件光闌（孔徑光闌）光闌（孔徑光闌）斯密特棱鏡斯密特棱鏡保護(hù)玻璃保護(hù)玻璃分劃板分劃板目鏡測(cè)角分劃板測(cè)角分劃板測(cè)角光源測(cè)角光源濾色片濾色片讀讀數(shù)數(shù)顯顯微微鏡鏡 可變光闌位于聚光鏡的可變光闌位于聚光鏡的物方焦平面上物方

13、焦平面上孔徑光闌位于物鏡的孔徑光闌位于物鏡的像方焦平面上（形成了像方焦平面上（形成了什么光組？）什么光組？）物鏡有四種放大倍率：物鏡有四種放大倍率：1x、1.5 x、3 x和和5 x；目鏡的放大率為目鏡的放大率為10 x 共軛距在顯顯微鏡鏡中，取下顯顯微物鏡鏡和目鏡鏡后，所剩下的鏡鏡筒長(zhǎng)長(zhǎng)度即物鏡支撐面到目鏡支撐面之間的距離稱(chēng)物鏡支撐面到目鏡支撐面之間的距離稱(chēng)為為機(jī)械筒長(zhǎng)機(jī)械筒長(zhǎng)，用tm表示。 對(duì)于一臺(tái)顯微鏡來(lái)說(shuō)，機(jī)械筒長(zhǎng)是固定的機(jī)械筒長(zhǎng)各國(guó)標(biāo)對(duì)于一臺(tái)顯微鏡來(lái)說(shuō)，機(jī)械筒長(zhǎng)是固定的機(jī)械筒長(zhǎng)各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)是不同的，有準(zhǔn)是不同的，有160mm，170mm和和190mm 等。等。 我國(guó)規(guī)定機(jī)械筒長(zhǎng)為我國(guó)規(guī)定

14、機(jī)械筒長(zhǎng)為160mm。 物平面光學(xué)系統(tǒng)第一個(gè)物鏡的球面頂點(diǎn)的物平面光學(xué)系統(tǒng)第一個(gè)物鏡的球面頂點(diǎn)的距離稱(chēng)為距離稱(chēng)為“工作距工作距”2022-7-521理想光學(xué)系統(tǒng)的分辨率（補(bǔ)充）理想光學(xué)系統(tǒng)的分辨率（補(bǔ)充）?無(wú)窮遠(yuǎn)窮遠(yuǎn)自身發(fā)發(fā)光的物點(diǎn)，在焦平面上所成的像不是幾何點(diǎn)，而是一個(gè)個(gè)由一系列光環(huán)組環(huán)組成的衍射圖樣圖樣。其圖樣的光環(huán)能量分布曲其圖樣的光環(huán)能量分布曲線見(jiàn)圖所示。線見(jiàn)圖所示。中央亮斑稱(chēng)為中央亮斑稱(chēng)為愛(ài)里斑愛(ài)里斑其上集中了總能量的其上集中了總能量的83.78%接著是第一級(jí)暗環(huán)然后是第一級(jí)亮環(huán)，其能量是接著是第一級(jí)暗環(huán)然后是第一級(jí)亮環(huán)，其能量是總能量的總能量的7.22%；2022-7-522 因?yàn)?/p>

15、光環(huán)的能量主要集中在因?yàn)楣猸h(huán)的能量主要集中在愛(ài)里斑愛(ài)里斑上，上，所以可以把它看作理想系統(tǒng)的點(diǎn)像；所以可以把它看作理想系統(tǒng)的點(diǎn)像；當(dāng)兩個(gè)獨(dú)立的光強(qiáng)度相當(dāng)兩個(gè)獨(dú)立的光強(qiáng)度相等的發(fā)光點(diǎn)逐漸靠近時(shí)，等的發(fā)光點(diǎn)逐漸靠近時(shí)，其在系統(tǒng)像面上的愛(ài)里其在系統(tǒng)像面上的愛(ài)里斑也逐漸靠近，并開(kāi)始斑也逐漸靠近，并開(kāi)始有重疊的部分。有重疊的部分。這就引出光學(xué)系統(tǒng)對(duì)相鄰兩物點(diǎn)的分辨問(wèn)題。這就引出光學(xué)系統(tǒng)對(duì)相鄰兩物點(diǎn)的分辨問(wèn)題。當(dāng)當(dāng)相鄰兩鄰兩點(diǎn)的間間隔，正好使一個(gè)個(gè)衍射圖樣圖樣中的愛(ài)愛(ài)里斑中心和另一個(gè)圖樣個(gè)圖樣的第一暗環(huán)環(huán)重合時(shí)時(shí)，兩個(gè)兩個(gè)衍射圖樣圖樣的光強(qiáng)分布曲線線相加而得到的合成光強(qiáng)分布曲線線，兩個(gè)極兩個(gè)極大值值之間間存

16、在的一個(gè)極個(gè)極小值值，能量約為極約為極大值值的80%。10.8r暗1瑞利指出：瑞利指出：這種這種合成的衍射圖樣合成的衍射圖樣還是可以看出是還是可以看出是由兩個(gè)發(fā)光點(diǎn)構(gòu)由兩個(gè)發(fā)光點(diǎn)構(gòu)成的。成的。10.8r暗1從圖中可看出，兩個(gè)從圖中可看出，兩個(gè)愛(ài)里斑的中心距正好愛(ài)里斑的中心距正好是愛(ài)里斑的半徑。是愛(ài)里斑的半徑。瑞利就以愛(ài)里斑半徑或瑞利就以愛(ài)里斑半徑或衍射圖樣的衍射圖樣的第一暗環(huán)半第一暗環(huán)半徑徑（r暗暗1）作為）作為 光學(xué)系光學(xué)系統(tǒng)能對(duì)無(wú)限遠(yuǎn)兩點(diǎn)的像統(tǒng)能對(duì)無(wú)限遠(yuǎn)兩點(diǎn)的像分辨得開(kāi)的分辨得開(kāi)的最小距離最小距離稱(chēng)稱(chēng)之為之為瑞利判據(jù)瑞利判據(jù)；按此判據(jù)，即可確定光學(xué)系統(tǒng)的分辨本領(lǐng)。按此判據(jù)，即可確定光學(xué)系統(tǒng)

17、的分辨本領(lǐng)。 fD.D f.r2212211暗按照夫瑯和費(fèi)衍射理論，無(wú)限遠(yuǎn)的發(fā)光點(diǎn)在按照夫瑯和費(fèi)衍射理論，無(wú)限遠(yuǎn)的發(fā)光點(diǎn)在望遠(yuǎn)系統(tǒng)焦平面上所形成的衍射圖樣，其第望遠(yuǎn)系統(tǒng)焦平面上所形成的衍射圖樣，其第一暗環(huán)的半徑（即愛(ài)里斑半徑）可表示為一暗環(huán)的半徑（即愛(ài)里斑半徑）可表示為 式中，式中，波長(zhǎng)，波長(zhǎng)，D入射光瞳直徑。入射光瞳直徑。顯微系統(tǒng)顯微系統(tǒng)的分辨率是以剛能分辨的兩物點(diǎn)之間的距離來(lái)的分辨率是以剛能分辨的兩物點(diǎn)之間的距離來(lái)表示的，稱(chēng)為表示的，稱(chēng)為最小分辨距最小分辨距。孔徑光闌（出瞳）P1P2z-Umax1UmaxA-上述公式是從無(wú)窮遠(yuǎn)物點(diǎn)的衍射而得的。上述公式是從無(wú)窮遠(yuǎn)物點(diǎn)的衍射而得的。原則上顯微

18、系統(tǒng)并不滿足這一條件。原則上顯微系統(tǒng)并不滿足這一條件。注意到物鏡的像距要比它的出瞳直徑大得多。注意到物鏡的像距要比它的出瞳直徑大得多。)rad(D.221PP.211221maxmaxtgU.tgU. P PZA.ZA6102221221211孔徑光闌（出瞳）P1P2z-Umax1UmaxA-像方光束接近于平行光束，公式像方光束接近于平行光束，公式 還是可以應(yīng)用于顯微物鏡的。還是可以應(yīng)用于顯微物鏡的。D P1P2,以以1表示像面上能表示像面上能分辨的兩點(diǎn)對(duì)分辨的兩點(diǎn)對(duì)出瞳中心的張角出瞳中心的張角，可得，可得相應(yīng)地相應(yīng)地 因Umax角一般很小，所以maxmaxtgU.tgU.PPZA.ZA610

19、2221221211610.UsinmaxUsinnUsin n由于顯微物鏡滿足正弦條件，即有由于顯微物鏡滿足正弦條件，即有 式中，式中，n像方介質(zhì)的折射率，總是空氣，像方介質(zhì)的折射率，總是空氣，n=1，而，而是是在物空間與在物空間與共軛的線量共軛的線量 式中，式中， 即為前面所提的顯微即為前面所提的顯微物鏡的物鏡的數(shù)值孔徑（數(shù)值孔徑（NA） NA.Usinn.max610610NAUsinnmax它就是顯微物鏡的它就是顯微物鏡的最小分辨距最小分辨距即即分辨率分辨率，故有，故有 表明表明:顯微鏡的顯微鏡的分辨本領(lǐng)分辨本領(lǐng)取決于所用的取決于所用的光波波長(zhǎng)光波波長(zhǎng)和和物鏡的數(shù)值孔徑物鏡的數(shù)值孔徑。

20、上式的得出是假設(shè)物點(diǎn)本身發(fā)光，并且兩個(gè)發(fā)光點(diǎn)是獨(dú)立上式的得出是假設(shè)物點(diǎn)本身發(fā)光，并且兩個(gè)發(fā)光點(diǎn)是獨(dú)立的（即非相干光源）。的（即非相干光源）。這種情況與實(shí)際情況不相符這種情況與實(shí)際情況不相符。若考慮部分相干情況，被照明物點(diǎn)所產(chǎn)生的衍射圖樣，若考慮部分相干情況，被照明物點(diǎn)所產(chǎn)生的衍射圖樣，在在滿足瑞利判據(jù)滿足瑞利判據(jù)時(shí)，上式中的系數(shù)一般要時(shí)，上式中的系數(shù)一般要加以修正加以修正。F這種這種修正是以道威(Dawas)判斷斷為為依據(jù)的。 NA.NA.50610850道威判斷道威判斷：兩個(gè)相鄰像點(diǎn)之間的兩衍射斑中心距兩個(gè)相鄰像點(diǎn)之間的兩衍射斑中心距為為0.85愛(ài)里斑半徑時(shí)，則能被光學(xué)系統(tǒng)分辨愛(ài)里斑半徑時(shí)，

21、則能被光學(xué)系統(tǒng)分辨。應(yīng)應(yīng)充分利用充分利用物鏡的分辨率，使以被顯微鏡物鏡分物鏡的分辨率，使以被顯微鏡物鏡分辨出來(lái)的細(xì)節(jié)能同時(shí)被眼睛所看清，辨出來(lái)的細(xì)節(jié)能同時(shí)被眼睛所看清，顯微鏡必須顯微鏡必須有恰當(dāng)?shù)姆糯舐视星‘?dāng)?shù)姆糯舐?便于眼睛分辨的角距離為便于眼睛分辨的角距離為2 4。 設(shè)設(shè)所使用光線線的波長(zhǎng)為長(zhǎng)為550nm，上式成為為00029042500002902250.580290.NA.取取2為分辨角的為分辨角的下限下限， 4為為上限上限，則在，則在明視距離明視距離250mm處能分辨開(kāi)兩點(diǎn)之間的距離處能分辨開(kāi)兩點(diǎn)之間的距離為為 是顯微鏡像空間被人眼所能分辨的線距離是顯微鏡像空間被人眼所能分辨的線距離

22、換算到換算到顯微鏡的物方顯微鏡的物方，相當(dāng)于顯微鏡的，相當(dāng)于顯微鏡的分辨率分辨率乘乘以以視覺(jué)放大率視覺(jué)放大率，得到，得到NANA1000500滿足上式的放大率滿足上式的放大率稱(chēng)為顯微鏡的稱(chēng)為顯微鏡的有效放大率有效放大率一、一、顯顯微系統(tǒng)統(tǒng)的線視場(chǎng)線視場(chǎng)其視場(chǎng)視場(chǎng)的大小用能看到的物方直徑徑表示被稱(chēng)為稱(chēng)為物方線視場(chǎng)線視場(chǎng)（簡(jiǎn)稱(chēng)為簡(jiǎn)稱(chēng)為線視場(chǎng)線視場(chǎng)）線視場(chǎng)線視場(chǎng)的大小與與顯顯微系統(tǒng)統(tǒng)放大率、數(shù)值數(shù)值孔徑徑NA以及結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)關(guān)線視場(chǎng)線視場(chǎng)是顯顯微系統(tǒng)統(tǒng)光學(xué)學(xué)性能之一物方線視場(chǎng)實(shí)際線視場(chǎng)實(shí)際上就是系統(tǒng)統(tǒng)的入窗。顯顯微系統(tǒng)統(tǒng)是用來(lái)觀來(lái)觀察、分辨物體的細(xì)節(jié)細(xì)節(jié)（生物顯顯微鏡鏡）或瞄瞄準(zhǔn)（工具顯顯微鏡鏡

23、）的 顯微系統(tǒng)得光學(xué)性能顯微系統(tǒng)得光學(xué)性能要求視場(chǎng)內(nèi)視場(chǎng)內(nèi)的照度適宜、均勻勻、成像清清晰、沒(méi)沒(méi)有漸暈漸暈、雜雜散光的干擾擾小視場(chǎng)視場(chǎng)光闌應(yīng)闌應(yīng)安放在物鏡鏡像平面處處。不同的顯顯微系統(tǒng)統(tǒng)其孔徑徑光闌闌的位置也不同生物顯顯微鏡鏡的孔徑徑光闌闌就是物鏡鏡框工具顯顯微鏡鏡孔徑徑光闌闌放在物鏡鏡像方焦平面上構(gòu)構(gòu)成物方遠(yuǎn)遠(yuǎn)心光路使用顯顯微系統(tǒng)過(guò)統(tǒng)過(guò)程中，要求能方便更換換物鏡鏡和目鏡鏡同時(shí)時(shí)，也要求一次調(diào)調(diào)焦清清晰后，在更換換不同倍率的物鏡鏡或目鏡時(shí)鏡時(shí)，不需要二次調(diào)調(diào)焦即視場(chǎng)視場(chǎng)中心物象位置關(guān)關(guān)系不發(fā)發(fā)生變動(dòng)變動(dòng)更換換物鏡并鏡并能保持成像清清晰是采用不同倍率物鏡鏡的物像共軛軛加上主面之間間的距離相等的方法

24、來(lái)實(shí)現(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，被稱(chēng)為稱(chēng)為齊齊焦更換換物鏡鏡的倍率（1X、1.5X、3X、5X），物方線視場(chǎng)線視場(chǎng)的大小也隨隨之改變變（21mm、14mm、7mm、4.2mm）顯微鏡的景深 當(dāng)顯當(dāng)顯微鏡調(diào)鏡調(diào)焦至某一物平面（稱(chēng)為稱(chēng)為對(duì)對(duì)準(zhǔn)平面）時(shí)時(shí)，如果位于其前后的物平面仍能被觀觀察者看清清楚，則該兩則該兩平面之間間的距離稱(chēng)為稱(chēng)為顯顯微鏡鏡的景深。A1B1AB出瞳FZ-dx-x2aAB是對(duì)準(zhǔn)平面的像（稱(chēng)之為景象平面），是對(duì)準(zhǔn)平面的像（稱(chēng)之為景象平面），A1B1是位于對(duì)準(zhǔn)平面之前的物平面的像。是位于對(duì)準(zhǔn)平面之前的物平面的像。 A1B1AB出瞳FZ-dx-x2adx xdx a z2 a z xdx2A1點(diǎn)的成像

25、光束在景象平面上截出直徑為點(diǎn)的成像光束在景象平面上截出直徑為z的彌的彌散斑，從圖中可得散斑，從圖中可得dx與與x相比很小，得相比很小，得z看起來(lái)來(lái)是一個(gè)個(gè)點(diǎn)像，它對(duì)它對(duì)出瞳中心的張張角必須須不大于眼睛的極極限分辨角。 a x a z xdx222dx可認(rèn)為是在像方能同時(shí)看清楚的景像平可認(rèn)為是在像方能同時(shí)看清楚的景像平面前后兩個(gè)平面之間的深度即面前后兩個(gè)平面之間的深度即將將2dx換算換算到物空間去，即可得到顯微鏡景到物空間去，即可得到顯微鏡景深的表達(dá)式。這只要將深的表達(dá)式。這只要將2dx除以除以軸向放大率軸向放大率即可。即可。22222222nf xnf x nff xf f f xf fdxd

26、x anfdxdx222NAnNAnfdx2502根據(jù)有關(guān)公式有根據(jù)有關(guān)公式有由此可得由此可得或或由上式可見(jiàn)，顯微鏡的放大率越高、數(shù)值孔由上式可見(jiàn)，顯微鏡的放大率越高、數(shù)值孔徑越大，景深越小。徑越大，景深越小。顯微鏡的照明系統(tǒng)顯微鏡的照明系統(tǒng)(一一)照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則照明系統(tǒng)要照明系統(tǒng)要滿足以下滿足以下要求要求：1）保證有足夠的光能；）保證有足夠的光能；2）有足夠的照明范圍和均勻的亮度；）有足夠的照明范圍和均勻的亮度；3）照明光束應(yīng)充滿物鏡的入瞳；）照明光束應(yīng)充滿物鏡的入瞳；4）盡可能減少雜光進(jìn)入物鏡，以免降低像面）盡可能減少雜光進(jìn)入物鏡，以免降低像面的對(duì)比度；的對(duì)比度；5）滿足儀器尺寸布局要求；）滿足儀器尺寸布局要求；2、照明系統(tǒng)的拉赫不變量應(yīng)大于或等于物鏡的、照明系統(tǒng)的拉赫不變量應(yīng)大于或等于物鏡的拉赫不變量，拉赫不變量，即