幾何光學第十二講ppt課件-資料下載頁
2025-05-03 18:09本頁面
【正文】 出理想分辨率? 顯 微 鏡 的分辨率：以能分辨的物方兩點 間 最短距離 σ來表示 σ＝ ＝ ? 兩者關系：瑞利分辨率 標 準是比 較 保守的，因此通常以道威判斷 給 出的分辨率 值 作 為 光學系 統(tǒng) 的目 視 衍射分辨率，或稱作理想分辨率。? 附：? 自 發(fā) 光： σ＝ ；? 光源照明： σ＝ λ/NA；? 斜照明： σ＝ 三、 顯 微 鏡 的分辨率和有效放大率? 有效放大率：? 概念： 滿 足下式的 視覺 放大率? 500NA≤Г≤1000NA? 依據(jù)：眼睛容易分辨而不易疲 勞 2’—4’? 偽 分辨 —— 超 過 上限（無效放大，虛放大）? σ越小， 顯 微物 鏡 的 質(zhì) 量越好，影響因素有? 1） NA＝ nsinu? 油浸物 鏡 提高 n? 2）波 長? 3）不能無限制的提高分辨率? 參數(shù) 標 注意 義 ：? 170mm/； 40/ 當兩個獨立的光強度相等的發(fā)光點逐漸靠近時，其在系統(tǒng)像面上的愛里斑也逐漸靠近，并開始有重疊的部分。這就引出光學系統(tǒng)對相鄰兩物點的分辨問題。光學儀器的分辨率光學儀器的分辨率? 當相 鄰 兩點的 間 隔，正好使一個衍射 圖樣 中的 愛 里斑中心 和另一個 圖樣 的 第一暗 環(huán) 重合 時，兩個衍射 圖樣 的光 強 分布曲線 相加而得到的合成光 強 分布曲 線 ，兩個極大 值 之 間 存在的一個極小 值 ，能量 約為 極大 值的 80%。1r暗 1瑞利指出： 這種合成的衍射圖樣還是可以看出是由兩個發(fā)光點構(gòu)成的。1r暗 1從圖中可看出，兩個愛里斑的中心距正好是愛里斑的半徑。瑞利就以愛里斑半徑或衍射圖樣的 第一暗環(huán)半徑 （ r暗 1）作為 光學系統(tǒng)能對無限遠兩點的像分辨得開的 最小距離 稱之為 瑞利判據(jù) ；按此判據(jù)，即可確定光學系統(tǒng)的分辨本領。按照夫瑯和費衍射理論，無限遠的發(fā)光點在望遠系統(tǒng)焦平面上所形成的衍射圖樣，其第一暗環(huán)的半徑（即愛里斑半徑）可表示為 式中， λ— 波長， D— 入射光瞳直徑。顯微系統(tǒng) 的分辨率是以剛能分辨的兩物點之間的距離來表示的，稱為 最小分辨距 ?？讖焦怅@（出瞳）P1’P2’zUmaxσ ′θ 1U’maxA’σ上述公式是從無窮遠物點的衍射而得的。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?？讖焦怅@（出瞳）P1’P2’zUmaxσ ′θ 1U’maxA’σ像方光束接近于平行光束，公式 還是可以應用于顯微物鏡的。D P1′P2′,以 θ1表示像面上能 分辨的兩點對出瞳中心的張角 ，可得相應地 因 U’max角一般很小，所以由于顯微物鏡滿足正弦條件，即有 式中， n′— 像方介質(zhì)的折射率，總是空氣， n′=1，而 σ是在物空間與 σ′共軛的線量 式中， 即為前面所提的顯微物鏡的 數(shù)值孔徑（ NA） 它就是顯微物鏡的 最小分辨距 即 分辨率 ，故有 表明 :顯微鏡的 分辨本領 取決于所用的 光波波長 和物鏡的數(shù)值孔徑 。上式的得出是假設物點本身發(fā)光，并且兩個發(fā)光點是獨立的（即非相干光源）。 這種情況與實際情況不相符 。若考慮部分相干情況，被照明物點所產(chǎn)生的衍射圖樣，在 滿足瑞利判據(jù) 時，上式中的系數(shù)一般要 加以修正 。F這 種修正是以 道威 (Dawas)判斷 為 依據(jù)的。 道威判斷 ： 兩個相鄰像點之間的兩衍射斑中心距為，則能被光學系統(tǒng)分辨 。應 充分利用 物鏡的分辨率，使以被顯微鏡物鏡分辨出來的細節(jié)能同時被眼睛所看清， 顯微鏡必須有恰當?shù)姆糯舐? 便于眼睛分辨的角距離為 2′~ 4′。 設 所使用光 線 的波 長為550nm，上式成 為取 2′為分辨角的 下限 ， 4′為 上限 ，則在 明視距離250mm處能分辨開兩點之間的距離 σ′為 σ′是顯微鏡像空間被人眼所能分辨的線距離換算到 顯微鏡的物方 ，相當于顯微鏡的 分辨率 乘以 視覺放大率 ，得到滿足上式的放大率 稱為顯微鏡的 有效放大率四、照明系 統(tǒng)? 光源 +聚光 鏡? 設計 原 則 ：? 1）光孔 轉(zhuǎn) 接原 則 ：瞳、窗 對應? 2） J照 ≥J物（拉赫不 變 量）? 照明的方法和方式? 1）照明方法? 亮 視場 ：透射式（透明體垂直照明） \反射式（非透明體垂直照明、斜照明）? 暗 視場 ：全反射（漫反射） \（不透明微 細 物體）? 生物 顯 微 鏡 多 為 透明 標 本，常用透射光亮 視場 照明。? 2）照明方式? 分 為 兩種，即 臨 界照明和柯勒照明。 臨界照明：出瞳照 —— 入瞳像、 出窗照 —— 入窗像柯勒照明：出瞳照 —— 入窗像、 出窗照 —— 入瞳像3）比較特點臨界照明 柯勒照明光源成像，照明系統(tǒng)出窗即光源像 光源發(fā)出的光線充滿入瞳要求光源均勻（物面上有燈絲像，反映其不均勻性）均勻性要求不高能量利用率高 孔闌可調(diào)以上結(jié)論適用于其他目視儀器五、 顯 微物 鏡? 幾種典型物 鏡 的 結(jié) 構(gòu)型式：? 顯 微物 鏡 的數(shù) 值 孔徑 NA＝ nsinu與 β應 匹配（表）? 數(shù) 值 孔徑是物 鏡 的主要性能指 標 ，他決定了系 統(tǒng) 的分辨率、像差校正、物 鏡結(jié) 構(gòu)復 雜 程度等。? 匹 茲 伐 場 曲的校正 問題低倍物 鏡 :由雙膠合物 鏡組 成中倍物 鏡 :由兩 組 雙膠合物 鏡組 成里斯特物鏡高倍物 鏡 :半球透 鏡 +里斯特物 鏡阿米西物鏡阿 貝 浸液物 鏡 :阿米西物 鏡 +同心 齊 明透 鏡復消色差物 鏡平 視場 復消色差物 鏡六、 顯 微物 鏡 的性能指 標? 放大率? Г＝ 250/f 39。? 出瞳直徑? D39。＝ 500NA/Г? 視場? 景深? 分辨率 σ＝ ， λ/NA， σ＝ ? 數(shù) 值 孔徑? NA＝ nsinu
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