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2025-06-23 16:48本頁面
【正文】 實驗七 顯微系統(tǒng)特性參數(shù)的測量（可選）一、實驗目的和要求 通過對顯微系統(tǒng)特性參數(shù)的實際測量，進一步掌握顯微系統(tǒng)的基本成像原理，同時加深對其各參數(shù)的理解。 二、實驗內(nèi)容 實際測量顯微系統(tǒng)的線視場、放大倍率及數(shù)值孔徑的大小。 三、實驗儀器 待測顯微鏡、測微目鏡、標準刻尺、半反半透鏡、照明光源、標準柱等。 四、測量原理 (一) 顯微鏡線視場的檢測 顯微鏡的原理示意如下圖7－1所示： 圖71從圖中可見，顯微鏡由物鏡及目鏡構(gòu)成，被觀測的物體經(jīng)顯微鏡的物鏡放大后其像再經(jīng)目鏡放大以供人眼觀察，其成像過程是一個二次成像過程。對于顯微鏡而言，分劃板是其視場光闌，顯微鏡的線視場主要取決于視場光闌的大小，且顯微鏡的視覺放大率越大，它的物空間的線視場越小。 若在顯微鏡承物臺上放置一標準玻璃刻尺，并以光源照明，令顯微鏡對標準玻璃刻尺進行調(diào)焦，使人眼通過顯微鏡看清其像，則顯微鏡中所能看到的最大刻線范圍即為顯微鏡的線視場。 (二) 顯微鏡放大率的測量 其測量原理如圖7－2所示：圖 72使待檢顯微鏡對承物臺上的標準玻璃刻尺1調(diào)焦，在垂直光軸方向于明視距離處安放另一刻尺2，并用光源同時照明兩個刻尺。此時人眼可同時看清兩刻尺的像，并將二者消視差，在視場中讀取刻尺1的像與刻尺2齊合的讀數(shù)M及N，則采用下式即可求得顯微鏡的視覺放大率： （71）式中 分別為刻尺1及刻尺2的格值。 除了此種測量方法外，還可以采用前置鏡法直接測量或分別測量構(gòu)成此顯微鏡的物鏡的垂軸放大率及目鏡的視覺放大率。在此就不一一介紹了。 （三）顯微鏡物鏡數(shù)值孔徑NA的測量 顯微鏡的數(shù)值孔徑是顯微鏡一個非常重要的參數(shù)，其大小直接決定了顯微系統(tǒng)的分辨能力及像面照度。數(shù)值孔徑的表示形式如下所示： （72）式中為顯微物鏡物方介質(zhì)折射率； 為顯微物鏡物方半孔徑角。 當顯微鏡的數(shù)值孔值不大時可采用下面的方法進行測量，其測量原理如圖7－3所示： 圖7—3將已知高度為d的標準柱放在刻尺上，使待測顯微鏡以標準柱的上端面中心進行調(diào)焦，取下標準柱及顯微鏡目鏡，用眼直接讀取視場所見的刻尺分劃的格數(shù)m，則有： （73）根據(jù)式（7－3）即可求出物方孔徑角的大小，再利用式（7－2）即可求出被測量顯微鏡的數(shù)值孔徑。 在顯微鏡的批量生產(chǎn)檢測時，可依據(jù)此檢測原理做成專用的數(shù)值孔徑儀檢測NA，以提高檢測效率。 五、測量步驟（一）顯微系統(tǒng)線視場的測量 將標準刻尺放置在被測量顯微鏡的承物臺上，固定好位置，并用光源照明刻尺。 旋轉(zhuǎn)顯微鏡的轉(zhuǎn)動圓盤選擇一個放大率比較小的物鏡（如果物鏡的放大倍率選擇過大則看不到刻尺的像），同時通過拔插的方式選擇一個適合的目鏡，轉(zhuǎn)動旋鈕令顯微鏡對刻尺進行調(diào)焦，直至看到刻尺的清晰的像，若通過調(diào)整只能看見刻尺的模糊的像，則還需旋轉(zhuǎn)目鏡進行相應的視度調(diào)節(jié)。 此時讀出通過顯微鏡目鏡所能看到的最大的刻尺范圍2y，此數(shù)值即為待測顯微鏡的線視場的大小。由于在此成像過程中所用的物為已知刻值的刻尺，所以通過直接讀取格值的方式就能夠測量出線視場的大小，十分方便快捷。 （二）顯微系統(tǒng)放大倍率的測量 將標準刻尺1放置在被測量顯微鏡的承物臺上，固定好位置，并用光源照明刻尺。 在選擇了適當?shù)奈镧R及目鏡的基礎上，對標準刻尺1進行調(diào)焦，直至看清標準刻尺1的像。 在垂直于顯微鏡的光軸方向上再放置一個刻尺2（此刻尺的格值可以與刻尺1相同也可不同，根據(jù)具體情況而定），并使此刻尺位于明視距離處。同時將一個半反半透鏡放置于待測目鏡之上。此時讓照明光源同時照明兩個刻尺，當人眼通過半反半透鏡進行觀察時就能夠同時看到兩個刻尺的像：其中刻尺1通過顯微鏡成像、放大后經(jīng)半反半透鏡的透射進入人眼，而刻尺2則僅經(jīng)過半反半透鏡的反射后進入人眼，在此過程中沒有經(jīng)過放大。 將兩像進行調(diào)整并消視差，此時分別讀取所見視場中刻尺1的格值數(shù)N及同一視場中刻尺2的格值數(shù)M，并利用式（7－1）即可求出被測顯微鏡的放大倍率。 （三）顯微鏡數(shù)值孔徑的測量 首先將標準刻尺放置在被測量顯微鏡的承物臺上，固定好位置，然后將已知高度的標準小圓柱放置于標準刻尺上，并用光源照明。 然后調(diào)整顯微鏡令顯微鏡對此小圓柱的上端面進行調(diào)焦，直至在目鏡中看到小圓柱上端面的清晰的像。 先取下目鏡，再移走小圓柱，直接通過人眼來觀察標準刻尺經(jīng)顯微物鏡所成之像，上下移動人眼的位置，直至能夠看見刻尺的清晰的像。數(shù)出所見視場中的刻尺的格值m，并代入公式（7－3）、（7－2）中，即可求出該被測顯微鏡的數(shù)值孔徑。 【思考題】 如用小孔光闌代替標準圓柱，該如何檢測顯微鏡的數(shù)值孔徑？ 對于顯微鏡而言，其物方線視場的大小與哪些因素有關(guān)？ 對于低倍顯微鏡，其最大視場由哪種光闌限制？該光闌一般放在哪里？
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