什么是物鏡及類型

2010-08-24

一、含義：

物鏡是由若干個(gè)透鏡組合而成的一個(gè)透鏡組。組合使用的目的是為了克服單個(gè)透鏡的成像缺陷，提高物鏡的光學(xué)質(zhì)量。顯微鏡的放大作用主要取決于物鏡，物鏡質(zhì)量的好壞直接影響顯微鏡映像質(zhì)量，它是決定顯微鏡的分辨率和成像清晰程度的主要部件，所以對(duì)物鏡的校正是很重要的。

二、物鏡類型：

1.消色差物鏡 (Achromatic) 是較常見(jiàn)的一種物鏡（表1-1），由若干組曲面半徑不同的一正一負(fù)膠合透鏡組成，只能矯正光譜線中紅光和藍(lán)光的軸向色差。同時(shí)校正了軸上點(diǎn)球差和近軸點(diǎn)慧差，這種物鏡不能消除二級(jí)光譜，只校正黃、綠波區(qū)的球差、色差，未消除剩余色差和其他波區(qū)的球差、色差，并且像場(chǎng)彎曲仍很大，也就是說(shuō)，只能得到視場(chǎng)中間范圍清晰的像。使用時(shí)宜以黃綠光作照明光源，或在光程中插入黃綠色濾光片。 此類物鏡結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，常和福根目鏡、校正目鏡配合使用，被廣泛地應(yīng)用在中、低倍顯微鏡上。在黑白照相時(shí)，可采用綠色濾色片減少殘余的軸向色差，獲得對(duì)比度好的相片。

2.復(fù)消色差物鏡（Apochromatic） 由多組特殊光學(xué)玻璃和熒石制成的高級(jí)透鏡組組合而成。將紅、藍(lán)、黃光校正了軸向色差，消除了二級(jí)光譜，因此像質(zhì)很好，但鏡片多、加工和裝校都較困難。色差的校正在可見(jiàn)光的全部波區(qū)。若加入藍(lán)色或黃色濾光片效果更佳。它是顯微鏡中優(yōu)越良的物鏡，對(duì)球面差、色差都有較好的校正，適用于高倍放大。但仍需與補(bǔ)償目鏡配合使用，以消除殘余色差。

3.平面消色差物鏡(Plana chromatic) 采用多鏡片組合的復(fù)雜光學(xué)結(jié)構(gòu)，較好地校正像散和像場(chǎng)彎曲，使整個(gè)視場(chǎng)都能顯示清晰，適用于顯微攝影。該物鏡對(duì)球差和色差的校正仍限于黃綠波區(qū)，且還存在剩余色差。

4.平面復(fù)消色差物鏡(PF, Planapochromat) 除進(jìn)一步作像場(chǎng)彎曲校正外，其它像差校正程度均與復(fù)消色差物鏡相同，使映像清晰、平坦；但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難。

5.半復(fù)消色差物鏡(Halfapochromatic) 部分鏡片用熒石制成，故又稱熒石物鏡，性能比消色差物鏡好，價(jià)格比復(fù)消色差物鏡便宜。校正像差程度介于消色差與復(fù)消色差兩種物鏡之間，但其它光學(xué)性質(zhì)都與后者相近；價(jià)格低廉，更好與補(bǔ)償目鏡配合使用。

三、物鏡性質(zhì)

1.放大倍數(shù)：物鏡的放大倍數(shù)，是指物鏡在線長(zhǎng)度上放大實(shí)物倍數(shù)的能力指標(biāo)。有兩種表示方法，一種是直接在物鏡上刻度出如8×、10×、45×等；另一種則是在物鏡上刻度出該物鏡的焦距f，焦距越短，放大倍數(shù)越高。前一種物鏡放大倍數(shù)公式為M物=L/f物，L是光學(xué)鏡筒長(zhǎng)度，L值在設(shè)計(jì)時(shí)是很準(zhǔn)確的，但實(shí)際應(yīng)用時(shí)，因不好量度，常用機(jī)械鏡筒長(zhǎng)度。機(jī)械鏡筒長(zhǎng)度是指從顯微鏡目鏡接口處之直線距離。每一物鏡上都用數(shù)字標(biāo)明了機(jī)械鏡筒長(zhǎng)度。

2.鏡筒長(zhǎng)度： 鏡筒長(zhǎng)度是指物鏡底面到目鏡頂面的距離。由于物鏡的像差是依據(jù)一定位置的映像來(lái)校正的，因此物鏡一定要在規(guī)定的機(jī)械鏡筒長(zhǎng)度上使用，一般顯微鏡的機(jī)械鏡筒長(zhǎng)度多為160mm、170mm、190mm。金相顯微鏡在攝影時(shí)，由于放大倍數(shù)不同，映像投射距離變化很大，因此，優(yōu)良的物鏡的像差是按任意鏡筒長(zhǎng)度校正的，即在無(wú)限長(zhǎng)范圍內(nèi)，物鏡像差均已校正。

3.數(shù)值孔徑：數(shù)值孔徑表征物鏡的聚光能力，是物鏡的重要性質(zhì)之一，通常以“NA”表示。物鏡的數(shù)值孔徑大小決定了物鏡的分辨能力（鑒別）及有效放大倍數(shù)。根據(jù)理論推導(dǎo)得出：NA=nsinθ增大物鏡的數(shù)值孔徑有兩個(gè)途徑：

（1） 增大透鏡的直徑或減小物鏡的焦距即設(shè)計(jì)短焦距的物鏡，以增大孔徑半角θ。但此法會(huì)導(dǎo)致像差增加及制造困難，一般不采用。實(shí)際上sinθ的大值只能達(dá)到0.95。

（2） 增大物鏡與觀察物之間的折射率n。干系物鏡是以空氣為介質(zhì)的，折射率n=1，一般用于低倍物鏡。油系物鏡常以松柏油（n=1.515，NA=1.4）、α-壹代溴萘（n=1.658，NA=1.60）為介質(zhì)，用于高倍物鏡。油物鏡的數(shù)值孔徑此時(shí)可達(dá)1.30~1.40，其放大倍數(shù)可達(dá)100~140倍。但干系物鏡不能隨便用油作為介質(zhì)。

4.物鏡的標(biāo)記：在物鏡外殼上刻有不同的標(biāo)記浸液記號(hào)、物鏡類別、放大率、數(shù)值孔徑、機(jī)械筒長(zhǎng)度、蓋玻片厚度。油：表示浸液為松柏油；100×/1.25：表示物鏡放大率為100倍，數(shù)值孔徑1.25；160/0：表示機(jī)械鏡筒長(zhǎng)度為160mm；“0”表示無(wú)蓋玻片。有些物鏡刻有160/-：表示機(jī)械鏡筒長(zhǎng)度為160mm?！?”表示可有可無(wú)蓋玻片。在物鏡上刻有色圈表示物鏡的放大率。高倍物鏡通常都為油浸系，油鏡頭用“油”（或OiI，?L，HL）或外殼涂一黑圈來(lái)表示。