显微镜及电子显微镜工作原理介绍显微镜按工作媒介可分为光学显微镜和电子显微镜两大类。本编介绍这两类显微镜的工作原理和适用的样品制作方法。光学显微镜工作原理1.1人眼睛的分辨率人的眼睛是目视光学仪器的最终接收器，这里仅研究与我们有关的内容人眼睛的分辨率。眼睛能分辨开两个很靠近点的能力称为“眼睛分辨率”，这与眼睛的结构有关。以下从三个方面来讨论人眼分辨率的大小。一、由物理光学衍射理论可知，光具有波动性，当它穿透的物体尺寸可与其波长相比拟时，会产生衍射现象，一个小孔通过光学系统成像时也会产生衍射。它们的衍射图案是一组同心圆光斑，中央部分有一个亮斑，在其周围有明暗交替的圆环。光学系统对二个比较靠近的小孔成像时，这二个小孔的衍射图案会重叠在一起，二个小孔之间距离不同，衍射图案重叠后的情况会有不同的结果。当二个小孔之间距离较大时，重叠的衍射图案会明显分开(图1.1a)。当二个小孔之间距离靠近到其衍射图的中央亮斑恰好落在另一个衍射图案的中央亮斑边缘时，这二个小孔刚刚可以被人眼分辨开(图1.1b)。如果这二个小孔之间距离更靠近一些，这二个衍射图的中央亮斑就差不多完全重叠了，人们就辨别不开这是一个孔还是二个孔（图1.1c）。这就是光学仪器分辨本领的瑞利判断准则。(a)小孔之间距离>σ0(b)小孔之间距离=σ0(c)小孔之间距离<σ0图1.1显微镜分辨本领的瑞利准则根据这个准则，光学仪器分辨率是由其所形成衍射中心亮斑的半径而定。各种光学仪器有不同的用途，分辨率的考虑点也不同。人眼是对无穷远物体成像，用分辨角Ψ计算分辨率，此角便是衍射中心亮斑的角半径。按物理学衍射中心亮斑角半径的公式：α==(rad)=(?)(1.1)白天，一般取瞳孔直径D=2mm，算得α=70"。这个角度在视网膜上对应大小为0.006mm。(1.1)式适用于对无穷远物体成像的光学仪器，而对近距离的物体成像的光学仪器，如显微镜，其分辨率由衍射中心亮斑的半径σ0确定：σ0=(1.2)-1-（NA=nsinα为显微镜物镜的数值孔径）二、人眼感光的黄斑视神经细胞的直径约为0.003mm，按二个视神经细胞作为最小分辨距离，所对应眼睛张角约为60"。三、大量统计数字表明，人眼分辨率为α=50"～120"，在良好的照明条件下，公认为α=60"。综合上述，标准人眼分辨率公认值为60"。1.2放大镜放大镜是光学目视仪器的一种，它的作用是将细小物体放大成像在人眼明视距离处。明视距离的定义：正常人眼在一般照明下习惯的工作距离，此距离约为眼前250mm。放大镜的放大率放大镜的放大率是指人眼的视角放大率，用Γ表示。定义为：通过放大镜看物体时，其像对眼睛所张开角度的正切，与眼睛直接看物体时，物体对眼睛所张开角度的正切之比（图1.2）。把被观察的物体AB放在放大镜的物方焦点内侧附近，于是在放大镜像方成一放大的虚像A'B'，由于人眼的自动调节，此虚像通常成在人眼明视距离处。此时放大镜离人眼较近，为了计算方便，我们把虚像A'B'离人眼距离近似等于离放大镜距离，约为250mm。A'B'作为眼睛的物，它对人眼瞳孔成一张角ω。如把物体AB直接放在人眼明视距离处观看，它对瞳孔成一张角ω'e。那么，放大镜的视角放大率Γ为：Γ===(1.3)由式(1.3)可见，放大镜的放大率由其焦距所决定，焦距越小，放大率越大。要想获得更大的放大率，就要使放大镜的焦距f'做得更小。这样通常需要用组合光学系统来代替单个放大镜，显微镜就是由物镜和目镜组成的组合光学系统。图1.2(a)放大镜工作原理人眼直接观看物体人眼通过放大镜观看物体(b)1.3显微镜系统及其特性一、显微镜光学系统及其放大率显微镜是由物镜和目镜组成（图1.3）物镜先将物体AB形成一个倒立的放大的实像A'B'，。-2-此像成在目镜的焦面内侧附近。然后通过目镜又形成一个放大的虚像A"B"，按人眼观看物体的习惯，此虚像成在眼睛的明视距离处。由光学理论知道，显微镜的放大率是由物镜的放大率β（或称为放大倍数、线放大率、垂轴放大率）乘以目镜的视角放大率Γ。这里请注意β与Γ的区别。物镜放大率：β==≈(1.4)目镜放大率：Γ目==(1.5)显微镜总放大率：Γ=β×Γ目==-×（1.6）图1.3显微镜光学系统上式中f'是显微镜组合光学系统(物镜和目镜)的焦距，其数值为：f'=△：光学筒长，物镜后焦点到目镜前焦点之间的距离。式（1.4）中x’为焦像距，物镜后焦点到像点之间的距离。显微物镜将