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什么是物鏡及類型

2010-08-24

一、含義：

物鏡是由若干個透鏡組合而成的一個透鏡組。組合使用的目的是為了克服單個透鏡的成像缺陷，提高物鏡的光學質量。顯微鏡的放大作用主要取決于物鏡，物鏡質量的好壞直接影響顯微鏡映像質量，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) 是較常見的一種物鏡（表1-1），由若干組曲面半徑不同的一正一負膠合透鏡組成，只能矯正光譜線中紅光和藍光的軸向色差。同時校正了軸上點球差和近軸點慧差，這種物鏡不能消除二級光譜，只校正黃、綠波區的球差、色差，未消除剩余色差和其他波區的球差、色差，并且像場彎曲仍很大，也就是說，只能得到視場中間范圍清晰的像。使用時宜以黃綠光作照明光源，或在光程中插入黃綠色濾光片。此類物鏡結構簡單，經濟實用，常和福根目鏡、校正目鏡配合使用，被廣泛地應用在中、低倍顯微鏡上。在黑白照相時，可采用綠色濾色片減少殘余的軸向色差，獲得對比度好的相片。

2.復消色差物鏡（Apochromatic）由多組特殊光學玻璃和熒石制成的高級透鏡組組合而成。將紅、藍、黃光校正了軸向色差，消除了二級光譜，因此像質很好，但鏡片多、加工和裝校都較困難。色差的校正在可見光的全部波區。若加入藍色或黃色濾光片效果更佳。它是顯微鏡中優越良的物鏡，對球面差、色差都有較好的校正，適用于高倍放大。但仍需與補償目鏡配合使用，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雜光學結構，較好地校正像散和像場彎曲，使整個視場都能顯示清晰，適用于顯微攝影。該物鏡對球差和色差的校正仍限于黃綠波區，且還存在剩余色差。

4.平面復消色差物鏡(PF, Planapochromat) 除進一步作像場彎曲校正外，其它像差校正程度均與復消色差物鏡相同，使映像清晰、平坦；但結構復雜，制造困難。

5.半復消色差物鏡(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，價格比復消色差物鏡便宜。校正像差程度介于消色差與復消色差兩種物鏡之間，但其它光學性質都與后者相近；價格低廉，更好與補償目鏡配合使用。

三、物鏡性質

1.放大倍數：物鏡的放大倍數，是指物鏡在線長度上放大實物倍數的能力指標。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，放大倍數越高。前一種物鏡放大倍數公式為M物=L/f物，L是光學鏡筒長度，L值在設計時是很準確的，但實際應用時，因不好量度，常用機械鏡筒長度。機械鏡筒長度是指從顯微鏡目鏡接口處之直線距離。每一物鏡上都用數字標明了機械鏡筒長度。

2.鏡筒長度：鏡筒長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一定位置的映像來校正的，因此物鏡一定要在規定的機械鏡筒長度上使用，一般顯微鏡的機械鏡筒長度多為160mm、170mm、190mm。金相顯微鏡在攝影時，由于放大倍數不同，映像投射距離變化很大，因此，優良的物鏡的像差是按任意鏡筒長度校正的，即在無限長范圍內，物鏡像差均已校正。

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

（1）增大透鏡的直徑或減小物鏡的焦距即設計短焦距的物鏡，以增大孔徑半角θ。但此法會導致像差增加及制造困難，一般不采用。實際上sinθ的大值只能達到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，用于高倍物鏡。油物鏡的數值孔徑此時可達1.30~1.40，其放大倍數可達100~140倍。但干系物鏡不能隨便用油作為介質。

4.物鏡的標記：在物鏡外殼上刻有不同的標記浸液記號、物鏡類別、放大率、數值孔徑、機械筒長度、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，數值孔徑1.25；160/0：表示機械鏡筒長度為160mm；“0”表示無蓋玻片。有些物鏡刻有160/-：表示機械鏡筒長度為160mm。“-”表示可有可無蓋玻片。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）或外殼涂一黑圈來表示。