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金相显微镜成像原理是什么?

作者:小编 日期:2020-10-04 09:19 点击数:
一、金相显微镜的成像原理
(一)金相显微镜放大镜光学原理
众 所 周 知,放 大 镜 是 最 简 单 的 一 种 光 学 仪器,它实际上是 一块会聚透 镜(凸透镜),利 用它 可 以 将 物 体 放 大。其 成 像 光 学 原 理〔1〕如 图1-1所示。当 物 体AB置 于 透 镜 焦 距f以 外 时,得 到 倒立 的 放 大 实 像A′B′(如 图1-1(a)),它 的 位 置在2倍 焦 距 以 外。若 将 物 体AB放 在 透 镜 焦 距内,就 可 看 到 一 个 放 大 正 立 的 虚 象A′B′(如 图1-1(b))。映 象 的 长 度 与 物 体 长 度 之 比(A′B′/AB)就是放大镜 的放大倍数(放 大 率)。若 放 大镜 到 物 体 之 间 的 距 离a近 似 等 于 透 镜 的 焦 距(a≈f),而 放 大 镜 到 像 间 的 距 离b近 似 相 当 于 人眼明视距(250mm),则放 大镜的放大 倍数为:N=b/a=250/f。
金相显微镜成像:实物放大金相显微镜虚像放大
由上式知,透镜的焦距越短,放大镜的放大倍数越 大。一 般 采 用 的 放 大 镜 焦 距 在10~100mm范 围 内,因 而 放 大 倍 数 在2.5~25倍 之 间。进 一步提高放大倍数,将会由于透镜焦距缩短和表面曲率过分增大而使形成的映象变得模糊不清。为了得到更高的放大倍数,就要采用显微镜,显微镜可以使放大倍数达到1500~2000倍。
(二)金相显微镜光学原理
显微镜不像放大镜那样由单个透镜组成,而是由两级特定透镜所组成。靠近被观察物体的透镜叫做物镜,而靠近眼睛的透镜叫做目镜。借助物镜与目镜的两次放大,就能将物体放大到很高的 倍 数(~2000倍)。图1-2所 示 是 在 显 微 镜 中得到放大物像的光学原理图。
被观察的物 体AB放在 物 镜 之 前 距 其 焦 距 略远一些的位置,由物体反射的光线穿过物镜,经折射后得到一个放大的倒立实像,目镜再将实像放大成倒立虚像,这就是我们在显微镜下研究实物时所观察到的经过二次放大后的物像。在设计显微镜时,让物镜放大后形成的实像位于目镜的 焦距f目之内,并使最 终 的 倒 立 虚 像在 距 眼 睛250mm处 成 像,这 时 观 察 者 看 得 最 清晰。
显微镜光学原理图
(三)透镜成像缺陷透镜成像的主要缺陷就是球面差和色差(波长 差)。球 面 差 是 指 由 于 球 面 透 镜 的 中 心 部 分 和边缘部分的厚度不同,造成不同折射现象,致使来自于试样表面同一点上的光线经折射后不能聚集 于 一 点(图1-3),因 此 使 映 像 模 糊 不 清。球面像差的程度与光通过透镜的面积有关。光圈放得越大,光线通过透镜的面积越大,球面像差就 越 严 重;反 之,缩 小 光 圈,限 制 边 缘 光 线 射入,使用通过透镜中心部分的光线,可减小球面像差。但光圈太小,也会影响成像的清晰度。色差的产生是由于白光中各种不同波长的光线在穿过 透 镜 时 折 射 率 不 同,其 中 紫 色 光 线 的 波 长 最短,折射率最大,在距透镜最近处成像;红色光线的波长最长,折射率最小,在距透镜最远处成像;其 余 的 黄、绿、蓝 等 光 线 则 在 它 们 之 间 成像。这些光线所成的像不能集中于一点,而呈现带有彩色边缘的光环。色差的存在也会降低透镜成像的清晰度,也应予以校正。通常采用单色光源(或加滤光 片),也可使用 复合透镜。如 图1-3所示。
金相显微镜透镜像差



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