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简单显微镜的设计 教学目的 1、了解显微镜的基本光学系统及放大原理，以及视觉放大率等概念； 2、学会自组搭建简单显微镜的光路，进一步熟悉透镜的成像规律； 3、形成实事求是的科学态度和严谨、细致的工作作风。 重难点 重点：组装简单显微镜光路的设计和调节 难点：1）简单显微镜的放大原理；2）设计光路的调节 教学方法 讲授、讨论、演示相结合 学时 3学时 一、实验简介 显微镜是最常用的助视光学仪器，且常被组合在其他光学仪器中。因此，了解并 掌握它的构造原理和调整方法，了解并掌握其放大率的概念和测量方法，不仅有助于加 深理解透镜的成像规律，也有助于正确使用其他光学仪器。 二、实验目的 1、了解显微镜的基本光学系统及放大原理，以及视觉放大率等概念； 2、学会按一定的原理自行组装仪器的技能及调节光路的方法； 3、学会测量显微镜的视觉放大率。 三、实验原理 （一）、光学仪器的视觉放大率 显微镜被用于观测微小的物体，望远镜被用于观测远处的目标，它们的作用都是 将被观测的物体对人眼的张角（视角）加以放大。显然，同一物体对人眼所张的视角与 物体离人眼的距离有关。在一般照明条件下，正常人的眼睛能分辨在明视距离处相距为 0.05～0.07mm，称为最小分辨角。当 微小物体（或远处物体）对人眼所张视角小于此最小分辨角时，人眼将无法分辨，因而 需借助光学仪器（如放大镜、显微镜、望远镜等）来增大物体对人眼所张的视角。这是 助视光学仪器的基本工作原理，它们的放大能力可用视觉放大率表示，其定义为 （1） 式中，为明视距离处物体对眼睛所张的视角，为通过光学仪器观察时在明视距离 处的成像对眼睛所张的视角。 （二）、显微镜及其视觉放大率 最简单的显微镜是由两个凸透镜构成的。其中，物镜的焦距很短，目镜的焦距较 长。它的光路如图所示，图中的为物镜（焦点在和）,其焦距为；为目镜， 其焦距为。将长度为的被观测物放在的焦距外且接近焦点处，物体通过 物镜成一放大的倒立实像(其长度为)。此实像在目镜的焦点以内，经过目镜放 大，结果在明视镜上得到一个放大的虚像(其长度为)。虚像对于被观 测物来说是倒立的。显微镜物镜焦点到目镜焦点之间的距离称为物镜和目 镜的光学间隔。当显微镜中能看到物体清晰图像时，物镜前端面到被测物的距离叫做显 微镜的工作距离。为获得清晰的图像而调节显微镜与被观测物的距离称之为调焦。由图 可见，显微镜的视觉放大率为 （2） 式中，，为目镜的视觉放大率；（因比大得多）， 为物镜的线放大率。 因而式（2）可改写成 （3） 由式（3）可见，显微镜的放大率等于物镜放大率和目镜视觉放大率的乘积。在、、 和已知的情形下，可利用式（3）算出显微镜的视觉放大率。 显微镜通常配有一套不同放大率的物镜和目镜，可供选用。例如，使用20×物镜 和5×目镜的显微镜，它的视觉放大率。一般显微镜的放大率为几十倍 到几百倍。 根据式（3）可知，显微镜的镜筒越长，物镜和目镜的焦距越短，放大率就越大。 同时受光学底座尺寸的限制，故实验中所选的物镜焦距为45mm，目镜焦距为29mm。 简单显微镜设计光路的装置图和简图分别如图所示。 1－小照明光源，2－干版架，3－微尺M1（1/10 mm），4－二维架或透镜架，5－ 物镜Lo （=45 mm），6－二维架，7－三维调节架，8－目镜Le （=29 mm）， 9－45°玻璃架，10－升降调节座，11－双棱镜架，12－毫米尺M2（l=30 mm），13 －三维平移底座，14－三维平移底座，15－升降调节座，16－通用底座，17－白 光源（图中未画） 四、实验仪器 型光学平台，小照明光源，微尺，物镜，目镜，45°玻璃架，， 毫米尺，白光源，白屏，若干光学支架和底座。 附1：型光学平台 型光学平台是公司根据教育部高教普物光学实验大纲的要求设计的。实验内容包括几何光学、物理光学、现代光学三大类。仪器结构新颖、灵巧。采用组合件组合进行开放式教学，培养学生的思维能力及实验技巧，进而提高教学质量完全适用于各高等院校普通物理光学实验的需要。 型光学平台采用双层减震装置的大面积平板工作台多种通用、专用附件及各种不同焦距的透镜棱镜、波片，学生可根据实验项目需要任意选择，摆放各种实验多维调整架，可达五维精密稳定调整仪