光學(xué)顯微鏡是利用光學(xué)原理，把人眼所不能分辨的微小物體放大成像，以供人們提取微細(xì)結(jié)構(gòu)信息的光學(xué)儀器。光學(xué)顯微鏡是由一個(gè)透鏡或幾個(gè)透鏡的組合構(gòu)成，是人類進(jìn)入原子時(shí)代的標(biāo)志。

光學(xué)顯微鏡的光學(xué)原理

　　折射和折射率：

　　光線在均勻的各向同性介質(zhì)中，兩點(diǎn)之間以直線傳播，當(dāng)通過不同密度介質(zhì)的透明物體時(shí)，則發(fā)生折射現(xiàn)象，這是由于光在不同介質(zhì)的傳播速度不同造成的。當(dāng)與透明物面不垂直的光線由空氣射入透明物體(如玻璃)時(shí)，光線在其介面改變了方向，并和法線構(gòu)成折射角。

　　透鏡的性能：

　　透鏡是組成光學(xué)顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)的Z基本的光學(xué)元件，物鏡、目鏡及聚光鏡等部件均由單個(gè)和多個(gè)透鏡組成。依其外形的不同，可分為凸透鏡(正透鏡)和凹透鏡(負(fù)透鏡)兩大類。

　　當(dāng)一束平行于光軸的光線通過凸透鏡后相交于一點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)稱“焦點(diǎn)”，通過交點(diǎn)并垂直光軸的平面，稱“焦平面”。焦點(diǎn)有兩個(gè)，在物方空間的焦點(diǎn)，稱“物方焦點(diǎn)”，該處的焦平面，稱“物方焦平面”;反之，在象方空間的焦點(diǎn)，稱“象方焦點(diǎn)”，該處的焦平面，稱“象方焦平面”。

光學(xué)顯微鏡的成像原理

　　光學(xué)顯微鏡和放大鏡起著同樣的作用，就是把近處的微小物體成一放大的像，以供人眼觀察。只是光學(xué)顯微鏡比放大鏡可以具有更高的放大率而已。

　　下圖是物體被光學(xué)顯微鏡成像的原理圖。圖中把物鏡和目鏡均以單塊透鏡表示。物體AB位于物鏡前方，離開物鏡的距離大于物鏡的焦距，但小于兩倍物鏡焦距。所以，它經(jīng)物鏡以后，必然形成一個(gè)倒立的放大的實(shí)像A1B1。A1B1位于目鏡的物方焦點(diǎn)F2或者在很靠近F2的位置上。再經(jīng)目鏡放大為虛像A2B2后供眼睛觀察。虛像A2B2的位置取A1B1之間的距離，可以在無限遠(yuǎn)處(當(dāng)A1B1位于F2上時(shí))，也可以在觀察者的明視距離處(當(dāng)A1B1在圖中焦點(diǎn)F2之右邊時(shí))。

　　光學(xué)顯微鏡目鏡的作用與放大鏡一樣。所不同的只是眼睛通過目鏡所看到的不是物體本身，而是物體被物鏡所成的已經(jīng)放大了一次的像。光學(xué)顯微鏡的重要光學(xué)技術(shù)參數(shù)在鏡檢時(shí)，人們總是希望能清晰而明亮的理想圖象，這就需要光學(xué)顯微鏡的各項(xiàng)光學(xué)技術(shù)參數(shù)達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，并且要求在使用時(shí)，必須根據(jù)鏡檢的目的和實(shí)際情況來協(xié)調(diào)各參數(shù)的關(guān)系。只有這樣，才能充分發(fā)揮光學(xué)顯微鏡應(yīng)有的性能，得到滿意的鏡檢效果。

光學(xué)顯微鏡成像影響因素

　　由于客觀條件，任何光學(xué)顯微鏡都不能生成理論上理想的像，各種相差的存在影響了成像質(zhì)量。

　　1、色差

　　色差是光學(xué)顯微鏡成像的一個(gè)嚴(yán)重缺陷，發(fā)生在多色光為光源的情況下，單色光不產(chǎn)生色差。白光由紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種組成，各種光的波長(zhǎng)不同，所以在通過透鏡時(shí)的折射率也不同，這樣物方一個(gè)點(diǎn)，在像方則可能形成一個(gè)色斑。

　　色差一般有位置色差，放大率色差。位置色差使像在任何位置觀察，都帶有色斑或暈環(huán)，使像模糊不清。而放大率色差使像帶有彩色邊緣。

　　2、球差

　　球差是軸上點(diǎn)的單色相差，是由于透鏡的球形表面造成的。球差造成的結(jié)果是，一個(gè)點(diǎn)成像后，不在是個(gè)亮點(diǎn)，而是一個(gè)中間亮、邊緣逐漸模糊的亮斑。從而影響光學(xué)顯微鏡成像質(zhì)量。

　　球差的矯正常利用透鏡組合來消除，由于凸、凹透鏡的球差是相反的，可選配不同材料的凸凹透鏡膠合起來給予消除。舊型號(hào)光學(xué)顯微鏡，物鏡的球差沒有完全矯正，應(yīng)與相應(yīng)的補(bǔ)償目鏡配合，才能達(dá)到糾正效果。一般新型光學(xué)顯微鏡的球差完全由物鏡消除。

　　3、慧差

　　慧差屬軸外點(diǎn)的單色相差。軸外物點(diǎn)以大孔徑光束成像時(shí)，發(fā)出的光束通過透鏡后，不再相交一點(diǎn)，則光點(diǎn)的像便會(huì)得到逗點(diǎn)狀，型如慧星，故稱“慧差”。

　　4、像散

　　像散也是影響清晰度的軸外點(diǎn)單色相差。當(dāng)視場(chǎng)很大時(shí)，邊緣上的物點(diǎn)離光軸遠(yuǎn)，光束傾斜大，經(jīng)透鏡后則引起像散。像散使原來的物點(diǎn)在成像后變成兩個(gè)分離并且相互垂直的短線，在理想像平面上綜合后，形成一個(gè)橢圓形的斑點(diǎn)。像散是通過復(fù)雜的透鏡組合來消除。

　　5、場(chǎng)曲

　　場(chǎng)曲又稱“像場(chǎng)彎曲”。當(dāng)透鏡存在場(chǎng)曲時(shí)，整個(gè)光束的交點(diǎn)不與理想像點(diǎn)重合，雖然在每個(gè)特定點(diǎn)都能得到清晰的像點(diǎn)，但整個(gè)像平面則是一個(gè)曲面。這樣在鏡檢時(shí)不能同時(shí)看清整個(gè)相面，給觀察和照相造成困難。因此研究用光學(xué)顯微鏡的物鏡一般都是平場(chǎng)物鏡，這種物鏡已經(jīng)矯正了場(chǎng)曲。

　　6、畸變

　　前面所說各種相差除場(chǎng)曲外，都影響像的清晰度?；兪橇硪环N性質(zhì)的相差，光束的同心性不受到破壞。因此，不影響像的清晰度，但使像與原物體比，在形狀上造成失真。