人类认识自然界大部分信息来自眼睛,在对周围世界的认识中,总是希望看到细微的细节。众多微观世界的结构需要能够分辨,并达到人裸眼分辨的状态,才能够正常观察。由于正常人眼在25cm明视状态下,能够分辨的距离是0.2mm,因此可以使用放大镜将物体放大来观察物体的细节。例如,用10倍的放大镜可以将两个质点间的距离放大10倍,肉眼即可以分辨出0.02mm之间的两点,使物体看得更清晰。但放大镜的倍数有限,不能达到更高的分辨率。因此,分辨本领和放大倍率成为电子显微镜要的两大基本问题。此文重点已放大倍率为主题,展开详细介绍:
放大倍率也是显微镜性能的一种指标。电子显微镜不仅需要有最佳的分辨本领,还需要有合理的放大倍率。只有通过合理地放大,人眼才能依靠电子显微镜的最佳分辨本领区分精细的物体和结构。
放大镜是凸透镜,其形状为中间厚,边缘薄。光线在均匀的各向同性介质中,两点之间以直线传播,当通过不同密度介质的透明物体时,则发生折射现象,使光线向中间汇聚。折射、聚焦是放大镜的基本原理。当用放大镜观察物体时,眼睛在放大镜上面,物体放在放大镜下面。物体的光线穿过时,发生折射,使光线向中间汇聚,进入人眼。物体在人眼视网膜上所成像的大小与物体对眼所张的角成正比。视角愈大,像也愈大,愈能分辨物体的细节。
放大镜工作原理
光学显微镜的物镜,目镜及聚光镜等部件均由单个和多个透镜组成。仪器总放大倍率是仪器各透镜放大率的乘积,以光镜为例:
放大倍率
式中,ML为总放大倍率,MO为物镜放大倍率,Me为目镜放大率。用油浸物镜时,光镜总放大倍率为:
放大倍率
如果增大Mo或透镜数目,总放大倍率ML尚可增大,结果像虽然增大,但却是模糊不清的。这种无意义的放大,称空放大,确切地说就是超过有效放大率的放大称为空放大。
有效放大率由式得出:
有效放大率
分辨本领为2埃的电镜有效放大率:
有效放大率
即100万倍,比光镜大1000倍。
根据以上式中可以得出,有效放大率由分辨本领所决定,而分辨本领又是仪器仪表最基本的性能指标,若低于有效放大率则仪器没有完全发挥其性能。若高于放大倍率就成无意义的放大了。