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本文屬于科普文章，著重介紹光學(xué)顯微鏡的成像特點(diǎn)，和很多資料不一致，我們不會局限于生物顯微鏡，也會包含體視顯微鏡，兩者很大不同，我們會分開講，同時(shí)順便理清一些常見誤區(qū)。

·光學(xué)顯微鏡是什么？

光學(xué)顯微鏡：物鏡、目鏡、載物臺

顯微鏡是一種把微小物體放大成像的儀器，常見的就是光學(xué)顯微鏡，它通過光學(xué)原理，利用玻璃透鏡等組件組合形成放大的成像，使原本肉眼無法分辨的細(xì)小物體變得可以分辨觀察。

臺式掃描電鏡ZEM15，外觀很不一樣

對應(yīng)光學(xué)顯微鏡，還有電子顯微鏡、原子力顯微鏡等其他類型顯微鏡，成像原理各不相同，具有更高的分辨率，但是價(jià)格昂貴、使用復(fù)雜，不在本文討論范圍內(nèi)。

生物顯微鏡和體視顯微鏡

常見的光學(xué)顯微鏡有兩類，一類是復(fù)合顯微鏡，以生物顯微鏡為典型，鏡身和觀察頭等部件都是模塊化、可換的，具有多個(gè)物鏡，有正置和倒置兩種型態(tài)，可以特化成金相顯微鏡、偏光顯微鏡、熒光顯微鏡、共聚焦顯微鏡等機(jī)種；另一類是體視顯微鏡，常見于電子產(chǎn)品維修、模式生物研究、植物研究，鏡體高度一體化，除研究級產(chǎn)品外，基本只能附加配件，很難替換配件，通常只有一個(gè)初級物鏡/輔助物鏡，內(nèi)部有兩條光路。

·光學(xué)顯微鏡成像的特點(diǎn)1：放大成像，有限放大倍率

生物顯微鏡的放大成像

對于生物顯微鏡，總放大倍數(shù)是固定的，按物鏡數(shù)量不同有4-6個(gè)檔位

總放大倍數(shù)（生物） = 物鏡放大倍數(shù) x 目鏡放大倍數(shù)

生物顯微鏡標(biāo)配物鏡有4X、10X、40X和100X，標(biāo)配目鏡是10X，因此總放大倍數(shù)是40X-1000X.

物鏡數(shù)值孔徑值決定放大倍率上限

很多人陷入一個(gè)誤區(qū)，就是放大倍數(shù)越高越好，某寶、某多等平臺，很多商家會宣傳幾千、上萬倍放大的顯微鏡，其實(shí)是沒有意義的，因?yàn)?a href="https://www.www.gdutwuwenda.cn/Products.html">光學(xué)顯微鏡存在有效放大倍率的概念，超過有效放大倍率的成像不會有更多細(xì)節(jié)，只會模糊：

有效放大倍數(shù) = 物鏡數(shù)值孔徑N.A x 500-1000

物鏡數(shù)值孔徑不會超過1.6，也就意味著光學(xué)顯微鏡有效放大倍率是1600倍，通常還達(dá)不到，因?yàn)槠胀ǖ?00X油浸物鏡數(shù)值孔徑也就1.25，也就是說，1250倍就到頭了。這就是為什么ML31等嚴(yán)謹(jǐn)?shù)呐R床生物顯微鏡標(biāo)配是10X目鏡而不是16X目鏡，因?yàn)榭偡糯蟊稊?shù)1600倍是無效放大）。

體視顯微鏡的放大成像

對于體視顯微鏡，只有舊式設(shè)計(jì)會采用類似生物顯微鏡的定檔變倍，新一點(diǎn)的基本都是可變倍率，放大倍數(shù)可以在下限和上限之間靈活調(diào)整，以適應(yīng)不同尺寸的樣品：

總放大倍數(shù)（體視） = 物鏡放大倍數(shù) x 變倍體放大倍數(shù) x 目鏡放大倍數(shù)

體視顯微鏡通常放大倍數(shù)較低，距離MZX100物鏡1X，變倍體8X，目鏡10X，放大倍率上限就是80X，使用2X物鏡可以達(dá)到160X，但相對生物顯微鏡來說還是比較低。

·光學(xué)顯微鏡成像的特點(diǎn)2：放大倍率和視野寬度、視野亮度、成像景深成反比

上面我們也提到，生物顯微鏡放大倍率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于體視顯微鏡，那為什么還要有體視顯微鏡呢？這就涉及光學(xué)顯微鏡成像第2特點(diǎn)，高放大倍率有三大代價(jià)：視野寬度、視野亮度和成像景深。

生物顯微鏡看不了完整一條斑馬魚

我們可以從目鏡的視野數(shù)倒推出當(dāng)前視野實(shí)際大小：

實(shí)際視野大小(視場直徑) = 目鏡視野數(shù) / 放大倍數(shù) 

以熒光顯微鏡MF31視野數(shù)F.N 22mm的10X目鏡為例，4X物鏡下，實(shí)際視野寬度是5.5mm，下一檔10X物鏡，實(shí)際視野2.2mm，再下一檔40X，實(shí)際視野0.55mm，到100X時(shí)小到只有0.22mm.

體視顯微鏡視野寬度相對大得多，以體視顯微鏡MZ62為例，10X/22目鏡搭配1X物鏡、0.67X變倍，放大倍率0.67倍，視野寬度32.8mm，可以看比較大的樣品。

隨著放大倍數(shù)變大，視野范圍會縮小，對應(yīng)的，看到的光會更少，因此視野會更暗，需要調(diào)整照明亮度和聚光鏡孔徑光闌大小（聚光鏡光圈）。對于40~100倍左右放大倍率來說，可以使用普通照明來觀察，超過100X之后，一般照明要照亮樣品就開始遇到困難，需要用聚光鏡提供高光強(qiáng)照明才夠。

體視顯微鏡可以看到完整的多條斑馬魚

體視顯微鏡另一個(gè)特點(diǎn)是不需要制樣，可以直接放樣品進(jìn)行觀察，一來是因?yàn)轶w視顯微鏡通常有上光源，可以觀察非透明的樣品，二來是因?yàn)榈头糯蟊堵蕰r(shí)，成像景深足夠大，意味著就算樣品不太平整，成像畫面中大部分都會是清晰的。

生物顯微鏡4X也有較大的景深，只要樣品比較透光，可以不制樣成玻片進(jìn)行觀察，10X物鏡類似，但成像已經(jīng)有相當(dāng)一部分開始不清晰，到20X和以上物鏡時(shí)，成像景深淺，須先將樣品制樣成玻片，否則成像中大部分將會是模糊的、無法觀察的，而且高倍下對樣品透光性要求更高，不制樣成像可能會亮度不足。

·光學(xué)顯微鏡成像的特點(diǎn)3：倒立虛像，或正立虛像

顯微鏡放大成像原理

顯微鏡物鏡的成像是倒置的實(shí)像，可以直接投影到墻壁，并決定著成像的細(xì)節(jié)和分辨率。觀察頭和目鏡會二次放大物鏡成像，形成更大放大倍率的、適合肉眼觀察的虛像。

生物顯微鏡成放大倒置虛像

對于常規(guī)生物顯微鏡來說，目鏡成像通常是倒立放大的虛像，意味著載物臺向上移動，在成像中會是向下移動，載物臺向左，成像向右，以此類推。當(dāng)然也存在專門修正成像倒立特性的正置成像的觀察頭，但很少見。

體視顯微鏡成放大正置虛像

對于體視顯微鏡來說，成像也是放大的虛像，但它是正立的，這讓體視顯微鏡在一些樣品處理和手術(shù)操作時(shí)更方便。

明美是一家專注顯微成像產(chǎn)品研發(fā)與銷售的高新技術(shù)企業(yè)，是中國儀器儀表行業(yè)協(xié)會光學(xué)分會理事單位，醫(yī)療器械顯微鏡生產(chǎn)及經(jīng)營廠家。

公司一直堅(jiān)持誠信經(jīng)營，用心服務(wù)，提供顯微成像解決方案。為教育、科研、醫(yī)藥、工業(yè)檢測等廣大客戶提供高效、穩(wěn)定的產(chǎn)品與服務(wù)。

始終以客戶需求為主，以品質(zhì)為根本，以創(chuàng)新為方向，推動顯微行業(yè)的數(shù)字化、電動化、智能化，為顯微領(lǐng)域的國產(chǎn)化進(jìn)程貢獻(xiàn)力量。

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