生物顯微鏡的基本結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能

生物顯微鏡的基本結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能

顯微鏡的基本結(jié)構(gòu)可分為光學(xué)系統(tǒng)、光源照明系統(tǒng)和機(jī)械裝置三部分。下面分別對(duì)它們予以介紹。

一、生物顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)

        顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)主要包括物鏡、目鏡、聚光鏡和光源系統(tǒng)四個(gè)主要部件。其次還包括濾光片、載玻片和蓋玻片。
（一）物鏡
        物鏡一般都是在物鏡轉(zhuǎn)換器上旋著。它是顯微鏡的最主要部件。顯微鏡的放大及分辨作用主要由它來(lái)?yè)?dān)當(dāng)。其優(yōu)劣直接決定了顯微鏡的主要光學(xué)性能。普通物鏡的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 物鏡的結(jié)構(gòu)

        為了校正像差和色差（所謂像差是指所成的像與原物在形狀上的差別，色差是指所成的像與原物在顏色上的差別），物鏡都由多塊透鏡組成，而且放大倍數(shù)越高，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜。
         普通物鏡所觀(guān)察到的像面總有些彎曲，即靠中間部分清晰，靠邊緣部分比較模糊。要想讓邊緣清楚，需要調(diào)節(jié)顯微鏡的微調(diào)鈕。但是邊緣部分清楚后，中間部分又變得模糊了。這除了不便觀(guān)察外，更主要地是無(wú)法對(duì)其進(jìn)行攝影。平場(chǎng)物鏡可以較好地校正像面彎曲，使視場(chǎng)平坦。但其結(jié)構(gòu)也相應(yīng)地復(fù)雜些。
        現(xiàn)在，多數(shù)高倍物鏡和油鏡內(nèi)都裝有彈簧。在物鏡前端受壓時(shí)，鏡頭可以退縮回來(lái)。這樣一方面可以保護(hù)鏡頭，另一方面也不會(huì)把載玻片和蓋玻片壓碎。這種物鏡稱(chēng)為彈簧物鏡。
 １、物鏡的分類(lèi)  顯微鏡的物鏡雖然細(xì)分起來(lái)多達(dá)數(shù)百種，但是一般可采用下述三種分法：
        （１）按物鏡使用空間介質(zhì)的不同可分為：
        干燥系物鏡：使用時(shí)，物鏡與標(biāo)本之間以空氣為介質(zhì)。
        油浸系物鏡：簡(jiǎn)稱(chēng)油鏡。使用時(shí)，物鏡與標(biāo)本之間以油類(lèi)為介質(zhì)。
        （２）按物鏡的放大倍數(shù)不同，可分為：
         低倍物鏡：放大10倍以下；
         中倍物鏡：放大10～25倍：
         高倍物鏡：放大40～80倍；
         油鏡：放大倍數(shù)一般為100倍。　
         （３）按物鏡對(duì)像差和色差的校正程度不同，可分為：
         消色差物鏡（ACH）；
         復(fù)消色差物鏡（APO）；
         平場(chǎng)消色差物鏡（PLAN ACH）；
         平場(chǎng)半復(fù)消色差物鏡；
         平場(chǎng)復(fù)消色差物鏡（PLAN APO）。
         這五種物鏡的區(qū)別主要是消除色差與校正場(chǎng)曲的程度不同。其性能和復(fù)雜程度均是遞增的。即平場(chǎng)復(fù)消色差物鏡質(zhì)量最好，但其價(jià)格也最高，結(jié)構(gòu)也最復(fù)雜。
２．物鏡的識(shí)別 
        物鏡通常都標(biāo)有表示物鏡光學(xué)性能和使用條件的一些數(shù)字和符號(hào)。如“40/0.65”和“160/0.17”。此處的40表示它的放大倍數(shù)（有的寫(xiě)成40×或40：1）；0.65表示它的“數(shù)值孔徑”（有的寫(xiě)成N.A.0.65或A. 0.65）；160表示使用該物鏡時(shí)，顯微鏡的機(jī)械筒長(zhǎng)應(yīng)為160mm（所謂機(jī)械筒長(zhǎng)是指取下物鏡和目鏡以后，所剩下的鏡筒長(zhǎng)度。顯微鏡的機(jī)械筒長(zhǎng)現(xiàn)已統(tǒng)一規(guī)定為160mm）；0.17表示使用該物鏡時(shí)，蓋玻片的厚度應(yīng)為0.17mm。有些低倍物鏡，在有、無(wú)蓋玻片的情況下都可以使用，所以不標(biāo)0.17 而代之以橫線(xiàn)“－”。有些油鏡上標(biāo)有“油（或oil）”字。
（二）目鏡
        普通目鏡的結(jié)構(gòu)如圖2所示。目鏡通常插在鏡筒上。根據(jù)需要可以方便地拔插更換。其作用是把物鏡放大后的像作進(jìn)一步的放大，使人眼能夠清楚地觀(guān)察標(biāo)本。它有單目和雙目?jī)煞N工作方式。廉價(jià)顯微鏡多采用單目形式，使用時(shí)，只能用一只眼睛觀(guān)察。雙目顯微鏡配有兩個(gè)相同的目鏡，可供兩只眼睛同時(shí)觀(guān)察。一般的目鏡是由上下兩塊或兩組透鏡組成。下面的一塊大透鏡叫場(chǎng)鏡，上面的一塊小透鏡叫接目鏡。兩塊透鏡之間有一個(gè)環(huán)狀光欄，用它來(lái)限制視場(chǎng)的大小，只留下成像質(zhì)量較好的像供觀(guān)察，通常把它叫做視場(chǎng)光欄。光欄上一般粘有一個(gè)細(xì)絲，用來(lái)指示特定的觀(guān)察目標(biāo)。當(dāng)此細(xì)絲掉下后，可粘一小段頭發(fā)或細(xì)銅絲代替。但要注意，其尖端要落在光欄平面內(nèi)。否則，觀(guān)察時(shí)，指示不清晰。

圖2 目鏡
1、接目鏡 2、指針 3、視場(chǎng)光欄 4、場(chǎng)鏡

       目鏡可分為惠更斯目鏡、冉斯登目鏡、平場(chǎng)補(bǔ)償目鏡、平場(chǎng)廣視野目鏡和其它特殊目鏡等多種。其中，上下兩塊透鏡的凸透面都朝下的惠更斯目鏡在普通顯微鏡上用得最多。平場(chǎng)補(bǔ)償目鏡一般標(biāo)有“p”，國(guó)產(chǎn)也有標(biāo)有“PB”的。它和平場(chǎng)物鏡相配用。屬于高檔目鏡。
（三）聚光鏡
       聚光鏡又叫集光器，一般安裝在鏡臺(tái)下面。它由手旋螺絲固定，安裝方便。通常，它由聚光鏡和可變光欄兩個(gè)部件組成。有的聚光鏡的下方還安裝有一個(gè)放置濾光片的圓環(huán)形架子。聚光鏡的作用一是將光源來(lái)的光線(xiàn)會(huì)聚到標(biāo)本上，以便觀(guān)察。二是使照明光線(xiàn)獲得一個(gè)與物鏡數(shù)值孔徑相適應(yīng)的孔徑角，以保證物鏡充分地被利用。普通聚光鏡的結(jié)構(gòu)如圖10-2-3所示�？勺児鈾谟纸泄馊�或虹彩光欄，裝在聚光鏡的下方，由十幾塊金屬薄片組成。中央通光孔為圓形，移動(dòng)可變光欄的把手，可以任意調(diào)節(jié)通光孔的大小。改變聚光鏡的孔徑角，以配合物鏡的數(shù)值孔徑。
       聚光器的主要參數(shù)是數(shù)值孔徑。但它的數(shù)值孔徑是可變的，受光欄孔的大小控制。光孔開(kāi)大，數(shù)值孔徑增大，反之則減小。聚光鏡外殼上所標(biāo)的是數(shù)值孔徑的最大值。
       整個(gè)聚光鏡安裝在支承架上。支承架是由滑板連接，利用齒輪齒條，作高低升降夠動(dòng)。聚光鏡的光軸應(yīng)和顯微鏡物鏡的軸重合。當(dāng)發(fā)現(xiàn)偏差時(shí)，可調(diào)節(jié)聚光器支承架兩側(cè)的中心調(diào)節(jié)螺釘，使二者重合。
       除了上述普通的聚光鏡外，還有暗視場(chǎng)聚光鏡、相襯聚光鏡、偏光聚光鏡等多種不同用途的聚光鏡。以滿(mǎn)足不同場(chǎng)合的使用。
       有的顯微鏡在鏡座部分還有一個(gè)聚光鏡，此聚光鏡僅僅起普通的會(huì)聚光線(xiàn)的作用。
（四）其它
1、濾光片 
       有些顯微鏡配有不同波長(zhǎng)的濾光片供選用。顯微鏡所用的濾光片通常為幾個(gè)毫米厚的有色玻璃片。濾光片可以濾出與其本身顏色相同顏色的光。使用不同的濾光片，可以有選擇地使用不同顏色的照明光線(xiàn)，使觀(guān)察效果更佳。濾光片常被放置在聚光鏡最下方的圓環(huán)內(nèi)，也有的放置在底座上。
2、載玻片和蓋玻片
       顧名思義，載玻片是用來(lái)承載樣本的，蓋玻片是用來(lái)復(fù)蓋樣本的。即，通常觀(guān)察標(biāo)本時(shí)，標(biāo)本被夾在兩塊玻璃片之間，下面的一塊叫載玻片，上面的叫蓋玻片。二者一般是用長(zhǎng)方形的透明玻璃片制成，只是薄厚有所區(qū)別。標(biāo)準(zhǔn)蓋玻片的厚度為0.17mm；載玻片的厚度則為1.1mm。即厚的一塊為載玻片，薄的一塊為蓋玻片。二者的長(zhǎng)、寬相同，通常為45mm×26mm。厚的一塊為載玻片，薄的一塊為蓋玻片。二者的長(zhǎng)、寬相同，通常為45mm×26mm。

二、光源照明系統(tǒng)

         光源照明系統(tǒng)用來(lái)供給照亮標(biāo)本用的光線(xiàn)。顯微鏡所用的光源有自然光和電光源兩種。對(duì)采用自然光的顯微鏡，其光源系統(tǒng)只有一個(gè)反射鏡。反射鏡又叫反光鏡。它安裝在聚光器下面的鏡臂上。反射鏡有兩個(gè)反射面：一面為平面，另一面為凹面�？稍谒�平和垂直兩個(gè)方向上任意轉(zhuǎn)動(dòng)。它的作用主要是改變室內(nèi)光線(xiàn)的方向（凹面鏡也有一定的聚光作用），使光線(xiàn)射向聚光鏡。
        現(xiàn)代顯微鏡多使用電光源進(jìn)行照明。其光源系統(tǒng)由光源燈電路、光源燈、透鏡、反射鏡，聚光鏡等組成。整個(gè)光源照明系統(tǒng)安裝在燈座內(nèi)。光源燈一般使用鎢燈或鹵鎢燈。燈的功率從十幾瓦到數(shù)十瓦不等。光源燈所使用的電壓通常為12V以下的低電壓，并要求電壓可調(diào)，以改變光線(xiàn)的亮度。在光源燈的電路部分通常都設(shè)有光亮調(diào)節(jié)器。通過(guò)調(diào)節(jié)光亮調(diào)節(jié)器，可以很方便地改變投照在標(biāo)本上光的亮度。
        光源燈的電路的結(jié)構(gòu)形式多種多樣。但通常都是采用改變變壓器初級(jí)線(xiàn)圈電壓的方法來(lái)進(jìn)行調(diào)壓的。常用的改變變壓器初級(jí)線(xiàn)圈電壓的方法有：改變變壓器初級(jí)所串聯(lián)的電阻分檔來(lái)改變變壓器的初級(jí)電壓；用單結(jié)晶體管或雙向二極管控制可控硅的導(dǎo)通角來(lái)改變變壓器的初級(jí)電壓等。具體電路這里不再介紹。

三、機(jī)械裝置

        顯微鏡的機(jī)械裝置是為光學(xué)系統(tǒng)服務(wù)的。只有精密、靈活、準(zhǔn)確的機(jī)械裝置與良好的光學(xué)系統(tǒng)密切配合，才能使顯微鏡發(fā)揮出良好性能。
        圖4為一種普通雙目顯微鏡和一種雙目顯微鏡的結(jié)構(gòu)。從圖中可知，一般顯微鏡的機(jī)械裝置由下列部件組成：

圖4 顯微鏡的結(jié)構(gòu)

（一）鏡座與鏡臂
1、鏡座 
        鏡座又叫底座，是整個(gè)顯微鏡的基座。用以支撐整個(gè)鏡體。鏡座下面通常裝有四個(gè)支撐橡膠腳，以使儀器穩(wěn)定放在工作臺(tái)上。
        簡(jiǎn)易顯微鏡的鏡座多呈馬蹄形，用鑄鐵制造。
        電光源顯微鏡的鏡座多為方形，其內(nèi)部裝有電光源系統(tǒng)。即照明燈、聚光鏡、反光鏡及光源燈電路等均裝在其鏡座內(nèi)。底座側(cè)面裝有電源開(kāi)關(guān)和光源亮度調(diào)節(jié)鈕，可根據(jù)不同的需要選擇合適的亮度。底座后面通常裝有電源插座及保險(xiǎn)（絲）管。也有的將保險(xiǎn)管裝在底部的。
2、鏡臂　
        呈弓形，立于鏡座的上端。對(duì)直筒顯微鏡來(lái)說(shuō)，用它來(lái)支撐整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的大部分機(jī)械零件。其下有一個(gè)傾斜關(guān)節(jié)，用以?xún)A斜鏡筒。對(duì)斜筒顯微鏡來(lái)說(shuō)，鏡臂是固定的，主要用它來(lái)支撐鏡筒、載物臺(tái)等其他光學(xué)元件。
（二）鏡筒
         鏡筒又叫目鏡頭，是金屬制的圓筒。其上端可插目鏡。單目顯微鏡鏡筒的下端連接物鏡，雙目及三目顯微鏡的下端為連接頭，被手旋螺釘固定在鏡臂上。需要時(shí)，旋動(dòng)手旋螺釘，可以方便地將鏡筒從鏡臂上取下來(lái)。
1、單目鏡筒  
       單目鏡筒又有直筒和斜筒之分。雙目和三目鏡筒則都是斜筒式的。直筒顯微鏡因使用不太方便，目前使用量較少。單目斜筒是在鏡筒內(nèi)安裝一個(gè)反射棱鏡，標(biāo)本通過(guò)物鏡到達(dá)鏡筒的光線(xiàn)被棱鏡以45度角反射進(jìn)入目鏡。斜筒式可作360度旋轉(zhuǎn)，使用起來(lái)更加方便。
2、雙目鏡筒  
       雙目鏡筒由左右兩個(gè)鏡筒組成。鏡筒的下部裝有一套復(fù)雜的反射棱鏡機(jī)構(gòu)。如圖5所示。

圖5 雙目鏡筒光路

       來(lái)自物鏡的光線(xiàn)經(jīng)半五角棱鏡兩次反射后，折轉(zhuǎn)45度進(jìn)入分光棱鏡。分光棱鏡由兩塊直角棱鏡膠合而成。膠合面上鍍有分光膜。當(dāng)光到達(dá)分光膜時(shí)，有一半反射，進(jìn)入下棱鏡，另一半光透過(guò)分光膜，進(jìn)入上棱鏡。光線(xiàn)被上下兩個(gè)棱鏡（即直角棱鏡及空間棱鏡）反射后進(jìn)入兩個(gè)目鏡中成像。
       這里為了便于說(shuō)明，將兩個(gè)目鏡畫(huà)成上下形式。實(shí)際使用的光路是將半五角鏡以后的所有部件轉(zhuǎn)動(dòng)90度，將兩目鏡變成左右形式。
       為了適應(yīng)不同人的觀(guān)察，復(fù)合棱鏡兩側(cè)的反射棱鏡的間距通常都設(shè)計(jì)為可調(diào)的。目的是為了適應(yīng)瞳距不同的人使用。調(diào)節(jié)范圍通常在55mm～75mm之間。雙目鏡筒一般設(shè)計(jì)成可伸縮調(diào)節(jié)方式。這是為了適應(yīng)視力不同的人使用。調(diào)節(jié)范圍通常在500度近視和遠(yuǎn)視之間。
3、三目鏡筒  
       三目鏡筒是為攝影顯微配置的。它是在雙目鏡筒的上方又增加一個(gè)鏡筒。在此鏡筒上可加配照相機(jī)。這樣既可以觀(guān)察，又可以攝影。它有兩種方式：一種是安裝有一個(gè)可推拉的棱鏡。推入時(shí)供平時(shí)觀(guān)察用，拉出時(shí)光線(xiàn)全部進(jìn)入攝影鏡筒供照相用。還有一種是既可觀(guān)察又可同時(shí)攝影的三目鏡筒。它的光線(xiàn)20％～30％供觀(guān)察用，70％～80％供攝影用。 在攝影時(shí)，可用攝影目鏡進(jìn)行調(diào)焦，當(dāng)看到清晰的物像時(shí)，再攝影，便可攝出清晰的照片。
（三）物鏡轉(zhuǎn)換器
        物鏡轉(zhuǎn)換器裝于鏡筒下端，用來(lái)安裝和轉(zhuǎn)換物鏡。按安裝物鏡的孔數(shù)不同，可分為兩孔式、三孔式、四孔式等幾種。以三、四孔具多。按定位方式的不同，物鏡轉(zhuǎn)換器可分為外定位式和內(nèi)定位式兩種。但無(wú)論哪種方式，其基本結(jié)構(gòu)都是由上下兩塊凸面朝下的圓盤(pán)組成。上面一塊固定在鏡筒的下端，稱(chēng)為固定盤(pán)。下面一塊可以繞其中心的大頭螺釘旋轉(zhuǎn)，稱(chēng)為轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)。物鏡就分別安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)的幾個(gè)對(duì)稱(chēng)的螺絲口上。外定位式的轉(zhuǎn)換器，其定位彈簧安裝在外面；內(nèi)定位式的轉(zhuǎn)換器，其定位彈簧片安裝在固定盤(pán)里面。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)旋轉(zhuǎn)至某一位置時(shí)，定位彈簧片上的凸棱落入定位槽中，發(fā)出咔嗒一聲響，便有一個(gè)物鏡進(jìn)入光路。繼續(xù)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)，可將各個(gè)物鏡依次調(diào)在顯微鏡的光軸位置上。
        對(duì)物鏡轉(zhuǎn)換器的精度有兩點(diǎn)要求：同軸和齊焦。所謂同軸，是指每個(gè)物鏡被定位即調(diào)入光路后，物鏡和目鏡的光軸應(yīng)在一條直線(xiàn)上。所謂齊焦，是指用低倍物鏡調(diào)焦后，從低倍轉(zhuǎn)換到高倍物鏡，無(wú)須使用粗調(diào)，即可初見(jiàn)物像（但允許細(xì)調(diào)）。齊焦又稱(chēng)為“等高轉(zhuǎn)換”。
（四）載物臺(tái)與移動(dòng)器　　
        載物臺(tái)用于承放標(biāo)本。它與顯微鏡的光軸垂直。為了便于操作，載物臺(tái)上可設(shè)一個(gè)移動(dòng)器，叫做帶移動(dòng)器的載物臺(tái)。當(dāng)標(biāo)本被夾入移動(dòng)器后，使用移動(dòng)器的橫向和縱向調(diào)節(jié)旋鈕或手輪，便可以上下左右移動(dòng)標(biāo)本，十分方便。這種載物臺(tái)與移動(dòng)器是靠移動(dòng)器上的一只滾花螺絲連接的。安裝移動(dòng)器時(shí)，只要把移動(dòng)器上兩個(gè)固定銷(xiāo)插入臺(tái)面的螺絲孔內(nèi)，再擰緊滾花螺絲即行。圖6所示為一種移動(dòng)器的結(jié)構(gòu)。

圖6 移動(dòng)器
1.活動(dòng)夾 2.刻度標(biāo)尺 3.活靈 4.螺桿  5.橫向調(diào)節(jié)旋鈕 6、8.固定銷(xiāo)  7.滾花螺絲  9.縱向調(diào)節(jié)旋鈕 10.齒條

       可升降式載物臺(tái)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。這樣的載物臺(tái)通常由上下兩層構(gòu)成。在上層的表面，還安裝有一個(gè)標(biāo)本夾，用以?shī)A持樣本。在載物臺(tái)的下方，還安裝有一個(gè)縱、橫向調(diào)節(jié)手輪。見(jiàn)圖4。
       下層固定在鏡臂上，受粗調(diào)及細(xì)調(diào)控制。調(diào)節(jié)粗調(diào)及細(xì)調(diào)，載物臺(tái)可上下移動(dòng)。
       兩層之間靠燕尾槽（在下面粗調(diào)部分有詳細(xì)解釋?zhuān)┻B在一起。在縱向手輪調(diào)節(jié)下，載物臺(tái)的上層可以前后移動(dòng)一定距離。在上層的后部，設(shè)有橫向移動(dòng)裝置，它受橫向手輪調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)橫向手輪，可使載物臺(tái)上的樣本左右移動(dòng)。樣本移動(dòng)范圍通常為75mm×50mm。
（五）粗動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)
       粗動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)稱(chēng)粗調(diào)，是用來(lái)快速調(diào)焦的裝置。它受粗調(diào)手輪控制。旋轉(zhuǎn)粗調(diào)手輪，可以使物、目鏡與載物臺(tái)相對(duì)明顯地移動(dòng)。極限升降距離通常為30mm左右。
       粗調(diào)有三種方式：一種是鏡筒升降式，一種是鏡臂升降式，第三種是載物臺(tái)升降式。無(wú)論哪種方式，粗調(diào)的基本結(jié)構(gòu)都是由齒輪來(lái)帶動(dòng)齒條運(yùn)動(dòng)。齒輪固定在粗動(dòng)手輪的轉(zhuǎn)軸上，齒條固定在鏡筒、鏡臂上。齒輪和齒條咬合在一起。轉(zhuǎn)動(dòng)手輪時(shí)，齒輪通過(guò)齒條帶動(dòng)鏡筒（或鏡臂或載物臺(tái)）作相應(yīng)的上升或下降。其上下運(yùn)動(dòng)的方向，由燕尾導(dǎo)軌作精確控制。燕尾導(dǎo)軌是精密加工的部件，由燕尾條和燕尾槽組成。燕尾條在燕尾槽內(nèi)滑動(dòng)或燕尾槽在燕尾條上滑動(dòng)。它們之間的配合緊密、平穩(wěn)、沒(méi)有松動(dòng)，可保證光學(xué)系統(tǒng)作平穩(wěn)而準(zhǔn)確的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。
        對(duì)一般載物臺(tái)升降式的粗調(diào)來(lái)說(shuō)，其松緊是可調(diào)節(jié)的。在右方粗動(dòng)手輪內(nèi)側(cè)有一個(gè)壓直紋的手輪，將它順時(shí)針?lè)较蛐�轉(zhuǎn)，粗動(dòng)變緊；逆時(shí)針?lè)较蛐�轉(zhuǎn)，粗動(dòng)變松。
（六）微動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)
         微動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)稱(chēng)微調(diào)，是對(duì)顯微鏡作精細(xì)調(diào)焦用的裝置。它的總調(diào)節(jié)距離一般為1.8mm～3mm，由微動(dòng)手輪控制。旋轉(zhuǎn)微動(dòng)手輪時(shí)，通過(guò)多級(jí)齒輪變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，能使載物臺(tái)作精細(xì)的緩慢升降移動(dòng)，其光學(xué)系統(tǒng)也隨之非常慢地移動(dòng)。通常上升或下降2mm的距離，需要轉(zhuǎn)動(dòng)十幾圈。
         微調(diào)裝置常見(jiàn)的有杠桿式、齒輪式和偏心輪式等多種結(jié)構(gòu)。其具體結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，這里不作詳述。

  顯微鏡的光學(xué)性能由下列八個(gè)基本光學(xué)參數(shù)（或參量）來(lái)決定:

（一）數(shù)值孔徑 

       數(shù)值孔徑又叫鏡口率。它是指所觀(guān)察的物體與鏡頭間介質(zhì)的折射率n與物鏡鏡口角α一半的正弦值的乘積。用N.A或A.來(lái)表示。即：N.A.＝nsin（α/2）
       所謂鏡口角是指被觀(guān)察點(diǎn)射入物鏡前透鏡的邊緣光線(xiàn)之間的夾角。即圖1中的角α。

圖1 顯微鏡的鏡口角
1、物鏡   2、標(biāo)本 、α、鏡口角

       數(shù)值孔徑是物鏡與聚光鏡的重要參數(shù)，與顯微鏡的其它各個(gè)光學(xué)參數(shù)都有密切關(guān)系。一般希望它越大越好。從公式中可知：提高數(shù)值孔徑有兩種方法，一是增大鏡口角，二是增大物鏡與標(biāo)本之間的折射率。
       采取前一種方法時(shí)，可以讓標(biāo)本與物體盡量靠近。但無(wú)論怎樣靠近，α總是小于180°。這樣，sin（α/2）也小于１。而空氣的折射率n＝1。因此，干燥系物鏡的數(shù)值孔徑nsin（α/2）總是小于1，一般在0.04～0.95之間。
       采取后一種方法時(shí)，可在物鏡與標(biāo)本之間加入折射率較大的介質(zhì)。如香柏油的折射率n＝1.515，使用香柏油為介質(zhì)時(shí)，可使數(shù)值孔徑達(dá)到1.2以上。這就是為什么在有些情況下要使用油鏡的原因。目前油鏡所能達(dá)到的最大數(shù)值孔徑為1.4。

（二）分辨率

       分辨率又叫鑒別率或分辨本領(lǐng)。所謂分辨率是指顯微鏡分辨被檢物體細(xì)微結(jié)構(gòu)的能力。它與分辨距離成反比。分辨距離是指能被分辨開(kāi)的兩物點(diǎn)間的最小距離。分辨距離越小，顯微鏡的分辨率越高。如果兩物點(diǎn)間的距離小于分辨距離，就會(huì)把兩點(diǎn)誤看成一點(diǎn)，無(wú)法看清其結(jié)構(gòu)。顯微鏡的分辨率是由物鏡決定的。目鏡只起放大作用，不能增加顯微鏡的分辨率。
       在普通中心照明的情況下，物鏡的分辨距離ｄ由下式?jīng)Q定。
                      　ｄ＝（λ/2）N.A.　
       式中：ｄ表示分辨距離, 單位是微米，λ表示照明光線(xiàn)的波長(zhǎng)，單位也是微米。
       在可見(jiàn)光中，亮度最大而且對(duì)人眼最敏感的波長(zhǎng)為0.55μm，物鏡最大的N. A.為1.4。代入上式可得ｄ近似為0.2μm。即，使用普通光學(xué)顯微鏡，在中心照明的情況下，分辨距離的極限為0.2μm。也就是說(shuō)，小于0.2μm的兩物體，普通光學(xué)顯微鏡無(wú)法區(qū)分。
       使用紫外線(xiàn)，可以減小照明光線(xiàn)的波長(zhǎng)，能使分辨距離達(dá)到0.1μm。但因紫外線(xiàn)不能為人眼所見(jiàn)。只能拍成照片后再觀(guān)察。
       電子流的波長(zhǎng)只有0.00387nm。利用“電子透鏡”或磁透鏡來(lái)控制電子流，所制成的電子顯微鏡的分辨距離達(dá)零點(diǎn)幾nm。可以用它去觀(guān)察原子的結(jié)構(gòu)。

（三）放大率

        顯微鏡的放大率等于物鏡的放大率和目鏡的放大率的乘積。從原理上講，放大率可以做的非常大。但是，如果標(biāo)本的細(xì)節(jié)不能被物鏡分辨開(kāi)來(lái)，放大的再大，也毫無(wú)意義。理論上可以推導(dǎo)出來(lái)，顯微鏡最合適的放大率（稱(chēng)為有效放大率，用Ｍ有效表示）是在物鏡的數(shù)值孔徑的500～1000倍之間。即500N.A.≤Ｍ有效≤1000N.A.
        在有效放大率范圍內(nèi)，眼睛可以長(zhǎng)時(shí)間觀(guān)察而不易疲勞。如果放大率低于500 N.A.，觀(guān)察起來(lái)就很吃力。如果高于1000N.A.，則會(huì)使像質(zhì)變壞，甚至造成不真實(shí)的像。因此，超過(guò)1000N.A.的放大率稱(chēng)為無(wú)效放大率。

（四）工作距離  

       工作距離是指顯微鏡調(diào)焦后，在使用標(biāo)準(zhǔn)蓋玻片和標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械筒長(zhǎng)的情況下，物鏡的下表面至蓋玻片上表面之間的距離。物鏡的放大率越高，工作距離越短。一般10倍以下的低倍物鏡，工作距離為5～7mm，而100倍的油鏡，其工作距離只有0.19mm左右。

（五）焦點(diǎn)深度

       當(dāng)顯微鏡調(diào)焦于標(biāo)本中某一平面后，不僅這一物平面可以看清楚，而且和它相連的上下兩個(gè)物平面也能同時(shí)看清楚。這上下兩個(gè)物平面之間的距離叫做焦點(diǎn)深度，簡(jiǎn)稱(chēng)焦深。
       顯微鏡的焦深是很小的，而且數(shù)值孔徑越大、總放大率越大，焦深越小。例如，使用N.A.為1.25/100倍的油鏡、12.5倍的目鏡觀(guān)察時(shí)，焦深只有0.27μm。這就是說(shuō)，調(diào)焦后一次只看清楚0.27μm厚的一個(gè)薄層。而普通標(biāo)本一般都有幾個(gè)微米厚。要想看完整個(gè)標(biāo)本，需要使用顯微鏡的微調(diào)機(jī)構(gòu)，自上而下分層觀(guān)察。

（六）視場(chǎng)

       視場(chǎng)又叫視野。是指顯微鏡一次能夠看到的被檢物體的范圍。通常我們希望視場(chǎng)盡可能大些。顯微鏡的視場(chǎng)由物鏡的視場(chǎng)和目鏡的視場(chǎng)共同決定的。普通物鏡的視場(chǎng)小于20mm，大的可達(dá)40mm以上。普通10倍目鏡的視場(chǎng)為14mm，大的可達(dá)24mm以上。物鏡與目鏡一旦設(shè)計(jì)好后，其視場(chǎng)便固定了。因一般顯微鏡的視場(chǎng)較小，不可能在一個(gè)視場(chǎng)內(nèi)看到整個(gè)標(biāo)本，只能看到標(biāo)本上極小的一個(gè)小圓塊。而且視場(chǎng)的大小與顯微鏡的總放大率成反比�？偡糯舐试酱�，視場(chǎng)越小。解決的辦法是利用移動(dòng)器，使標(biāo)本的各部分依次進(jìn)入視場(chǎng)，輪流觀(guān)察。

（七）鏡像亮度

       鏡像亮度是指顯微鏡中所看到的物像的亮暗程度。為了便于觀(guān)察，我們希望所成的像亮一些。在外部光線(xiàn)不變的情況下，鏡像亮度與數(shù)值孔徑的平方成正比，而與總放大率的平方成反比。要想使鏡像亮度大些，應(yīng)使用大數(shù)值孔徑的物鏡，配以低放大率的目鏡。例如，在物鏡相同的情況下，使用5倍的目鏡與使用10倍的目鏡相比，其鏡像亮度要大4倍。
使用電光源的顯微鏡，其鏡像亮度可以通過(guò)調(diào)節(jié)照明燈的亮度來(lái)控制。

（八）清晰度

       顯微鏡成像的清晰度取決于其光學(xué)系統(tǒng)，尤其是物鏡的光學(xué)性能。它與顯微鏡的設(shè)計(jì)、制造、使用和保管都有關(guān)系。是一個(gè)很重要而又很復(fù)雜的問(wèn)題。從使用和保管的角度來(lái)說(shuō)，影響清晰度的主要原因有：所使用的蓋玻片的厚度不合格、調(diào)焦沒(méi)有調(diào)到理想位置、總放大率用得過(guò)大、油鏡的鏡頭沒(méi)有擦干凈、鏡片生霉等。
      上述八個(gè)參數(shù)之間是互相聯(lián)系、互相制約的。例如，使用數(shù)值孔徑大的物鏡，其分辨率、放大率、鏡像亮度都大，對(duì)觀(guān)察有利。但它的工作距離短、焦點(diǎn)深度和視場(chǎng)小，使用起來(lái)不太方便。在使用中應(yīng)根據(jù)具體使用情況，照顧重點(diǎn)，兼顧其他。使用顯微鏡的根本目的是要看清楚樣本的細(xì)節(jié)，否則，就失去了使用顯微鏡的意義。從這個(gè)前提條件看來(lái)，分辨率應(yīng)擺在首位，放大率擺在第二位。其余各參數(shù)應(yīng)列入從屬地位。因?yàn)榍皟蓚�(gè)參數(shù)是決定被檢物體能否看得見(jiàn)的問(wèn)題。其余各參數(shù)只是決定使用方便不方便或觀(guān)察效果好不好的問(wèn)題。因此，使用時(shí)，應(yīng)在保證主要參數(shù)滿(mǎn)足要求的前提下，適當(dāng)兼顧其余各參數(shù)。