安全与节能驾驶操作 - 常州机动车驾驶员培训中心有限公司

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1、主要内容主要内容引言引言12电磁透镜的像差与分辨率电磁透镜的像差与分辨率3电磁透镜的景深和焦长电磁透镜的景深和焦长4电子光学根底电子光学根底电子波与电磁透镜电子波与电磁透镜1、引言、引言电子光学根底电子光学根底 通常人眼能分辨的最小距离约通常人眼能分辨的最小距离约0.2mm，要观察更微小的细节，要观察更微小的细节，必须借助于观察仪器。显微镜的创造为人类观察和认识微观世必须借助于观察仪器。显微镜的创造为人类观察和认识微观世界提供了可能。它的根本功能就是将细微物体放大至人眼可以界提供了可能。它的根本功能就是将细微物体放大至人眼可以分辨的程度。尽管各种显微镜的物理根底可能不同，但根本工分辨的程度。尽

2、管各种显微镜的物理根底可能不同，但根本工作原理是类似的，即作原理是类似的，即照明源照明源照明束照明束样品样品荧光屏荧光屏成像放大成像放大信息信息 显微镜一词，于显微镜一词，于1625年由法布尔首先提出，并一直沿用至今。年由法布尔首先提出，并一直沿用至今。 近代显微镜近代显微镜英国物理学家胡克制造的复式显微镜，能放大英国物理学家胡克制造的复式显微镜，能放大140倍。倍。他用这台显微镜观察了软木塞具有蜂巢状结构，据此提出了他用这台显微镜观察了软木塞具有蜂巢状结构，据此提出了“细胞细胞一说。一说。 1684年，荷兰物理学家惠更斯设计并制造了第一台双透镜显微镜，已年，荷兰物理学家惠更斯设计并制造了第一

3、台双透镜显微镜，已经具备了现代显微镜的根本构造。经具备了现代显微镜的根本构造。 19世纪，德国物理学家恩斯特世纪，德国物理学家恩斯特阿贝提出显微镜的完整理论阿贝提出显微镜的完整理论1、引言、引言电子光学根底电子光学根底现代普通光学显微镜现代普通光学显微镜胡克显微镜胡克显微镜电子光学根底电子光学根底v 光学显微镜就是利用可见光作为照明源的一种显微镜，极限分光学显微镜就是利用可见光作为照明源的一种显微镜，极限分辨率为辨率为200nm，比人眼的分辨本领提高了约，比人眼的分辨本领提高了约1000倍，但仍难以倍，但仍难以满足许多微观分析的要求。满足许多微观分析的要求。徕卡徕卡Leica DM系列金相显微

4、镜系列金相显微镜双目倒置金相显微镜双目倒置金相显微镜1、引言、引言普通光学显微镜与透射电镜普通光学显微镜与透射电镜(TEM)工作原理比较工作原理比较n1932年德国物理学家年德国物理学家Ruska创造了以电子束为光源的透射电子显微镜创造了以电子束为光源的透射电子显微镜n随着电子技术的开展，高分辨电子显微镜的创造将分辨率提高到原子随着电子技术的开展，高分辨电子显微镜的创造将分辨率提高到原子尺度水平目前最高为尺度水平目前最高为0.1nm，同时也将显微镜单一形貌观察功能扩，同时也将显微镜单一形貌观察功能扩展到集形貌观察、晶体结构分析、成分分析等于一体。展到集形貌观察、晶体结构分析、成分分析等于一体。

5、1、引言、引言电子光学根底电子光学根底1、引言、引言电子光学根底电子光学根底2、电子波与电磁透镜、电子波与电磁透镜电子光学根底电子光学根底n 由于衍射效应，一个理想物由于衍射效应，一个理想物点经过透镜成像时，在像平面点经过透镜成像时，在像平面上形成一个具有一定尺寸的中上形成一个具有一定尺寸的中央亮斑和周围明暗相间的圆环央亮斑和周围明暗相间的圆环构成的构成的Airy斑斑。 Airy斑的亮度斑的亮度84%集中在中央亮斑上，其余集中在中央亮斑上，其余分布在周围暗环上。通常以分布在周围暗环上。通常以第第一暗环半径一暗环半径衡量衡量Airy斑大小。斑大小。(1) 光学显微镜的分辨率光学显微镜的分辨率2、

6、电子波与电磁透镜、电子波与电磁透镜电子光学根底电子光学根底n两物点通过透镜成像后，在像平面上得到两个两物点通过透镜成像后，在像平面上得到两个Airy斑。当两个物斑。当两个物点由远而近相互靠近时，点由远而近相互靠近时， 其相应其相应Airy斑也相互靠近直至发生重叠斑也相互靠近直至发生重叠(1) 光学显微镜的分辨率光学显微镜的分辨率2、电子波与电磁透镜、电子波与电磁透镜电子光学根底电子光学根底(1) 光学显微镜的分辨率光学显微镜的分辨率v 能够分辨两个能够分辨两个Airy斑的斑的判据判据两个两个Airy斑的中心距斑的中心距离等于离等于Airy斑的半径斑的半径。此时在强度曲线上，两峰之间。此时在强度

7、曲线上，两峰之间谷底的强度降低了谷底的强度降低了19%。v 当两个埃利斑的中心间距等于埃利斑的半径当两个埃利斑的中心间距等于埃利斑的半径R0时，在两个埃利斑强度叠时，在两个埃利斑强度叠加曲线上，两个最强峰之间的峰谷强度降低了加曲线上，两个最强峰之间的峰谷强度降低了19，这个强度反差对人，这个强度反差对人眼来说是刚有所感觉，即该反差是人眼能否感觉出存在眼来说是刚有所感觉，即该反差是人眼能否感觉出存在S1、S2两个两个斑点的临界值。将此时两个埃利斑的间距折算到物平面上点斑点的临界值。将此时两个埃利斑的间距折算到物平面上点S1、S2的位的位置上去，就形成两个以置上去，就形成两个以r0R0/M为半径的

8、小圆斑，两个圆斑之间的距为半径的小圆斑，两个圆斑之间的距离与它们的半径离与它们的半径r0相等。如果两个物点相等。如果两个物点S1、S2的距离进一步缩小，就的距离进一步缩小，就无法通过透镜把它们的像无法通过透镜把它们的像S1、S2分辨出来。分辨出来。v 结论：假设以任一物点为圆心，并以结论：假设以任一物点为圆心，并以r0为半径作一个圆，此时与之相为半径作一个圆，此时与之相邻的第二物点位于这个圆周之内时，透镜就无法分辨出此二物点间的反邻的第二物点位于这个圆周之内时，透镜就无法分辨出此二物点间的反差。如果第二物点位于圆周之外，便可被透镜鉴别出来。因此差。如果第二物点位于圆周之外，便可被透镜鉴别出来。

9、因此r0就是就是衍射效应限定的透镜分辨率。衍射效应限定的透镜分辨率。2、电子波与电磁透镜、电子波与电磁透镜(1) 光学显微镜的分辨率光学显微镜的分辨率电子光学根底电子光学根底2、电子波与电磁透镜、电子波与电磁透镜电子光学根底电子光学根底(1) 光学显微镜的分辨率光学显微镜的分辨率v 把两个把两个Airy斑中心距离等于斑中心距离等于Airy斑半径时物平面上相应两个物点斑半径时物平面上相应两个物点间的距离定义为透镜能分辨的最小间距，即透镜分辨率。间的距离定义为透镜能分辨的最小间距，即透镜分辨率。v 其中其中照明源波长；照明源波长；n透镜折射率；透镜折射率；透镜孔径半角透镜孔径半角v 当当nsin做

10、到最大做到最大n=1.5,=7075时，时， 。说明光学显。说明光学显微镜分辨本领主要决定于照明源波长。半波长是光学显微镜分辨微镜分辨本领主要决定于照明源波长。半波长是光学显微镜分辨率的理论极限。可见光最短波长为率的理论极限。可见光最短波长为390nm，因此光学显微镜最高，因此光学显微镜最高分辨率为分辨率为200nm左右。左右。sin61. 000nMRr20rv 一般，人眼分辨率为一般，人眼分辨率为0.2mm，光学显微镜使人眼分辨率提，光学显微镜使人眼分辨率提高了高了1000倍，称为有效放大倍数。所以光学显微镜放大倍倍，称为有效放大倍数。所以光学显微镜放大倍数在数在1000 1500，再高的

11、放大倍数对提高分辨率没有实际，再高的放大倍数对提高分辨率没有实际奉献仅仅是放大图像的轮廓，对图像细节没有作用。奉献仅仅是放大图像的轮廓，对图像细节没有作用。v 问题：如何提高分辨率？问题：如何提高分辨率？v 由由 知，提高分辨率的关键是降低照明源的波长。知，提高分辨率的关键是降低照明源的波长。20r2、电子波与电磁透镜、电子波与电磁透镜(1) 光学显微镜的分辨率光学显微镜的分辨率波长短波长短折射、聚焦成像折射、聚焦成像电子波电子波电子光学根底电子光学根底(2) 电子波波长电子波波长v 根据德布罗意根据德布罗意de Broglie的观点，运动的电子除了具有粒的观点，运动的电子除了具有粒子性外，还