2024年10月2日发(作者：皇河)
显微镜的使用
一、 显微镜的光学系统
显微镜的光学系统主要包括物镜、目镜、反光镜和聚光器四个部件。广义的说也包括照明光
源、滤光器、盖玻片和载玻片等。
（一）、物镜
物镜是决定显微镜性能的最重要部件，安装在物镜转换器上，接近被观察的物体，故叫做物
镜或接物镜。
1、物镜的分类
物镜根据使用条件的不同可分为干燥物镜和浸液物镜；其中浸液物镜又可分为水浸物镜和油
浸物镜（常用放大倍数为90—100倍）。
根据放大倍数的不同可分为 低倍物镜（10倍以下）、中倍物镜（20倍左右）高倍物镜（40
—60倍）。
根据像差矫正情况，分为消色差物镜（常用，能矫正光谱中两种色光的色差的物镜）和复色
差物镜（能矫正光谱中三种色光的色差的物镜，价格贵，使用少）。
(所谓象差是指所成的像与原物在形状上的差别；色差是指所成的像与原物在颜色上的差别)
(消除色差（当不同波长的光线通过透镜的时候，它们折射的方向略有不同，这导致了成像质量的下
降）
常用物镜倍数有:4X、10X、20X、40X、50X、60X、80X、100X等
2、物镜的主要参数：
物镜主要参数包括：放大倍数、数值孔径和工作距离。
①、放大倍数是指眼睛看到像的大小与对应标本大小的比值。它指的是长度的比值而不是面积的
比值。例：放大倍数为100×，指的是长度是1μm的标本，放大后像的长度是100μm，要是以
面积计算，则放大了10,000倍。
显微镜的总放大倍数等于物镜和目镜放大倍数的乘积。
②、数值孔径也叫镜口率，简写N•A 或A，是物镜和聚光器的主要参数，与显微镜的分辨力成
正比。干燥物镜的数值孔径为0.05-0.95，油浸物镜（香柏油）的数值孔径为1.25。
③、工作距离是指当所观察的标本最清楚时物镜的前端透镜下面到标本的盖玻片上面的距离。物
镜的工作距离与物镜的焦距有关，物镜的焦距越长，放大倍数越低，其工作距离越长。例：10
倍物镜上标有10/0.25和160/0.17，其中10为物镜的放大倍数；0.25为数值孔径；160为镜筒长
度（单位mm）；0.17为盖玻片的标准厚度（单位 mm）。10倍物镜有效工作距离为6.5mm，40
倍物镜有效工作距离为0.48mm 。
3、物镜的作用是将标本作第一次放大，它是决定显微镜性能的最重要的部件——分辨力的高低。
分辨力也叫分辨率或分辨本领。分辨力的大小是用分辨距离（所能分辨开的两个物点间的最小距
离）的数值来表示的。在明视距离（25cm）之处，正常人眼所能看清相距0.073mm的两个物点，
这个0.073mm的数值，即为正常人眼的分辨距离。显微镜的分辨距离越小，即表示它的分辨力
越高，也就是表示它的性能越好。
显微镜的分辨力的大小由物镜的分辨力来决定的，而物镜的分辨力又是由它的数值孔径和照明光
线的波长决定的。
当用普通的中央照明法（使光线均匀地透过标本的明视照明法）时，显微镜的分辨距离为d=0.61
λ/N•A
式中d——物镜的分辨距离，单位 nm。
λ——照明光线波长，单位 nm。
N•A ——物镜的数值孔径
例如油浸物镜的数值孔径为1.25，可见光波长范围为400—700nm ，取其平均波长550 nm，则
d=270 nm，约等于照明光线波长一半。一般地，用可见光照明的显微镜分辨力的极限是0.2μm。
（二）、目镜
因为它靠近观察者的眼睛，因此也叫接目镜。安装在镜筒的上端。
1、目镜的结构
通常目镜由上下两组透镜组成，上面的透镜叫做接目透镜，下面的透镜叫做会聚透镜或场镜。上
下透镜之间或场镜下面装有一个光阑（它的大小决定了视场的大小），因为标本正好在光阑面上
成像，可在这个光阑上粘一小段毛发作为指针，用来指示某个特点的目标。也可在其上面放置目
镜测微尺，用来测量所观察标本的大小。
目镜的长度越短，放大倍数越大（因目镜的放大倍数与目镜的焦距成反比）。
2、目镜的作用
是将已被物镜放大的，分辨清晰的实像进一步放大，达到人眼能容易分辨清楚的程度。
常用目镜的放大倍数为5X、10X、12.5X、15X、16X、20X。
3、目镜与物镜的关系
物镜已经分辨清楚的细微结构，假如没有经过目镜的再放大，达不到人眼所能分辨的大小，那就
看不清楚；但物镜所不能分辨的细微结构，虽然经过高倍目镜的再放大，也还是看不清楚，所以
目镜只能起放大作用，不会提高显微镜的分辨率。有时虽然物镜能分辨开两个靠得很近的物点，
但由于这两个物点的像的距离小于眼睛的分辨距离，还是无法看清。所以，目镜和物镜即相互联
系，又彼此制约。
（三）、聚光器
聚光器也叫集光器。位于标本下方的聚光器支架上。它主要由聚光镜和可变光阑组成。其中，聚
光镜可分为明视场聚光镜（普通显微镜配置）和暗视场聚光镜。
1、光镜的主要参数
数值孔径（N•A ）是聚光镜的主要参数，最大数值孔径一般是1.2—1.4，数值孔径有一定的可变
范围，通常刻在上方透镜边框上的数字是代表最大的数值孔径，通过调节下部可变光阑的开放程
度，可得到此数字以下的各种不同的数值孔径，以适应不同物镜的需要。有的聚光镜由几组透镜
组成，最上面的一组透镜可以卸掉或移出光路，使聚光镜的数值孔径变小，以适应低倍物镜观察
时的照明。
2、聚光镜的作用
聚光镜的作用相当于凸透镜，起会聚光线的作用，以增强标本的照明。一般地把聚光镜的聚光焦
点设计在它上端透镜平面上方约1.25mm处。（聚光焦点正在所要观察的标本上，载玻片的厚度
为1.1mm左右）
3、可变光阑
可变光阑也叫光圈，位于聚光镜的下方，由十几张金属薄片组成，中心部分形成圆孔。其作用是
调节光强度和使聚光镜的数值孔径与物镜的数值孔径相适应。可变光阑开得越大，数值孔径越大
（观察完毕后，应将光圈调至最大）。
在可变光阑下面，还有一个圆形的滤光片托架。
（四）反光镜
反光镜是一个可以随意转动的双面镜，直径为50mm，一面为平面，一面为凹面，其作用是将从
任何方向射来的光线经通光孔反射上来。平面镜反射光线的能力较弱，是在光线较强时使用，凹
面镜反射光线的能力较强，是在光线较弱时使用。
反光镜通常一面是平面镜，另一面是凹面镜，装在聚光器下面，可以在水平与垂直两个方向上任
意旋转。
反光镜的作用是使由光源发出的光线或天然光射向聚光器。当用聚光器时一般用平面镜，不用时
用凹面镜；当光线强时用平面镜，弱时用凹面镜。
观察完毕后，应将反光镜垂直放置。
（五）照明光源
显微镜的照明可以用天然光源或人工光源
1、天然光源
光线来自天空，最好是由白云反射来的。不可利用直接照来的太阳光。
2、人工光源
①、对人工光源的基本要求：有足够的发光强度；光源发热不能过多。
②、常用的人工光源：显微镜灯；日光灯
（六）滤光器
安装在光源和聚光器之间。作用是让所选择的某一波段的光线通过，而吸收掉其他的光线，即为
了改变光线的光谱成分或削弱光的强度。分为两大类：滤光片和液体滤光器。
（七）盖玻片和载玻片
盖玻片和载玻片的表面应相当平坦，无气泡，无划痕。最好选用无色，透明度好的，使用前应洗
净。
盖玻片的标准厚度是0.17±0.02mm，如不用盖玻片或盖玻片厚度不合适，都回影响成像质量。
载玻片的标准厚度是1.1±0.04mm，一般可用范围是1—1.2mm，若太厚会影响聚光器效能，太
薄则容易破裂。
二、显微镜的机械装置
显微镜的机械装置是显微镜的重要组成部分。其作用是固定与调节光学镜头，固定与移动标本
等。主要有镜座、镜臂、载物台、镜筒、物镜转换器、与调焦装置组成。
（一）、镜座和镜臂
1、镜座 作用是支撑整个显微镜，装有反光镜，有的还装有照明光源。
2、镜臂 作用是支撑镜筒和载物台。分固定、可倾斜两种。
（二）、载物台（又称工作台、镜台）
载物台作用是安放载玻片，形状有圆形和方形两种，其中方形的面积为120mm×110mm。中心
有一个通光孔，通光孔后方左右两侧各有一个安装压片夹用的小孔。分为固定式与移动式两种。
有的载物台的纵横坐标上都装有游标尺，一般读数为0.1mm，游标尺可用来测定标本的大小，也
可用来对被检部分做标记。
（三）、镜筒
镜筒上端放置目镜，下端连接物镜转换器。分为固定式和可调节式两种。机械筒长（从目镜管上
缘到物镜转换器螺旋口下端的距离称为镜筒长度或机械筒长）不能变更的叫做固定式镜筒，能变
更的叫做调节式镜筒，新式显微镜大多采用固定式镜筒，国产显微镜也大多采用固定式镜筒，国
产显微镜的机械筒长通常是160mm。
安装目镜的镜筒，有单筒和双筒两种。单筒又可分为直立式和倾斜式两种，双筒则都是倾斜式的。
其中双筒显微镜，两眼可同时观察以减轻眼睛的疲劳。双筒之间的距离可以调节，而且其中有一
个目镜有屈光度调节（即视力调节）装置，便于两眼视力不同的观察者使用。（四）、物镜转换器
物镜转换器固定在镜筒下端，有3—4个物镜螺旋口，物镜应按放大倍数高低顺序排列。旋转物
镜转换器时，应用手指捏住旋转碟旋转，不要用手指推动物镜，因时间长容易使光轴歪斜，使成
像质量边坏。
（五）、调焦装置
显微镜上装有粗准焦螺旋和细准焦螺旋。有的显微镜粗准焦螺旋与装在同一轴上，大螺旋为粗准
焦螺旋，小螺旋为细准焦螺旋；有的则分开安置，位于镜臂的上端较大的一对螺旋为是粗准焦螺
旋，其转动一周，镜筒上升或下降10mm。 位于粗准焦螺旋下方较小的一对螺旋为细准焦螺旋，
其转动一周，镜筒升降值为0.1mm，细准焦螺旋调焦范围不小于1.8mm。
三、显微镜及其部件的使用
1、使用单筒显微镜时，要养成用左眼观察的习惯（因一般用右手画图），观察时要两眼同时睁开，
不要睁一只闭一只，因为这样易于疲劳。为了训练学生习惯于两眼同时睁开观察，可剪一块长约
14cm，宽约6cm的长方形硬纸片，在靠近左端处挖一个直径比镜筒上端外径略小的圆孔，把圆
孔套在镜筒上段，观察时两眼同时睁开，利用纸片的右端挡住右眼的视线，这样训练一段时间后，
就能习惯于两眼同时睁开，然后把纸片去掉。
2、直筒显微镜的镜臂与镜座连接处，是一个机械关节，可用于调节镜筒的倾斜度，便于观察，
镜臂不能过于后倾，一般不超过40°。但是在使用临时装片观察时，禁止使用倾斜关节（当镜
筒倾斜时，载物台也随之倾斜，载玻片上的液体易流出），尤其是装片内含酸性试剂时严禁使用，
以免污损镜体。
3、目镜和物镜的使用
一般都是用一个放大倍数适中的目镜（10×）和最低倍的物镜开始观察，逐步改用倍数较高的物
镜，从中找到符合实验要求的放大倍数。
转换物镜时，先用低倍镜观察，调节到正确的工作距离（成像最清晰）。如果进一步使用高倍物
镜观察，应在转换高倍物镜之前，把物像中需要放大观察的部分移至视野中央（将低倍物镜转换
成高倍物镜观察时，视野中的物像范围缩小了很多）。低倍物镜和高倍物镜基本齐焦（同高调焦），
在用低倍物镜观察清晰时，换高倍物镜应可以见到物像，但物像不一定很清晰，可以转动细准焦
螺旋进行调节。
通常认为，使用任何一个物镜时，有效放大倍数的上限是1，000乘它的数值孔径，下限是250
乘它的数值孔径。如40×物镜的数值孔径是0.65，则上、下限分别为：1000×0.65=650倍和250
×0.65≈163倍，超过有效放大倍数上限的叫做无效放大，不能提高观察效果。低于下限的放大
倍数则人眼无法分辨，不利于观察。一般最实用的放大倍数范围是500—700乘数值孔径之间的
数字。
4、油浸物镜的使用
使用油浸物镜时，一般不要使用同高调焦。同高调焦只适用于每台显微镜的原配物镜，在使用低
倍和高倍物镜时，是一个极有利的方便条件，但在使用油浸物镜时，则受到一定限制，一般地说，
用油镜观察未加盖玻片的标本片（载玻片）时，利用同高调焦的安全度较大，而对于有盖玻片的
标本片，要小心使用，因为油浸物镜的工作距离很短，在设计和装配时所考虑的同高是对标准厚
度盖玻片的。
用油浸物镜时，只在标本片上滴香柏油，使油镜头与香柏油接触。观察完毕后，要及时进行清洁
工作，如不及时进行，香柏油粘上灰尘，擦拭时灰尘粒子可能磨损透镜，香柏油在空气中暴露时
间长，还会变稠、变干，擦拭很困难，对仪器很不利。擦拭要细心，动作要轻。油浸物镜前端先
用干的擦镜纸擦一两次，把大部分油去掉，再用二甲苯滴湿的擦镜纸擦两次，最后再用干的擦镜
纸擦一次。标本片上的香柏油可用“拉纸法”（即把一小张擦镜纸盖在香柏油上，然后在纸上滴
一些二甲苯，趁湿把纸往外拉，这样连续三四次，即可干净，一般不会损坏未加盖玻片的涂片标
本）擦净。擦镜纸也要防尘，一般在使用前，将每页剪成8小块，贮存在一个干净的小培养皿中，
用起来既节省又方便。
5、聚光器的使用方法
①、使用聚光器的原因
当放大倍数增加时，一方面由于放大倍数越高，透镜数目越多，被透镜吸收的光线也越多；另一
方面由于视场（指的是所能看到被检标本的范围）的亮度与放大倍数的平方成反比，即放大倍数
越高，视场越暗。为了得到足够的亮度，必须安装聚光器，把光线集中到所要观察的标本上。
②、观察时聚光器应处的高度
观察时，要保证得到最好的观察效果，聚光器的聚光焦点应正好落在标本上。要实现这个条件，
就必须调节聚光器的高度。当用平行光照明时，聚光器的聚光焦点是在它上端透镜平面中心上方
约1.25mm之处，因此，人们常常要求在观察时将聚光器上升到它上端透镜平面仅稍稍低于载物
台平面的高度，这样聚光焦点就可能落到位于标准厚度载玻片上的标本上。当使用比标准厚度薄
的载玻片来承放标本时，聚光器的位置要相应地降低一些，而当使用过厚地载玻片时，聚光焦点
只能落在标本下方，不利于精细的观察。
③、聚光器与物镜的配合
这里所谓的配合，就是使聚光器和物镜这两者的数值孔径取得一致，以更好的进行较为精细的观
察。假如聚光器的数值孔径低于物镜，那物镜的部分数值孔径就浪费了，从而达不到它的最高分
辨力。假如把聚光器的数值孔径大于物镜的数值孔径，则一方面不能提高物镜的规定分辨力，另
一方面反会由于照明光束过宽，使物象的清晰度下降。聚光器与物镜配合的操作方法是：在完成
照明、调焦操作后，取下目镜直接向镜筒中看，把聚光器下的可变光阑关到最小，再慢慢地开大。
开到它的口径与所见视场的直径恰好一样大，然后按上目镜，即可进行观察。每转换一次物镜，
都要随着进行依次这样的配合操作。有的聚光器可变光阑的边框上刻有表示开启口径的尺度，可
以根据刻度来进行配合。
6. 对物镜转换器的精度有两点要求：同轴和齐焦。
所谓同轴
：是指每个物镜被定位
即调入光路后，物镜和目镜的光轴应在一条直线上，
所谓齐焦
：是指用低倍物镜调
焦后，从低倍转换到高倍物镜，无须使用粗调，即可初见物象（但允许细调）。齐焦
又称为"等高转换"。 物镜的齐焦是建筑在下列三条的基础上： （1） 机械筒长
m为200毫米；
（2） 目镜前焦面应在镜筒上端面之下10毫米处（目镜中间象距离d）全部目镜
设计 均以此作为基准；
（3）物镜后聚焦与目镜焦面之间的光学筒长△是随着物镜焦距而变，不是固定的。
浅谈物镜的分类和用途
物镜是显微镜的核心光学部件，各个厂家其型号和规格名目繁多，下面来介绍一下分类，供大家参考。大致可以
有以下四种分类方式：
1．按色差校正程度分类
（1）一般消色差物镜：这是最常见的物镜，尽管各厂家的标示不一样，但一般都有“Ach”字样。
（2）平场消色差物镜：一般这种物镜标有PLAN字样，这种物镜的视场平坦，非常适合显微照相，观察起来也比较
舒适。
（3）半复消色差物镜，一般带有FL字样，能校正红、兰两色的色差和球差。这种可用于荧光观察等，是比较高级的
物镜。
（4）复消色差物镜：标有APO字样，是观察和显微照相用的一流物镜，它们的性能只受物理定律的限制。该物镜具
有优良的修正性和极其高的数值孔径，所以在观察和显微照相术方面具有最大的分辨率、色彩纯度、对比度以及图象
平直度。如奥林巴司 UPLAN SAPO 100X/1.40 OIL物镜。
2．按功能分类
（1）相差物镜（Phase contrast）,用来观察无色透明的标本或活细胞，倒置显微镜上使用广泛，一般带有PH标志，
且字体用绿色。
（2）DIC物镜，可以做DIC的物镜，一般要求半复消色差物镜，DIC观察无色样品或或细胞。
（3）HMC物镜，标有HMC标志，一种类似相差物镜的物镜，观察效果有立体感比较强，但不能用于荧光观察。
（4）偏光物镜，一般标有POL字样，这种物镜装配了克服应力设备，是专做偏光的物镜。
（6）多功能物镜，有的厂家生产一种多功能物镜，比如可以同时做相差，DIC，荧光等，这种物镜要稍微贵些。一般
带有U标志,比如奥林巴斯的”UPLFLN”物镜和蔡司的”EC PLAN –NEOFLUAR”系列物镜。
3．按工作距离分类
（1）普通物镜：工作距离可以看切片，但不能看培养皿。
（2）长工作距离物镜：一般有LD标志,例如奥林巴斯的LUCPLFLN-PH物镜和蔡司的LD-A-PLAN PH物镜。
这些物镜可以用于培养皿、培养瓶等容器的观察。工作距离高至10.6mm，并可以进行光学修正，适用于0~2mm
厚度的盖玻璃，通常由修正环或特殊的玻璃盖帽完成修正。
4．特殊用途物镜
（1）水浸式物镜,一般有W标志，这些水浸入式物镜同直立显微镜一起主要应用于生理学，如脑片等较厚样品的观察。
奥林巴斯XLUMPLFL20×W 和蔡司ACHROPLAN 40X W都是浸水式物镜。
（2）TIRF用专用物镜，要求数值孔径要大，NA一般在1.45到1.65。如NIKON公司的APO TIRF 60X 1.49物镜。
（3）超级荧光物镜：这种物镜的荧光透过率非常高，物镜用于对离子位移进行定性和定量的分析以及用于特别关键
的荧光技术（如人体染色体的研究以及细胞遗传学）。这些物镜的突出特点是它们对340nm起的波长有特别高的数
值孔径和高传输率（340nm时约为70%！）。视场平直足以可以使用CCD相机。如蔡司的FLUAR 20X 物镜。
当然还有其他更特殊的物镜，比如金相显微镜用的无盖玻片物镜和反射暗视野物镜、超低倍物镜等。
5．物镜上有很多的参数标记,来帮助大家识别物镜的等级和功能。下面用NIKON的一款物镜做例子以解释物镜的重
要参数：
(1) NIKON ---制造商名称: 尼康公司
(2) PLAN APO---物镜的名称: 平场复消色差物镜
(3) 60X 放大倍数: 60倍
(4) 0.95 数值孔径: 0.95
(6) DIC M 功能: 可以做DIC
(7) ∞/0.11-0.23 表示无限远筒长/盖玻片厚度
(8) WD 0.15 表示工作距离
物镜利用光线使被检物体第一次成像，因而直接关系和影响成像的质量和各项光学技术参数，是衡量一台显微镜
质量的首要标准。所以在选择显微镜时不仅仅要选择主机的型号，也一定要仔细选择物镜，结合自己的实际用途考虑
合适的物镜等级和功能.这样您就能买到称心的产品了
油镜物镜的基本原理
微生物学研究用的显微镜的物镜通常有低倍物镜（10×），高倍物镜（40×），和油镜（100×）三种。也有“OI”
（oil immersion）字样表示，它是三者中放大倍数最大的。根据使用不同放大倍数的目镜，可使被检物体放大1000
－1600倍。 本商城出售的规格中称之为油弹。
使用时，油镜与其他物镜的不同是载玻片与物镜之间不是隔一层空气，而是隔一层油质称为油浸系。这种油常选
用香柏油，因香柏油的折射率n＝1.52，与玻璃相同。当光线通过载玻片后，可直接通过香柏油进入物镜而不发生折
射。如果玻片与物镜之间的介质为空气，称为干燥系，当光线通过载玻片后，受折射发生散射现象，进入物镜的光线
显然减少，这就降低了视野的照明度。
利用油镜不但能增加照明度，更主要能增加数值孔径，因为显微镜的放大效能是由其数值孔径决定的。所谓数值
孔径，即光线投射到物镜的最大角度（称为镜口角）的一半正弦乘上玻片与物镜间介质的折射率所得的乘积，可用下
列公式表示：
NA=n×sinа
式中 NA＝数值孔径；
n＝介质折射率；
a＝最大入射角的半数，即镜口角的半数。
因此，光线投射到物镜的角度越大，显微镜的效能就越大，该角度的大小决定于物镜的直径和焦距。同时，a的
理论限度为90。。sin90。＝1，故以空气为介质时（n＝1），数值孔径不能超过1，如以香柏油为介质时，则n增大，
其数值孔径也随之增大。如光线入射角为120o，其半数的正弦为sin60o＝0.87，则：
以空气为介质时：
NA＝1×0.87＝0.87
以水为介质时：
NA＝1.33×0.87＝1.15
以香柏油为介质时：
NA＝1.52×0.87＝1.32
显微镜的分辨力是指显微镜能够辨别两点之间最小距离的能力。它与物镜的数值孔径成正比，与波长长度成反比。
因此，物镜的数值孔径越大，光波波长就越短，则显微镜的分辨率力越大，被检物体的细微结构也越能明晰地区分出
来。因此，一个高的分辨力意味着一个小的可分辨距离，这两个因素是成反比关系的，通常有人把分辨力说成是多少
微米或纳米，这实际上把分辨力和最小分辨距离混淆起来了。显微镜的分辨力是用可分辨的最小距离来表示的。
能辨别两点之间的最小距离＝λ/2NA
式中λ＝光波波长
我们肉眼所能感受的光波平均长度为0.55μm，假如数值孔径为0.65的高倍物镜，它能辨别两点之间的距离为
0.42μm。而在0.42μm以下的两点之间的距离就分辨不出，即使使用倍数更大的目镜，使显微镜的总放大率，也仍
然分辨不出。只有改用数值孔径更大的物镜更大的物镜，增加其分辨力才行。例如用数值孔径为1.25的油镜时，能辨
别两点之间的最小距离＝0.55/(2×1.25)＝0.22μm。
因此我们可以看出，假如采用放大率为40倍的高倍物镜（NA＝0.65），和放大率24倍的目镜，虽然总放大率
为960倍，但其分辨的最小距离只有0.42μm。假如采用打放大率为90倍的油镜（NA＝1.25），和放大率为9倍的
目镜，虽然总放大率为810倍，但却能分辨出0.22μm间的距离。
在操作过程中大部分人都认为倍数越大，越清晰 如果目镜倍数过大，得到的放大虚像则很不清晰。
因此，给学生讲明，在低倍镜下能看清楚的物像，不必用高倍镜观察。
能用低镜勿用高，操作规程要记牢，
禁手抚摸目物镜，擦镜纸擦效果好，
勿乱转焦转换器，载物台保洁干燥
取送镜时轻拿放，右手握臂左托座，
实验完毕复原样，送回原处保存好。
2024年10月2日发(作者：皇河)
显微镜的使用
一、 显微镜的光学系统
显微镜的光学系统主要包括物镜、目镜、反光镜和聚光器四个部件。广义的说也包括照明光
源、滤光器、盖玻片和载玻片等。
（一）、物镜
物镜是决定显微镜性能的最重要部件，安装在物镜转换器上，接近被观察的物体，故叫做物
镜或接物镜。
1、物镜的分类
物镜根据使用条件的不同可分为干燥物镜和浸液物镜；其中浸液物镜又可分为水浸物镜和油
浸物镜（常用放大倍数为90—100倍）。
根据放大倍数的不同可分为 低倍物镜（10倍以下）、中倍物镜（20倍左右）高倍物镜（40
—60倍）。
根据像差矫正情况，分为消色差物镜（常用，能矫正光谱中两种色光的色差的物镜）和复色
差物镜（能矫正光谱中三种色光的色差的物镜，价格贵，使用少）。
(所谓象差是指所成的像与原物在形状上的差别；色差是指所成的像与原物在颜色上的差别)
(消除色差（当不同波长的光线通过透镜的时候，它们折射的方向略有不同，这导致了成像质量的下
降）
常用物镜倍数有:4X、10X、20X、40X、50X、60X、80X、100X等
2、物镜的主要参数：
物镜主要参数包括：放大倍数、数值孔径和工作距离。
①、放大倍数是指眼睛看到像的大小与对应标本大小的比值。它指的是长度的比值而不是面积的
比值。例：放大倍数为100×，指的是长度是1μm的标本，放大后像的长度是100μm，要是以
面积计算，则放大了10,000倍。
显微镜的总放大倍数等于物镜和目镜放大倍数的乘积。
②、数值孔径也叫镜口率，简写N•A 或A，是物镜和聚光器的主要参数，与显微镜的分辨力成
正比。干燥物镜的数值孔径为0.05-0.95，油浸物镜（香柏油）的数值孔径为1.25。
③、工作距离是指当所观察的标本最清楚时物镜的前端透镜下面到标本的盖玻片上面的距离。物
镜的工作距离与物镜的焦距有关，物镜的焦距越长，放大倍数越低，其工作距离越长。例：10
倍物镜上标有10/0.25和160/0.17，其中10为物镜的放大倍数；0.25为数值孔径；160为镜筒长
度（单位mm）；0.17为盖玻片的标准厚度（单位 mm）。10倍物镜有效工作距离为6.5mm，40
倍物镜有效工作距离为0.48mm 。
3、物镜的作用是将标本作第一次放大，它是决定显微镜性能的最重要的部件——分辨力的高低。
分辨力也叫分辨率或分辨本领。分辨力的大小是用分辨距离（所能分辨开的两个物点间的最小距
离）的数值来表示的。在明视距离（25cm）之处，正常人眼所能看清相距0.073mm的两个物点，
这个0.073mm的数值，即为正常人眼的分辨距离。显微镜的分辨距离越小，即表示它的分辨力
越高，也就是表示它的性能越好。
显微镜的分辨力的大小由物镜的分辨力来决定的，而物镜的分辨力又是由它的数值孔径和照明光
线的波长决定的。
当用普通的中央照明法（使光线均匀地透过标本的明视照明法）时，显微镜的分辨距离为d=0.61
λ/N•A
式中d——物镜的分辨距离，单位 nm。
λ——照明光线波长，单位 nm。
N•A ——物镜的数值孔径
例如油浸物镜的数值孔径为1.25，可见光波长范围为400—700nm ，取其平均波长550 nm，则
d=270 nm，约等于照明光线波长一半。一般地，用可见光照明的显微镜分辨力的极限是0.2μm。
（二）、目镜
因为它靠近观察者的眼睛，因此也叫接目镜。安装在镜筒的上端。
1、目镜的结构
通常目镜由上下两组透镜组成，上面的透镜叫做接目透镜，下面的透镜叫做会聚透镜或场镜。上
下透镜之间或场镜下面装有一个光阑（它的大小决定了视场的大小），因为标本正好在光阑面上
成像，可在这个光阑上粘一小段毛发作为指针，用来指示某个特点的目标。也可在其上面放置目
镜测微尺，用来测量所观察标本的大小。
目镜的长度越短，放大倍数越大（因目镜的放大倍数与目镜的焦距成反比）。
2、目镜的作用
是将已被物镜放大的，分辨清晰的实像进一步放大，达到人眼能容易分辨清楚的程度。
常用目镜的放大倍数为5X、10X、12.5X、15X、16X、20X。
3、目镜与物镜的关系
物镜已经分辨清楚的细微结构，假如没有经过目镜的再放大，达不到人眼所能分辨的大小，那就
看不清楚；但物镜所不能分辨的细微结构，虽然经过高倍目镜的再放大，也还是看不清楚，所以
目镜只能起放大作用，不会提高显微镜的分辨率。有时虽然物镜能分辨开两个靠得很近的物点，
但由于这两个物点的像的距离小于眼睛的分辨距离，还是无法看清。所以，目镜和物镜即相互联
系，又彼此制约。
（三）、聚光器
聚光器也叫集光器。位于标本下方的聚光器支架上。它主要由聚光镜和可变光阑组成。其中，聚
光镜可分为明视场聚光镜（普通显微镜配置）和暗视场聚光镜。
1、光镜的主要参数
数值孔径（N•A ）是聚光镜的主要参数，最大数值孔径一般是1.2—1.4，数值孔径有一定的可变
范围，通常刻在上方透镜边框上的数字是代表最大的数值孔径，通过调节下部可变光阑的开放程
度，可得到此数字以下的各种不同的数值孔径，以适应不同物镜的需要。有的聚光镜由几组透镜
组成，最上面的一组透镜可以卸掉或移出光路，使聚光镜的数值孔径变小，以适应低倍物镜观察
时的照明。
2、聚光镜的作用
聚光镜的作用相当于凸透镜，起会聚光线的作用，以增强标本的照明。一般地把聚光镜的聚光焦
点设计在它上端透镜平面上方约1.25mm处。（聚光焦点正在所要观察的标本上，载玻片的厚度
为1.1mm左右）
3、可变光阑
可变光阑也叫光圈，位于聚光镜的下方，由十几张金属薄片组成，中心部分形成圆孔。其作用是
调节光强度和使聚光镜的数值孔径与物镜的数值孔径相适应。可变光阑开得越大，数值孔径越大
（观察完毕后，应将光圈调至最大）。
在可变光阑下面，还有一个圆形的滤光片托架。
（四）反光镜
反光镜是一个可以随意转动的双面镜，直径为50mm，一面为平面，一面为凹面，其作用是将从
任何方向射来的光线经通光孔反射上来。平面镜反射光线的能力较弱，是在光线较强时使用，凹
面镜反射光线的能力较强，是在光线较弱时使用。
反光镜通常一面是平面镜，另一面是凹面镜，装在聚光器下面，可以在水平与垂直两个方向上任
意旋转。
反光镜的作用是使由光源发出的光线或天然光射向聚光器。当用聚光器时一般用平面镜，不用时
用凹面镜；当光线强时用平面镜，弱时用凹面镜。
观察完毕后，应将反光镜垂直放置。
（五）照明光源
显微镜的照明可以用天然光源或人工光源
1、天然光源
光线来自天空，最好是由白云反射来的。不可利用直接照来的太阳光。
2、人工光源
①、对人工光源的基本要求：有足够的发光强度；光源发热不能过多。
②、常用的人工光源：显微镜灯；日光灯
（六）滤光器
安装在光源和聚光器之间。作用是让所选择的某一波段的光线通过，而吸收掉其他的光线，即为
了改变光线的光谱成分或削弱光的强度。分为两大类：滤光片和液体滤光器。
（七）盖玻片和载玻片
盖玻片和载玻片的表面应相当平坦，无气泡，无划痕。最好选用无色，透明度好的，使用前应洗
净。
盖玻片的标准厚度是0.17±0.02mm，如不用盖玻片或盖玻片厚度不合适，都回影响成像质量。
载玻片的标准厚度是1.1±0.04mm，一般可用范围是1—1.2mm，若太厚会影响聚光器效能，太
薄则容易破裂。
二、显微镜的机械装置
显微镜的机械装置是显微镜的重要组成部分。其作用是固定与调节光学镜头，固定与移动标本
等。主要有镜座、镜臂、载物台、镜筒、物镜转换器、与调焦装置组成。
（一）、镜座和镜臂
1、镜座 作用是支撑整个显微镜，装有反光镜，有的还装有照明光源。
2、镜臂 作用是支撑镜筒和载物台。分固定、可倾斜两种。
（二）、载物台（又称工作台、镜台）
载物台作用是安放载玻片，形状有圆形和方形两种，其中方形的面积为120mm×110mm。中心
有一个通光孔，通光孔后方左右两侧各有一个安装压片夹用的小孔。分为固定式与移动式两种。
有的载物台的纵横坐标上都装有游标尺，一般读数为0.1mm，游标尺可用来测定标本的大小，也
可用来对被检部分做标记。
（三）、镜筒
镜筒上端放置目镜，下端连接物镜转换器。分为固定式和可调节式两种。机械筒长（从目镜管上
缘到物镜转换器螺旋口下端的距离称为镜筒长度或机械筒长）不能变更的叫做固定式镜筒，能变
更的叫做调节式镜筒，新式显微镜大多采用固定式镜筒，国产显微镜也大多采用固定式镜筒，国
产显微镜的机械筒长通常是160mm。
安装目镜的镜筒，有单筒和双筒两种。单筒又可分为直立式和倾斜式两种，双筒则都是倾斜式的。
其中双筒显微镜，两眼可同时观察以减轻眼睛的疲劳。双筒之间的距离可以调节，而且其中有一
个目镜有屈光度调节（即视力调节）装置，便于两眼视力不同的观察者使用。（四）、物镜转换器
物镜转换器固定在镜筒下端，有3—4个物镜螺旋口，物镜应按放大倍数高低顺序排列。旋转物
镜转换器时，应用手指捏住旋转碟旋转，不要用手指推动物镜，因时间长容易使光轴歪斜，使成
像质量边坏。
（五）、调焦装置
显微镜上装有粗准焦螺旋和细准焦螺旋。有的显微镜粗准焦螺旋与装在同一轴上，大螺旋为粗准
焦螺旋，小螺旋为细准焦螺旋；有的则分开安置，位于镜臂的上端较大的一对螺旋为是粗准焦螺
旋，其转动一周，镜筒上升或下降10mm。 位于粗准焦螺旋下方较小的一对螺旋为细准焦螺旋，
其转动一周，镜筒升降值为0.1mm，细准焦螺旋调焦范围不小于1.8mm。
三、显微镜及其部件的使用
1、使用单筒显微镜时，要养成用左眼观察的习惯（因一般用右手画图），观察时要两眼同时睁开，
不要睁一只闭一只，因为这样易于疲劳。为了训练学生习惯于两眼同时睁开观察，可剪一块长约
14cm，宽约6cm的长方形硬纸片，在靠近左端处挖一个直径比镜筒上端外径略小的圆孔，把圆
孔套在镜筒上段，观察时两眼同时睁开，利用纸片的右端挡住右眼的视线，这样训练一段时间后，
就能习惯于两眼同时睁开，然后把纸片去掉。
2、直筒显微镜的镜臂与镜座连接处，是一个机械关节，可用于调节镜筒的倾斜度，便于观察，
镜臂不能过于后倾，一般不超过40°。但是在使用临时装片观察时，禁止使用倾斜关节（当镜
筒倾斜时，载物台也随之倾斜，载玻片上的液体易流出），尤其是装片内含酸性试剂时严禁使用，
以免污损镜体。
3、目镜和物镜的使用
一般都是用一个放大倍数适中的目镜（10×）和最低倍的物镜开始观察，逐步改用倍数较高的物
镜，从中找到符合实验要求的放大倍数。
转换物镜时，先用低倍镜观察，调节到正确的工作距离（成像最清晰）。如果进一步使用高倍物
镜观察，应在转换高倍物镜之前，把物像中需要放大观察的部分移至视野中央（将低倍物镜转换
成高倍物镜观察时，视野中的物像范围缩小了很多）。低倍物镜和高倍物镜基本齐焦（同高调焦），
在用低倍物镜观察清晰时，换高倍物镜应可以见到物像，但物像不一定很清晰，可以转动细准焦
螺旋进行调节。
通常认为，使用任何一个物镜时，有效放大倍数的上限是1，000乘它的数值孔径，下限是250
乘它的数值孔径。如40×物镜的数值孔径是0.65，则上、下限分别为：1000×0.65=650倍和250
×0.65≈163倍，超过有效放大倍数上限的叫做无效放大，不能提高观察效果。低于下限的放大
倍数则人眼无法分辨，不利于观察。一般最实用的放大倍数范围是500—700乘数值孔径之间的
数字。
4、油浸物镜的使用
使用油浸物镜时，一般不要使用同高调焦。同高调焦只适用于每台显微镜的原配物镜，在使用低
倍和高倍物镜时，是一个极有利的方便条件，但在使用油浸物镜时，则受到一定限制，一般地说，
用油镜观察未加盖玻片的标本片（载玻片）时，利用同高调焦的安全度较大，而对于有盖玻片的
标本片，要小心使用，因为油浸物镜的工作距离很短，在设计和装配时所考虑的同高是对标准厚
度盖玻片的。
用油浸物镜时，只在标本片上滴香柏油，使油镜头与香柏油接触。观察完毕后，要及时进行清洁
工作，如不及时进行，香柏油粘上灰尘，擦拭时灰尘粒子可能磨损透镜，香柏油在空气中暴露时
间长，还会变稠、变干，擦拭很困难，对仪器很不利。擦拭要细心，动作要轻。油浸物镜前端先
用干的擦镜纸擦一两次，把大部分油去掉，再用二甲苯滴湿的擦镜纸擦两次，最后再用干的擦镜
纸擦一次。标本片上的香柏油可用“拉纸法”（即把一小张擦镜纸盖在香柏油上，然后在纸上滴
一些二甲苯，趁湿把纸往外拉，这样连续三四次，即可干净，一般不会损坏未加盖玻片的涂片标
本）擦净。擦镜纸也要防尘，一般在使用前，将每页剪成8小块，贮存在一个干净的小培养皿中，
用起来既节省又方便。
5、聚光器的使用方法
①、使用聚光器的原因
当放大倍数增加时，一方面由于放大倍数越高，透镜数目越多，被透镜吸收的光线也越多；另一
方面由于视场（指的是所能看到被检标本的范围）的亮度与放大倍数的平方成反比，即放大倍数
越高，视场越暗。为了得到足够的亮度，必须安装聚光器，把光线集中到所要观察的标本上。
②、观察时聚光器应处的高度
观察时，要保证得到最好的观察效果，聚光器的聚光焦点应正好落在标本上。要实现这个条件，
就必须调节聚光器的高度。当用平行光照明时，聚光器的聚光焦点是在它上端透镜平面中心上方
约1.25mm之处，因此，人们常常要求在观察时将聚光器上升到它上端透镜平面仅稍稍低于载物
台平面的高度，这样聚光焦点就可能落到位于标准厚度载玻片上的标本上。当使用比标准厚度薄
的载玻片来承放标本时，聚光器的位置要相应地降低一些，而当使用过厚地载玻片时，聚光焦点
只能落在标本下方，不利于精细的观察。
③、聚光器与物镜的配合
这里所谓的配合，就是使聚光器和物镜这两者的数值孔径取得一致，以更好的进行较为精细的观
察。假如聚光器的数值孔径低于物镜，那物镜的部分数值孔径就浪费了，从而达不到它的最高分
辨力。假如把聚光器的数值孔径大于物镜的数值孔径，则一方面不能提高物镜的规定分辨力，另
一方面反会由于照明光束过宽，使物象的清晰度下降。聚光器与物镜配合的操作方法是：在完成
照明、调焦操作后，取下目镜直接向镜筒中看，把聚光器下的可变光阑关到最小，再慢慢地开大。
开到它的口径与所见视场的直径恰好一样大，然后按上目镜，即可进行观察。每转换一次物镜，
都要随着进行依次这样的配合操作。有的聚光器可变光阑的边框上刻有表示开启口径的尺度，可
以根据刻度来进行配合。
6. 对物镜转换器的精度有两点要求：同轴和齐焦。
所谓同轴
：是指每个物镜被定位
即调入光路后，物镜和目镜的光轴应在一条直线上，
所谓齐焦
：是指用低倍物镜调
焦后，从低倍转换到高倍物镜，无须使用粗调，即可初见物象（但允许细调）。齐焦
又称为"等高转换"。 物镜的齐焦是建筑在下列三条的基础上： （1） 机械筒长
m为200毫米；
（2） 目镜前焦面应在镜筒上端面之下10毫米处（目镜中间象距离d）全部目镜
设计 均以此作为基准；
（3）物镜后聚焦与目镜焦面之间的光学筒长△是随着物镜焦距而变，不是固定的。
浅谈物镜的分类和用途
物镜是显微镜的核心光学部件，各个厂家其型号和规格名目繁多，下面来介绍一下分类，供大家参考。大致可以
有以下四种分类方式：
1．按色差校正程度分类
（1）一般消色差物镜：这是最常见的物镜，尽管各厂家的标示不一样，但一般都有“Ach”字样。
（2）平场消色差物镜：一般这种物镜标有PLAN字样，这种物镜的视场平坦，非常适合显微照相，观察起来也比较
舒适。
（3）半复消色差物镜，一般带有FL字样，能校正红、兰两色的色差和球差。这种可用于荧光观察等，是比较高级的
物镜。
（4）复消色差物镜：标有APO字样，是观察和显微照相用的一流物镜，它们的性能只受物理定律的限制。该物镜具
有优良的修正性和极其高的数值孔径，所以在观察和显微照相术方面具有最大的分辨率、色彩纯度、对比度以及图象
平直度。如奥林巴司 UPLAN SAPO 100X/1.40 OIL物镜。
2．按功能分类
（1）相差物镜（Phase contrast）,用来观察无色透明的标本或活细胞，倒置显微镜上使用广泛，一般带有PH标志，
且字体用绿色。
（2）DIC物镜，可以做DIC的物镜，一般要求半复消色差物镜，DIC观察无色样品或或细胞。
（3）HMC物镜，标有HMC标志，一种类似相差物镜的物镜，观察效果有立体感比较强，但不能用于荧光观察。
（4）偏光物镜，一般标有POL字样，这种物镜装配了克服应力设备，是专做偏光的物镜。
（6）多功能物镜，有的厂家生产一种多功能物镜，比如可以同时做相差，DIC，荧光等，这种物镜要稍微贵些。一般
带有U标志,比如奥林巴斯的”UPLFLN”物镜和蔡司的”EC PLAN –NEOFLUAR”系列物镜。
3．按工作距离分类
（1）普通物镜：工作距离可以看切片，但不能看培养皿。
（2）长工作距离物镜：一般有LD标志,例如奥林巴斯的LUCPLFLN-PH物镜和蔡司的LD-A-PLAN PH物镜。
这些物镜可以用于培养皿、培养瓶等容器的观察。工作距离高至10.6mm，并可以进行光学修正，适用于0~2mm
厚度的盖玻璃，通常由修正环或特殊的玻璃盖帽完成修正。
4．特殊用途物镜
（1）水浸式物镜,一般有W标志，这些水浸入式物镜同直立显微镜一起主要应用于生理学，如脑片等较厚样品的观察。
奥林巴斯XLUMPLFL20×W 和蔡司ACHROPLAN 40X W都是浸水式物镜。
（2）TIRF用专用物镜，要求数值孔径要大，NA一般在1.45到1.65。如NIKON公司的APO TIRF 60X 1.49物镜。
（3）超级荧光物镜：这种物镜的荧光透过率非常高，物镜用于对离子位移进行定性和定量的分析以及用于特别关键
的荧光技术（如人体染色体的研究以及细胞遗传学）。这些物镜的突出特点是它们对340nm起的波长有特别高的数
值孔径和高传输率（340nm时约为70%！）。视场平直足以可以使用CCD相机。如蔡司的FLUAR 20X 物镜。
当然还有其他更特殊的物镜，比如金相显微镜用的无盖玻片物镜和反射暗视野物镜、超低倍物镜等。
5．物镜上有很多的参数标记,来帮助大家识别物镜的等级和功能。下面用NIKON的一款物镜做例子以解释物镜的重
要参数：
(1) NIKON ---制造商名称: 尼康公司
(2) PLAN APO---物镜的名称: 平场复消色差物镜
(3) 60X 放大倍数: 60倍
(4) 0.95 数值孔径: 0.95
(6) DIC M 功能: 可以做DIC
(7) ∞/0.11-0.23 表示无限远筒长/盖玻片厚度
(8) WD 0.15 表示工作距离
物镜利用光线使被检物体第一次成像，因而直接关系和影响成像的质量和各项光学技术参数，是衡量一台显微镜
质量的首要标准。所以在选择显微镜时不仅仅要选择主机的型号，也一定要仔细选择物镜，结合自己的实际用途考虑
合适的物镜等级和功能.这样您就能买到称心的产品了
油镜物镜的基本原理
微生物学研究用的显微镜的物镜通常有低倍物镜（10×），高倍物镜（40×），和油镜（100×）三种。也有“OI”
（oil immersion）字样表示，它是三者中放大倍数最大的。根据使用不同放大倍数的目镜，可使被检物体放大1000
－1600倍。 本商城出售的规格中称之为油弹。
使用时，油镜与其他物镜的不同是载玻片与物镜之间不是隔一层空气，而是隔一层油质称为油浸系。这种油常选
用香柏油，因香柏油的折射率n＝1.52，与玻璃相同。当光线通过载玻片后，可直接通过香柏油进入物镜而不发生折
射。如果玻片与物镜之间的介质为空气，称为干燥系，当光线通过载玻片后，受折射发生散射现象，进入物镜的光线
显然减少，这就降低了视野的照明度。
利用油镜不但能增加照明度，更主要能增加数值孔径，因为显微镜的放大效能是由其数值孔径决定的。所谓数值
孔径，即光线投射到物镜的最大角度（称为镜口角）的一半正弦乘上玻片与物镜间介质的折射率所得的乘积，可用下
列公式表示：
NA=n×sinа
式中 NA＝数值孔径；
n＝介质折射率；
a＝最大入射角的半数，即镜口角的半数。
因此，光线投射到物镜的角度越大，显微镜的效能就越大，该角度的大小决定于物镜的直径和焦距。同时，a的
理论限度为90。。sin90。＝1，故以空气为介质时（n＝1），数值孔径不能超过1，如以香柏油为介质时，则n增大，
其数值孔径也随之增大。如光线入射角为120o，其半数的正弦为sin60o＝0.87，则：
以空气为介质时：
NA＝1×0.87＝0.87
以水为介质时：
NA＝1.33×0.87＝1.15
以香柏油为介质时：
NA＝1.52×0.87＝1.32
显微镜的分辨力是指显微镜能够辨别两点之间最小距离的能力。它与物镜的数值孔径成正比，与波长长度成反比。
因此，物镜的数值孔径越大，光波波长就越短，则显微镜的分辨率力越大，被检物体的细微结构也越能明晰地区分出
来。因此，一个高的分辨力意味着一个小的可分辨距离，这两个因素是成反比关系的，通常有人把分辨力说成是多少
微米或纳米，这实际上把分辨力和最小分辨距离混淆起来了。显微镜的分辨力是用可分辨的最小距离来表示的。
能辨别两点之间的最小距离＝λ/2NA
式中λ＝光波波长
我们肉眼所能感受的光波平均长度为0.55μm，假如数值孔径为0.65的高倍物镜，它能辨别两点之间的距离为
0.42μm。而在0.42μm以下的两点之间的距离就分辨不出，即使使用倍数更大的目镜，使显微镜的总放大率，也仍
然分辨不出。只有改用数值孔径更大的物镜更大的物镜，增加其分辨力才行。例如用数值孔径为1.25的油镜时，能辨
别两点之间的最小距离＝0.55/(2×1.25)＝0.22μm。
因此我们可以看出，假如采用放大率为40倍的高倍物镜（NA＝0.65），和放大率24倍的目镜，虽然总放大率
为960倍，但其分辨的最小距离只有0.42μm。假如采用打放大率为90倍的油镜（NA＝1.25），和放大率为9倍的
目镜，虽然总放大率为810倍，但却能分辨出0.22μm间的距离。
在操作过程中大部分人都认为倍数越大，越清晰 如果目镜倍数过大，得到的放大虚像则很不清晰。
因此，给学生讲明，在低倍镜下能看清楚的物像，不必用高倍镜观察。
能用低镜勿用高，操作规程要记牢，
禁手抚摸目物镜，擦镜纸擦效果好，
勿乱转焦转换器，载物台保洁干燥
取送镜时轻拿放，右手握臂左托座，
实验完毕复原样，送回原处保存好。