显微知识:光学系统中的光束限制

在理想光学系统中,任意大小的物体能以任意宽的光束成一定倍率的像。当共轭距一定时,像的大小与物的大小成比例。
在实际光学系统中,成像光束将会受到限制:成像系统中各个元件的大小有限,从而限制了物面上每一点发出并进入系统参与成像的光束的宽度;像面的大小有限,从而限制了能够清晰成像的物面范围。
本文将带大家了解光学显微镜结构中孔径光阑和视场光阑的作用。
实际中,一个光学系统可能有很多光阑。我们定义:对光束孔径限制最多的光阑,即决定光学系统成像光束大小(宽度)的光阑称为孔径光阑。它的作用有,控制进入光学系统的光能量;决定光学系统的分辨率;消除杂光和校正光学系统的轴外像差。
常见的孔径光阑:人眼瞳孔、照相机光圈等。
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改变数值孔径
孔径光阑在聚光镜上,虽然调节孔径光阑会发现能够改变光照强度,但这并不是它的主要功能,所以不要通过这种方法调节光强。孔径光阑的作用是通过改变大小,改变聚光镜的NA数值。
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消除像差缺陷
在几种像差中,球差、彗差与光轴都有密切的关联。其中球差是由单一的色光所产生,是由于近光轴的光与非近光轴的光所处的位置不同而产生,如果缩小孔径光阑,那么就能阻挡非近光轴的光进入,从而消除球差。
视场通常描述的是成像光学系统物、像平面上(或物、像空间中)的成像范围。在光学系统中一般将安置在物平面或者像平面上用以限制成像范围的光阑成为视场光阑,它可能是光学系统中的某个或者某组透镜边框,也可能是专设的光孔。
常见的视场光阑:测量显微镜的分划板、照相机的底片边框。视场光阑的形状是根据光学系统的用途确定的。
视场光阑用来控制样品表面被照亮的范围。过大或过小也会对视场成像质量产生影响。根据使用的物镜缩小视场光阑,直到光阑的图纸与视场内接,这样可以减少散射光,从而增加像的清晰度和反差。
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