显微知识：读懂物镜

物镜是显微镜最重要的光学部件，利用光线使被检物体第一次成象，因而直接关系和影响成象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。

作为光学显微镜的用户，了解物镜对于使用显微镜是很有必要的。今天我们就一起来深入认识一下物镜。

显微物物镜上有一些颜色，便于我们读懂物镜的属性，比如下图的奥特40x长工作距离物镜上有个蓝色的环，是代表物镜放大倍数为40倍。
 

奥特长工作距离物镜

假如是一颗4倍物镜，那么相同位置的标识环就应该是红色的；如是10倍物镜则是黄色的。物镜上文字（100x/1.25 Oil）的字体颜色也代表了一定的意义，比如普通物镜的字体颜色是黑色的，而相差物镜的字体颜色是绿色，偏光或微分干涉专用物镜的字体颜色则是红色的。

左为标识环色彩标准／右为字体颜色标准

按校正象差的情况不同，物镜通常分为消色差物镜，半复消色差物镜，复消色差物镜，平视场消色差物镜，平视场复消色差物镜和单色物镜。

这是常见的物镜，外壳上常有"Ach"字样。这类物镜由若干组曲面半径不同的一正一负胶合透镜组成，仅能校正光谱线中红光和蓝光的轴向色差和球差(黄绿光)以及消除近轴点慧差。不能校正其它色光的色差和球差，且场曲很大。

此类物镜结构简单，经济实用，常和福根目镜、校正目镜配合使用，被广泛地应用在中、低倍显微镜上。

由多组特殊光学玻璃和荧石制成的高级透镜组组合而成，物镜的外壳上标有"Apo" 字样。

这种物镜不仅能校正红绿蓝三色光的色差，同时能校正红、蓝二色光的球差。色差的校正在可见光的全部波区。若加入蓝色或黄色滤光片效果更佳。

复消色差物镜是显微镜中最优良的物镜，对球面差、色差都有较好的校正，适用于高倍放大，多用于高级研究镜检和显微照相。

采用多镜片组合的复杂光学结构，较好地校正像散和像场弯曲，使整个视场都能显示清晰，适用于显微摄影。该物镜对球差和色差的校正仍限于黄绿波区，且还存在剩余色差。

除进一步作像场弯曲校正外，其它像差校正程度均与复消色差物镜相同，使映像清晰、平坦；但结构复杂，制造困难。

特种物镜就是在上述物镜的基础上，专门为达到某些效果而设计。根据用途主要有以下几种：

1）相差物镜

这种物镜是相差显微镜的专用镜头（当然也可常规使用）。特点是在物镜的后焦点平面处装有一块相板，已达到推迟光波的目的。

2）带校正环物镜

在物镜中装有环状的调节环。当转动调节环时，可调节物镜内的透镜组（一般为第二和第三组透镜）之间的距离，从而校正由盖玻片厚度不标准所引起的覆盖差。

3）带虹彩光阑物镜

在物镜镜筒内的上部装有虹彩光阑，外方也有可旋转的调节环，转动时可调节光阑孔径的大小。这种结构是最高级的油浸物镜。

4）无应变物镜

这种物镜在透镜组的装配中克服了应力的存在，是专作透射式偏光镜检用的物镜，能达到更佳的偏光镜检效果。

5）无荧光物镜

专用于落射式荧光显微镜上的物镜。这种物镜即使受到很强的激励光源时也不发出荧光。

6）无盖片物镜

有些被检物体，尤其是涂抹制片等，上面不能加用盖玻片，这样镜检时应使用无盖片物镜，否则图像质量将明显下降，在高倍镜检时更为显著。

生命科学研究中常用到的高级别显微物镜，一般都是消色差、半复消色差甚至是复消色差。如何读懂自己的物镜是哪种消色差级别的，可以参考以下表格。Achromat即消色差级别是针对蓝色和红色等宽光谱做了色差校正；Fluorite即半复消色差级别是针对蓝色、绿色和红色等全可见光谱做了色差校正；Apochromat及复消色差基本是针对深蓝、蓝色、绿色和红色等光谱都做了色差校正。
 

下图解释了几种不同级别物镜的内部结构，从左至右分别为消色差级、半复消色差级、复消色差级，可以看出为了达到不同消色差级别而增加的复杂光学结构。