【种花家务·物理】4-4-06显微镜『数理化自学丛书6677版』

【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的注解。

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。 

第四章光学仪器

【山话||  本系列专栏中的力单位达因等于10⁻⁵牛顿；功的单位尔格等于10⁻⁷焦耳；热量的单位卡路里等于4.186焦耳；电荷的单位静库（1库伦=3×10⁹静库）；电势的单位静伏等于300伏特。另外这套老教材中力的单位常用公斤、克等，但如今是不允许的，力是不能使用质量单位的。】 

§4-6显微镜

【01】观察非常细微的物体或物体的细微部分时，我们需要用放大率更高的光学仪器，显微镜（图4·18）就是这种光学仪器，它的放大率要比放大镜高得多。

【02】显微镜是由两组透镜组成的，对着物体的一组透镜叫做物镜，对着观察者眼晴的一组透镜叫做目镜，物体（标本）第一次经过物镜成的象是放大的实象，这一实象落在目镜的焦距以内，于是又进一步被目镜放大成虚象，从目镜中看到的物体的虚象是经过两次放大的，所以视角增大的倍数比放大镜高。

【03】显微镜的物镜焦距 f₁ 比较短，目镜的焦距 f₂ 比较长，物体 AB 放在物镜下，虽然离开物镜很近，但是仍在焦距以外（f₁ < u < 2f₁），使它通过凸透镜后形成一个放大的实象 A₁B₁（图4·19(a)）。这个实象又位于目镜的焦距 f₂ 以内（这时候把实象 A₁B₁ 看成是一个物体），根据凸透镜成象的性质，A₁B₁ 的光线经过目镜 O₂ 折射后，要形成一个放大的虚象 A₂B₂（图4·19(b)）。图4·19(c)就是显微镜成象的光路图，虚象 A₂B₂ 跟物体 AB 是上下倒置、左右互换的，象恰好成在明视距离 d 的地方。

【显微镜的物镜 O₁ 的焦距为什么要很短而目镜 O₂ 的焦距又很长呢？因为从物体 AB（标本）射出的光线，经过物镜 O₁ 折射以后要求形成一个实象（不然的话就不能够利用目镜使象再一次放大），而又要求物体离物镜尽可能的近一些，（不然的话，由于物体离物镜较远，从物体上射入镜筒里的光就会太少，这样成的象就会不够明亮）要同时满足上面说的两个条件，物镜的焦距就需要设计得短一些。又由于物镜第一次所成物体的实象 A₁B₁，应当成在目镜的焦距以内（使得它通过目镜再形成放大的虚象），为了保证第一次成的实象 A₁B₁ 总是落在目镜 O₂ 的焦距以内，目镜的焦距 f₂ 又总是设计得长一些】

【04】设物镜 O₁ 和目镜 O₂ 的距离（也就是显微镜筒的长）是 L，物体如果不经过显微镜放大，直接放在明视距离处，AB 所张的视角是；物体经过显微镜放大以后，虚象 A₂B₂ 所张的视角是  。所以显微镜的放大率  。从图4·19(c)中 AB 经物镜成放大实象的情况看出：，代入上式后，得出显微镜放大率的公式：  。

例1.已知显微镜简的长度 L 一般约为 16 厘米，有一显微镜物镜的焦距为 1 厘米，目镜的焦距为 2.5 厘米，求显微镜的放大率。

【解】已知显微镜筒长 L＝16厘米，明视距离 d＝25厘米，物镜的焦距 f₁＝1厘米，目镜焦距 f₂＝2.5厘米，代入显微镜放大率公式，倍。

【05】在显微镜放大率公式推导的过程中，有下列关系存在：，就是物镜成实象时的放大率，就是目镜（放大镜）的放大率，所以显微镜的放大率也就等于物镜的放大倍数和目镜放大倍数的乘积。例如，显微镜物镜的放大倍数是 8，目镜的放大倍数是 10，显微镜的放大率就是 80。

【06】一般光学显微镜的放大率最高可以达到 3000 倍，甚至能够把物体上相距 2×10⁻⁵ 厘米的两点清晰地分辨开来。如果还需要进一步提高放大率，或者需要把相距比 2×10⁻⁵ 厘米更近的两点分辨开来，那就不能够利用光学显微镜，而要利用另一种根据电磁原理制成的电子显微镜来放大，电子显微镜的放大率可以高达几十万倍，能够把相距比 10⁻⁵ 厘米更近的两点清晰地分辨开来。图4·20就是我国自制的电子显微镜，图4·21是用电子显微镜拍摄下来的番茄条斑病病毒的照片（30000 倍，左下角是 60000 倍）。