數(shù)值孔徑 - 透鏡和聚光鏡的主要技術(shù)參數(shù)
光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑(NA)是一個(gè)無(wú)量綱的數(shù),用以衡量該系統(tǒng)能夠收集的光的角度范圍。在光學(xué)的不同領(lǐng)域,數(shù)值孔徑的精確定義略有不同。在光學(xué)顯微鏡領(lǐng)域,數(shù)值孔徑描述了物鏡收光錐角的大小,而后者決定了顯微鏡收光能力和空間分辨率;在光纖領(lǐng)域,數(shù)值孔徑則描述了光進(jìn)出光纖時(shí)的錐角大小。
定義
鏡口率
數(shù)值孔徑是物鏡和聚光鏡的主要技術(shù)參數(shù),是判斷兩者(尤其對(duì)物鏡而言)性能高低(即消位置色差的能力,蔡司公司的數(shù)值孔徑是代表消位置色差和倍率色差的能力)的重要標(biāo)志。其數(shù)值的大小,分別標(biāo)刻在物鏡和聚光鏡的外殼上。
物鏡前透鏡
數(shù)值孔徑(NA)是物鏡前透鏡與被檢物體之間介質(zhì)的折射率(n)和孔徑角(2α)半數(shù)的正弦之乘積。用公式表示如下:NA=n*sinα。孔徑角又稱“鏡口角”,是物鏡光軸上的物體點(diǎn)與物鏡前透鏡的有效直徑所形成的角度。孔徑角越大,進(jìn)入物鏡的光通量就越大,它與物鏡的有效直徑成正比,與焦點(diǎn)的距離成反比。
作用說(shuō)明
增大介質(zhì)折射率
在顯微鏡系統(tǒng)中,對(duì)于給定的物鏡,孔徑角已經(jīng)固定,若想增大其NA值,唯一的辦法是增大介質(zhì)折射率n值?;谶@一原理,就產(chǎn)生了水浸系物鏡和油浸物鏡。
因介質(zhì)的折射率n值大于1,NA值就可能大于1。
數(shù)值孔徑最大值為1.4,這個(gè)數(shù)值在理論上和技術(shù)上都達(dá)到了極限。如果用折射率高的溴萘作介質(zhì),溴萘的折射率為1.66,所以NA值可大于1.4。
發(fā)揮物鏡數(shù)值孔徑的作用
這里必須指出,為了充分發(fā)揮物鏡數(shù)值孔徑的作用,在觀察時(shí),聚光鏡的NA值應(yīng)等于或略大于物鏡的NA值。
數(shù)值孔徑與其它技術(shù)參數(shù)有著密切的關(guān)系,它幾乎決定和影響著其它各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)。它與分辨率成正比,與放大率成正比,焦深與數(shù)值孔徑的平方成反比,NA值增大,視場(chǎng)寬度與工作距離都會(huì)相應(yīng)地變小。
