显微镜和望远镜有关资料

1．光学显微镜
光学显微镜是利用光学原理，把人眼所不能分辨的微小物体放大成像，以供人们提取微细结构信息的光学仪器．

早在公元前一世纪，人们就已发现通过球形透明物体去观察微小物体时，可以使其放大成像．后来逐渐对球形玻璃表面能使物体放大成像的规律有了认识．

1590年。荷兰和意大利的眼镜制造者已经造出类似显微镜的放大仪器．1610年前后，意大利的伽利略和德国的开普勒在研究望远镜的同时改变物镜和目镜之间的距离，得出合理的显微镜光路结构，当时的光学工匠遂纷纷从事显微镜的制造、推广和改进．

17世纪中叶，英国的胡克和荷兰的列文胡克，都对显微镜的发展作出了卓越的贡献，1665年前后，胡克在显微镜中加入粗动和微动调焦机构、照明系统和承接标本片的工作台．这些部件经过不断改进，成为现代显微镜的基本组成部分．

1673～1677年期间，列文胡克制成单组元放大镜式的高倍显微镜，其中9台保存至今，胡克和列文胡克利用自制的显微镜．在动、植物机体微观结构的研究方面取得了杰出的成就．

19世纪，高质量消色差浸液物镜的出现，使显微镜观察微细结构的能力大为提高，1827年阿米奇第一个采用了浸液物镜，19世纪70年代，德国人阿贝奠定了显微镜成像的古典理论基础．这些都促进了显微镜制造和显微镜观察技术的迅速发展，并为19世纪后半叶包括科赫、巴斯德等在内的生物学家和医学家发现细菌和微生物提供了有力的工具．

在显微镜本身结构发展的同时，显微观察技术也在不断创新：1850年出现了偏光显微术；1893年出现了干涉显微术；1935年荷兰物理学家泽尔尼克创造了相衬显微术，他为此在1953年获得了诺贝尔物理学奖．

古典的光学显微镜只是光学元件和精密机械元件的组合，它以人眼作为接收器来观察放大的像．后来在显微镜中加入了摄影装置．以感光胶片作为可以记录和储存的接收器．现代又普遍采用光电元件，电视摄像管和电荷耦合管等作为显微镜的接收器，配以微型电子计算机后构成完整的图像信息采集和处理系统．

表面为曲面的玻璃或其他透明材料制成的光学透镜可以使物体放大成像，光学显微镜就是利用这一原理把微小物体放大到人眼足以观察到的尺寸．近代的光学显微镜通常采用两级放大，分别由物镜和目镜完成．被观察物体位于物镜的前方，被物镜作第一级放大后成一倒立的实像，然后此实像再被目镜作第二级放大成一虚像，人眼看到的是虚像，而显微镜的总放大倍率就是物镜放大倍率和目镜放大倍率的乘积，放大倍率是指直线尺寸的放大比，而不是面积比．
光学显微镜的组成结构：

光学显微镜一般由载物台、聚光照相系统物镜、目镜和调焦机构组成．载物台用于承放被观察的物体，利用调焦旋扭可以驱动调焦机构，使载物台作粗调和微调的升降运动，使被观察物体调焦清晰成像，它的上层可以在水平面内沿作精密移动和转动，一般都把被观察的部位调放到视场中心．

聚光照明系统由灯源和聚光镜构成，聚光镜的功能是使更多的光能集中到被观察的部位．照明灯的光谱特性必须与显微镜的接收器的工作波段相适应．

物镜位于被观察物体附近，是实现第一级放大的镜头，在物镜转换器上同时装着几个不同放大倍率的物镜，转动转换器就可让不同倍率的物镜进人工作光路，物镜的放大倍率通常为5～100倍．

物镜是显微镜对成像质量优劣起决定性作用的光学元件，常用的有能对两种颜色的光线校正色差的消色差物镜；质量更高的还有能对三种色光校正色差的复消色差物镜；能保证物镜的整个像面为平面，以提高视场边缘成像质量的平像场物镜．高倍物镜中多采用浸液物镜，即在物镜的下表面和标本片的上表面之间填充折射率为1.5左右的液体，它能显著的提高显微观察的分辨率．

目镜是位于人眼附近实现第二级放大的镜头，镜放大倍率通常为5～20倍，按照所说的所能看到的视场大小，目镜可分为视场较小的普通目镜和视场较大的大视场目镜(或称广角目镜)两类．

载物台和物镜两者必须能沿物镜光轴方向作相对运动以实现调焦，获得清晰的图像．用高倍物镜工作时，容许的调焦范围往往小于微米，所以显微镜必须具备极为精密的微动调焦机构．

显微镜放大倍率的极限即有效放大倍率，显微镜的分辨率是指能被显微镜清晰区分的两个物点的最小间距，分辨率和放大倍率是两个不同的但又有联系的概念．

当选用的物镜数值孔径不够大，即分辨率不够高时，显微镜不能分清物体的微细结构，此时即使过度地增大放大倍率，得到的也只能是一个轮廊虽大但细节不清的图像．

聚光照明系统对显微镜成像性能有较大影响，但又是易于被使用者忽视的环节．它的功能是提供亮度足够且均匀的物面照明，聚光镜发来的光束应能保证充满物镜孔径角．否则就不能充分利用物镜所能达到的最高分辨率．为此目的，在聚光镜中没有类似照相物镜中的，可以调节开孔大小的可变孔径光阑，用来调节照明光束孔径，以与物镜孔径角匹配．

改变照明方式，可以获得亮背景上的暗物点(称亮视场照明)或暗背景上的亮物点(称暗视场照明)等不同的观察方式，以便在不同情况下更好地发现和观察微调结构．
光学显微镜的分类：

光学显微镜有多种分类方法：按使用目镜的数目可分为双目和单目显微镜，按图像是否有立体感可分为立体视觉和非立体视觉显微镜．按观察对象可分为生物和金相显微镜等；按光学原理分为偏光、相衬和微差干涉对比显微镜等；按光源类型可分为普通光、荧光、红外光和激光显微镜等；按接收器类型可分为目视、摄影和电视显微镜等．常用的显微镜有双目体视显微镜、金相显微镜、偏光显微镜、紫外荧光显微镜等．

双目体视显微镜是利用双通道光路，为左右两眼提供一个具有立体感的图像．它实质上是两个单镜筒显微镜并列放置，两个镜简的光轴构成相当于人们用双目观察一个物体时所形成的视角，以此形成三维空间的立体视觉图像．双目体视显微镜在生物、医学领域广泛用于切片操作和显微外科手术；在工业中用于微小零件和集成电路的观测、装配、检查等工作．

金相显微镜是专¨用于观察金属和矿物等不透明物体金相组织的显微镜．这些不透明物体无法在普通的透射光显微镜中观察，故金相和普通显微镜的主要差别在于前者以反射光，而后者以透射光照明．在金相显微镜中照明光束从物镜方向射到被观察物体表面，被物面反射后再返回物镜成像．这种反射照明方式也广泛用于集成电路硅片的检测工作．

紫外荧光显微镜是用紫外线激发荧光来进行观察的显微镜．某些标本在可见光中觉察不到结构细节，但经过染色处理，以紫外光照射时可因荧光作用而发射可见光，形成可见的图像．这类显微镜常用于生物学和医学中．

电视显微镜和电荷耦合器显微镜是以电视摄像耦和电荷耦合器作为接收元件的显微镜，在显微镜的实像面处装入电视摄像靶或电荷耦合器取代人眼作为接收器，通过这些光电器件把光学图像转换成电信号的图像．然后对之进行尺寸检测、颗粒计数等工作．这类显微镜可以与计算机联用，这便于实现检测和信息处理的自动化，多应用于需要进行大量繁琐检测工作的场合．

扫描显微镜是成像光束能相对于物面作扫描运动的显微镜．在扫描过程中依靠缩小视场来保证物镜达到最高的分辨率，同时用光学或机械扫描的方法，使成像光束相对于物面在较大视场范围内进行扫描，并用信息处理技术来获得合成的大面积图像信息，这类显微镜适用于需要高分辨率的大视场图像的观测．

2．多目标天文望远镜

对光谱的观测，是我们理解天体的物理性质最重要的手段．但是lOO年以来，一直观测效率非常低，一直到80年代以前，在观测时，可以一张照片拍下数以万计的目标，但是同一时间里却只能观测一个光谱．直到七八十年代有了一个突破，可以同时观测例如近百个光谱，而1a—
mest望远镜就是在同一时期，同一时间内一下可观测到4000个光谱．这将使我们的lamest望远镜，在2004年建好之后，还会保持在世界上的一个领先的地位．

通常望远镜的口径越大，其分辨率就越高，就能探测到更远更暗的天体，但同时它可以观测到的范围也就是视场也就越小，这对于需要巡视广大天空区域的天文研究工作而言，实在是一个很大的弱点．1amest采用了将望远镜实现长镜身来获得大视场。通过计算机对镜面状态实时监测，运用和进行像差改正的主动光学学校术．最终使二者兼而有之，不再成为矛盾．

它的结构由三部分构成：白射施密特改正板、球面主镜和焦面．在观测过程中，天体的光经白射施密特改正板，反射到球面主镜上，再经主镜反射后成像在直径为1.75
m的焦面上，焦面上放置有4000根光纤，由光纤将天体的光分别传输到焦面下面的光谱仪内，并通过光谱仪中的高灵敏的CCD探测器同时获得4000条光谱．

1amest其最重要的作用是“巡天”．天文学上的“普遍巡天”相当于对天体进行“户口普查”．它是一切天文研究的基本资料，它可以根据获得的信息，将不同的特征天体，按不同的亮度，不同的距离，不同的光谱类型等，组建成天体“样本”，并对它们进行分门别类的统计研究．

我国计划建成的lamest望远镜将是世界上功能最强大的多目光谱天文望远镜，它属于天文学界所称的大视场望远镜一类．目前，初步设计已经完成，其口径为4
m，视场范围为直径5度，由北京天文台和南京天文仪器研制中心承担建造，建成后安放在北京天文台河北兴隆观测站，计划于2004年投人使用．到时，通过它可以测量暗至21等恒星，即比肉眼可见的最暗恒星还暗百万倍，打破50年来同类望远镜的口径不能超过1.3
m的限制．

1amest望远镜，将使我们在跨世纪，也可以说在群雄逐鹿的情况下，在国际的合作跟国际的竞争中，使我们的天文学研究能占有自己的一席之地．