题目
关于显微镜系统的正确陈述是:( )。A. 显微镜的作用相当于一个放大镜,它可将位于系统物镜前焦面上的物成像在无穷远处供人眼观察。B. 显微镜是大孔径、小视场系统,需校正球差、正弦差和慧差。C. 当视觉放大率增大时,其线视场变小,出瞳变小。D. 系统的视觉放大率不能大于1000 NA是因为物镜分辨率的限制。
关于显微镜系统的正确陈述是:( )。
A. 显微镜的作用相当于一个放大镜,它可将位于系统物镜前焦面上的物成像在无穷远处供人眼观察。
B. 显微镜是大孔径、小视场系统,需校正球差、正弦差和慧差。
C. 当视觉放大率增大时,其线视场变小,出瞳变小。
D. 系统的视觉放大率不能大于1000 NA是因为物镜分辨率的限制。
题目解答
答案
CD
C. 当视觉放大率增大时,其线视场变小,出瞳变小。
D. 系统的视觉放大率不能大于1000 NA是因为物镜分辨率的限制。
C. 当视觉放大率增大时,其线视场变小,出瞳变小。
D. 系统的视觉放大率不能大于1000 NA是因为物镜分辨率的限制。
解析
本题主要考察显微镜系统的基本原理与性能参数,需对各选项涉及的知识点逐一分析:
选项A分析
显微镜的作用并非仅相当于放大镜。放大镜通常将物体成像在明视距离(约250mm)供人眼观察,而显微镜是组合光学系统:物镜将物方标本(位于物镜前焦面附近)成像在目镜的物方焦面处,再经目镜成像在无穷远(或明视距离)。选项A错误。
选项B分析
显微镜的光学特性是小孔径、大视场吗?实际相反:
- 物镜:为实现高分辨率,需满足阿贝正弦条件,数值孔径(NA)较大(属于大孔径),但视场较小(仅观察标本局部);
- 目镜:需提供较大视场以观察物镜成像,但其孔径较小由物镜决定(小孔径)。
因此显微镜是“物镜大孔径小视场、目镜小孔径大视场”的组合系统。校正像差时,物镜需校正球差、正弦差(满足阿贝条件),但慧差并非主要校正对象(目镜可能需校正慧差)。选项B错误。
选项C分析
视觉放大率(Γ)与线视场(2y')、出瞳直径(D')的关系:
- 线视场:显微镜的线视场由目镜决定($2y' = 250/\Gamma \cdot D_{目}/f_{目}$),当Γ增大时,$2y'$减小;
- 出瞳直径:出瞳是目镜的像方孔径光阑,出瞳直径$D' = D_{物}/\Gamma$($D_{物}$为物镜入瞳直径),Γ增大时$D'$减小。
选项C正确。
选项D分析
视觉放大率的极限由物镜分辨率决定:
根据瑞利分辨率公式,物镜最小分辨距离$\sigma = 0.61\lambda/NA$。为使人眼能分辨细节,视觉放大率需满足$\Gamma \geq 500/\sigma$(人眼分辨率约$1'$),代入得$\Gamma \leq 1000NA/\lambda$(可见光λ≈0.55μm时,近似为$1000NA$)。若Γ超过此值,细节无法被分辨,属于无效放大。选项D正确。