孔徑角

孔徑角又稱"鏡口角"，是物鏡光軸上的物體點與物鏡前透鏡的有效直徑所形成的角度。孔徑角越大，進入物鏡的光通量就越大，它與物鏡的有效直徑成正比，與焦點的距離成反比。

數值孔徑簡寫N_A，數值孔徑是物鏡和聚光鏡的主要技術參數，是判斷兩者（尤其對物鏡而言）性能高低的重要標誌。其數值的大小，分別標科在物鏡和聚光鏡的外殼上。

數值孔徑（N_A）是物鏡前透鏡與被檢物體之間介質的折射率（n ^[2]  ）和孔徑角（u）半數的正玄之乘積。用公式表示如下：NA=n·sin（u/2）。 ^[3] 

顯微鏡觀察時，若想增大N_A值，孔徑角是無法增大的，唯一的辦法是增大介質的折射率h值。基於這一原理，就產生了水浸系物鏡和油浸物鏡，因介質的折射率n值大於一 ^[2]  ，N_A值就能大於一。

數值孔徑最大值為1.4，這個數值在理論上和技術上都達到了極限。目前，有用折射率高的溴萘作介質，溴萘的折射率為1.66，所以N_A值可大於1.4。

這裏必須指出，為了充分發揮物鏡數值孔徑的作用，在觀察時，聚光鏡的N_A值應等於或略大於物鏡的N_A值。

數值孔徑與其他技術參數有着密切的關係，它幾乎決定和影響着其他各項技術參數。它與分辨率成正比，與放大率成正比，與焦深成反比，N_A值增大，視場寬度與工作距離都會相應地變小。

分辨率又稱"鑑別率"，"解像力"。是衡量顯微鏡性能的又一個重要技術參數。

顯微鏡的分辨率用公式表示為：d=l/N_A

式中d為最小分辨距離；l為光線的波長；N_A為物鏡的數值孔徑。可見物鏡的分辨率是由物鏡的N_A值與照明光源的波長兩個因素決定。N_A值越大，照明光線波長越短，則d值越小，分辨率就越高。

要提高分辨率，即減小d值，可採取以下措施

1． 降低波長l值，使用短波長光源。

2．曾大介質h值和提高N_A值（NA=hsinu/2）。

3．增大孔徑角。

4．增加明暗反差

工作距離也叫物距，即指物鏡前透鏡的表面到被檢物體之間的距離。鏡檢時，被檢物體應處在物鏡的一倍至二倍焦距之間。因此，它與焦距是兩個概念，平時習慣所説的調焦，實際上是調節工作距離。

在物鏡數值孔徑一定的情況下，工作距離短孔徑角則大。

數值孔徑大的高倍物鏡，其工作距離小。

孔徑光闌是限制軸上物點成像光束立體角（錐角）的光闌。也就是起到決定能通過光學系統的光能（即像平面照度）作用的光闌。

將此光闌Q₁QQ₂通過其前面的透鏡成像到物空間去，則其像P₁PP₂ 就決定了光學系統的物方孔徑角（由孔徑光闌決定的光錐角稱為孔徑角U）。這一限制軸上點光束孔徑角的光闌）孔徑光闌被其前面的光組在光學系統物空間所成的像稱為入射光瞳，簡稱入瞳。

孔徑光闌Q₁QQ₂被其後面的透鏡（光組）在像空間所成的像P₁'P'P₂' 稱為出射光瞳，簡稱出瞳，其決定了系統像方孔徑角U'。

與入射光瞳、出射光瞳對應的那個實際起着限制光束作用的光闌Q₁QQ₂即為孔徑光闌。

光束的孔徑角是表徵實際光學系統功能的重要性能參數之一。它不但決定了像面的照度，而且還決定了光學系統分辨能力。

在物面上按其成像光束孔徑角的不同可分為三個區域：

第一個區域是以B₁A為半徑的圓形區，其中每個點均以充滿入射光瞳的全部光束成像。此區域之邊緣點B₁由入射光瞳下邊緣P₂和入射窗下邊緣點M₂的連線所確定。

第二個區域是以B₁B₂繞光軸旋轉一週所形成的環形區域，在此區域內，每一點已不能用充滿入瞳的光束成像，在含軸面內看光束，由B₁點到B₂點，其能通過入射光瞳的光束，由100%到50%漸變，這就是軸外點的漸暈現象。 此區域的邊緣點B₂由入射光瞳中心P和入射窗下邊緣M₂的連線確定

第三個區域是以B₂B₃繞光軸旋轉一週所形成的環形區域，在此區域內各點的光束漸暈更為嚴重，由B₂點到B3點，其漸暈係數由50%降低到0。B₃點是可見視場最邊緣點，它由入射光瞳上邊緣點P₁和入射窗下邊緣點M₂的連線所決定。

以上三個區域只是大致的劃分，實際上在物平面上，由B₁到B₃點的漸暈係數由100%到0是漸變的，並沒有明顯的界限。用眼睛通過放大鏡觀察物面時，由放大鏡和眼睛組成的光學系統就是這樣。 ^[1]