文档介绍：实验一金相显微镜的构造和使用一、实验目的二、实验仪器三、实验原理四、操作步骤五、注意事项?(1)熟悉金相显微镜的光学原理和构造。?(2)初步掌握金相显微的使用方法。一、实验目的金相显微镜是进行金属显微分析的主要工具。将专门制备的金属试样放在金相显微镜下进行放大和观察,可以研究金属组织与其成分和性能之间的关系;确定各种金属经不同加工及热处理后的显微组织;鉴别金属材料质量的优劣,如各种非金属夹杂物在组织中的数量及分布情况,以及金属晶粒度大小等。因此,利用金相显微镜来观察金属的内部组织与缺陷是金属材料研究中的一种基本实验技术。简单地讲,金相显微镜是利用光线的反射将不透明物件放大后进行观察的。下面分别介绍金相显微镜的基本原理、构造和使用方法。二、 金相显微镜的光学放大原理金相显微镜是依靠光学系统实现放大作用的,其基本原理如图2-1所示。光学系统主要包括物镜、目镜及一些辅助光学零件。对着被观察物体A B的一组透镜叫物镜O1;对着眼睛的一组透镜叫目镜O2。现代显微镜的物镜和目镜都是由复杂的透镜系统所组成。图2 — 1 金相显微镜的光学放大原理示意图光学显微镜的放大倍数可达到1600~2000倍。当被观察物体AB置于物镜前焦点略远处时,物体的反射光线穿过物镜经折射后,得到一个放大的倒立实像A1B1(称为中间象)。若A1B1处于目镜焦距之内,则通过目镜观察到的物象是经目镜再次放大了的虚象A1’B1’。由于正常人眼观察物体时最适宜的距离是250mm(称为明视距离),因此在显微镜设计上,应让虚象A1’B1’正好落在距人眼250mm处,以使观察到的物体影像最清晰。3 金相显微镜的主要性能指标目物目物fDfLMMM???? 放大倍数显微镜的放大倍数为物镜放大倍数M物和目镜放大倍数子M目的乘积,即:式中,f物—物镜的焦距,f目—目镜的焦距;L—显微镜的光学镜筒长度;D—明视距离(250mm)。f物和f目越短或L越长,则显微镜的放大倍数越高。有的小型显微镜的放大倍数需再乘一个镜筒系数,因为它的镜筒长度比一般显微镜短些。显微镜的主要放大倍数一般是通过物镜来保证,物镜的最高放大倍数可达100倍,目镜的放大倍数可达25倍。在物镜和目镜的镜筒上,均标注有放大倍数,放大倍数常用符号“×”表示,如100×,200×等。金相显微镜的鉴别率是指它能清晰地分辨试样上两点间最小距离d的能力。d值越小,鉴别率越高。根据光学衍射原理,试样上的某一点通过物镜成象后,我们看到并不是一个真正的点象,而是具有一定尺寸的白色圆斑,四周围绕着许多衍射环。当试样上两个相邻点的距离极近时,成象后由于部分重迭而不能分清为两个点。只有当试样上两点距离达到某一d值时,才能将两点分辨清楚。显微镜的鉴别率取决于使用光线的波长(λ)和物镜的数值孔径(A),而与目镜无关,其d值可由下式计算: 鉴别率Ad2??在一般显微镜中,光源的波长可通过加滤色片来改变,例如:蓝光的波长()比黄绿光()短,所以鉴别率较黄绿光高25%。当光源的波长一定时,可通过改变物镜的数值孔径A来调节显微镜的鉴别率。??????式中,n—物镜与试样之间介质的折射率;—物镜孔径角的一半,即通过物镜边缘的光线与物镜轴线所成夹角。n越大或越大,则A越大,物镜的鉴别率就越高。由于总是小于90度的。所以在空气介质(n =1)中使用时,A一定小于1,这类物镜称干系物镜。若在物镜与试样之间充满松柏油介质(n=),,这就是显微镜在高倍观察时用的油浸系物镜(简称油镜头)。每个物镜都有一个额定A值,与放大倍数一起标刻在物镜头上。??sin?? 物镜的数值孔径图2 — 2 物镜孔径角?物镜的数值孔径表示物镜的聚光能力,如图2-2所示。数值孔径大的物镜聚光能力强,能吸收更多的光线,使物象更清晰,数值孔径A可由下式计算:??所以,显微镜的放大倍数M与物镜的数值孔径之间存在一定关系,其范围称有效放大倍数范围。在选用物镜时,必须使显微镜的放大倍数在该物镜数值孔径的500倍至1000倍之间。若,则未能充分发挥物镜的鉴别率。若,则由于物镜鉴别率不足而形成“虚伪放大“,细微部分仍分辨不清。、数值孔径、鉴别率之间的关系)(300150mm.~.Md??Ad2??AM)~(1??在常用光线的波长范围内,上式可进一步简化为:AAM1000~500?AM500?AM1000?显微镜的同一放大倍数可由不同倍数的物镜和目镜组合起来实现,但存在着如何合理选用物镜和目镜的问题。这是因为: ~ ,要使物镜可分辨的最近两点的距离d