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优选电子光学基础
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一、光学显微镜的极限分辨率
人眼分辩率约为:。
光学显微镜:。比人眼分辩率提高了1000倍。
用光镜来观察材料内部显微组织,以弄清材料组织结构、成分与性能间内在联系,已成为工业生产和科研常用的工具,发挥着很大的作用。
随着科技的发展,对显微镜分辨率的要求愈来愈高。
光学显微镜:已无法分辨材料中许多更细微组织,而这些细微的组织对材料的性能有很大的影响。
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一、光学显微镜的极限分辨率
如:高碳钢的隐晶马氏体精细组织,
HD(5Cr8WMo2VSi)刀片用钢淬火后组织,
×500
×5000
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如:钢淬火后回火过程中的细小碳化物析出;
6CrW2Si钢淬火+低温回火后组织(回火马氏体+碳化物)
×1000
×5000
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如:Al-4%Cu合金的时效析出
光镜:只能看到后期θ′相和θ相,但无法分辩时效早期形成的G•P区,无法解释其形成原因和对性能的影响规律。
过饱和固溶体
G·P(I)区(Cu富集区,~)
G·P(II)区形成θ″相
(Cu进一步偏聚并有序化,厚度约<10nm)
过渡相θ′(Cu:Al=1:2)
稳定θ相(CuAl2)+α固溶体。
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一、光学显微镜的极限分辨率
光镜分辩率为何不能再进一步提高呢?
光的衍射现象是限制光镜的分辩率的主要原因。
1、光的衍射现象:
光的波动性,使得由透镜各部位折射到像平面上的像点及其周围区域的光波相互发生干涉作用而产生衍射现象。
圆孔的衍射现象
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一、光学显微镜的极限分辨率
圆孔的衍射花样
埃利斑
2R0
2、埃利(Airy)斑:
一个理想的点光源,经透镜成像,因衍射效应,在像平面上形成一个有一定尺寸的中央亮斑及其周围明暗相间的圆环所组成的衍射花样-埃利(Airy)斑。
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一、光学显微镜的分辨率极限
3、埃利斑大小:
因光强度84%集中在中央亮斑,常以埃利斑的第一暗环的半径来衡量。由衍射理论推导得,
埃利斑半径R0:
孔径半角
放大倍数
数值孔径
可见,R0与光波长λ成正比,与数值孔径n·sinα成反比。
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一、光学显微镜的分辨率极限
光学显微镜分辨本领示意图
4、光学显微镜的分辨率
物体可视为由许多物点组成,每物点为一个“点光源”,经透镜后,在像平面上形成各自埃利斑像。
A、两物点相距较大时:两埃利斑像彼此分开,可明显分辩。
B、两物点彼此接近时:两埃利斑彼此接近,甚至重叠,使图像模糊不清,无法分辩两物点。
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