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杭州金相顯微鏡 是用于觀察金屬內部組織結構的重要光學儀器。所有光學儀器都是基于光線在均勻的介質中作直線的傳播，并在兩種不同介質的分界面上發生折射或反射等現象構成的。研究這些現象的理論稱為幾何光學。隨著幾何光學及物理光學的發展， 杭州金相顯微鏡 已日臻完善。為了能正確地使用各種現代的 杭州金相顯微鏡 ，本節將介紹與普通光學顯微鏡有關的幾何光學基本原理。

一、幾何光學的基本原理

(一)幾何光學基本定律

幾何光學的理論基礎，就是由實際觀察和直接實驗得到的幾個基本定律;光的直線傳播定律;光的獨立傳播定律及光的反射和折射定律。在所研究的對象中，若其幾何的尺寸遠遠大于所用光波的波長(如對有一定大小的透鏡或面鏡研究由它們成象的物距和像距等)，則由幾何光學可以獲得與實際基本相符的結果。

幾何光學基本定律的要點表述如下:

(1)光的直線傳播定律:在均勻介質中，光沿直線傳播。即在均勻介質中，光線為一直線。

(2)光的獨立傳播定律:自不同方向或由不同物體發出的光線的相交，對每一光線的獨立傳播不發生影響。

(3)光的反射和折射定律:當光線由一介質進入另一介質時，光線在兩個介質的分界面上被分為反射光線和折射光線。對于這兩條光線的行進方向，可分別由反射定律和折射定律來表述。

(二)光的全反射

當光線射到兩種媒介的界面上時，反射和折射現象是同時產生的。反射光和折射光的強弱隨入射角而異。如圖2所示，在實發光點s所處介質的折射率大于分界面另一側介質的折射率(n>n')時，折射角i總大于入射角i;當i'=90°，相應的入射角i是給定情況下的更大入射角，入射角超過i的光線，都不能進入分界面的另一側，而按照反射定律返回原介質，這種完全返回原介質的反射稱為全反射，或全內反射。

(三)光的折射、反射及全反射在光學金相顯微鏡中的應用

在光學儀器中，為了工作方便常常需要改變光束的方向和行程，利用折射、反射及全反射原理設計的各類光學元件，能夠圓滿地完成這一任務。其在光學顯微鏡中的應用例舉如下:

(1)金相顯微鏡中光源集光鏡的曲面反射、光線轉向的平面反射鏡及球面反射鏡都是利用光的反射定律而設計的光學元件。

如平面反射鏡可以借助拋光金屬表面、鍍銀的玻璃鏡面及平面玻璃等來完成。鍍銀鏡面反射常用于改變光線方向，但使用日久因表面氧化或剝蝕而減弱反射能力;平面玻璃反射鏡用作垂直照明器，因光線損失較多，一般別無它用。

反射定律與可見光線的波長無關，故根據反射所設計的物鏡沒有色象差等缺陷。

(2)借助光在棱鏡中的全反射來改變光的進行方向，這在許多方面都較平面反射鏡優越。首先，因為全反射時光能夠完全反射回原介質，而采用鍍介質膜的平面鏡反射時，在反射表面上將有一定的光能被吸收;其次，在研磨工藝和裝校技術上棱鏡具有容易制成多種多樣組合的反射面和滿足高精度要求的特點，故在近代金相顯微鏡中除以半透半反的平面鏡作垂直照明器外，均以全反射棱鏡來改變光線行程。常用的反射鏡如圖3所示，(a)(b)可使光線轉向 90°，在顯微鏡中用作改變光路:(c)用于斜管目鏡筒中使光線轉向；(d)用于雙筒目鏡反射；(e)用于照相機或瞄準鏡的調焦光路中，使光路改變90°，像的左右與物的左右互換。