数值孔径计

机械领域术语

显微物镜的数值孔径为A=nsinU，其中n为物方介质的折射率，U为物方半孔径角。若在空气中n=1，则A=sinU。

基本原理

数值孔径计，又称阿贝数值孔径计，是直接测定显微镜的孔径角或数值孔径的仪器。结构如图所示，其主要元件是一块不太厚的玻璃半圆柱体，沿直径方向的侧面是与上表面成45度角的斜面，从侧面入射的光线在斜面上全反射，上表面上有两组刻度沿圆周排列。其外圈刻度为数值孔径（即角度的正弦值），内圈刻度为角度值，以度为单位。半圆柱体上表面的圆心附近φ8mm范围内镀铝，铝面上有透光狭缝，底座上装有一金属框，它可绕圆柱轴线转动，金属框的侧面装有一片乳白玻璃，上面刻有十字线，可以通过狭缝看到十字线的反射像。推动手柄，金属框便带着十字线一起围绕孔径计的圆柱面移动，金属框的上表面装有一块刻有指标线的玻璃，指标线在随着十字线一起运动时通过两组刻度值，所以两组刻度都能反映十字线的位置。

数值孔径计的45度斜面用以转折光路，若把数值孔径计的光路图拉直则如图四所示，狭缝置于被测显微物镜的物面位置，经物镜成像在目镜的物方焦点上，狭缝前面的十字线经物镜后成像在显微镜像方焦面后不远的地方，去掉目镜，人眼位于狭缝的像面附近，便能看到一个明亮的圆，此即被测物镜的出瞳，出瞳对像面中心的张角为像方孔径角，入瞳对物面中心的张角为物方孔径角。

测量使用方法

a. 把数值孔径计放在显微镜的载物台上，刻度分划线向上，利用调焦手轮上下移动镜筒对准镀铝面上狭缝进行调焦，移动孔径计使狭缝大致落在视场中央。

b. 若被测物镜是低倍的(NA<0.4)，测量过程较简单，即取下目镜，换上一个小孔光阑，以便使人眼观测时，保持在固定位置上。通过小孔光阑便能看到一明亮的圆斑，此即被测物镜的出瞳。推动数值孔径计的手柄，使十字线的像出现于亮斑上，并使十字线交点正好与圆的左（或右）侧相切，并由指标线按外圈刻度读数L1，再推动手柄，使十字线交点移动亮斑的另一边缘上与其相切，再行读数目字L2 ,两次读数的平均值就是被测物镜的实际数值孔径。

c. 若被测的是高倍物镜，因十字线经物镜所成的像很小而不易看见，为此，需要用辅助物镜。测量时，首先按步骤a做，然后拨出抽筒，在抽筒上与目镜相对的一端拧上辅助物镜（孔径计附件），再把抽筒插进镜筒（注意在拨出或推入抽筒时，不得使被测物镜的调节位置变动，插上目镜后，辅助物镜与目镜组成一个辅助低倍显微镜，将辅助显微镜在主镜筒内移动，直到看清楚在被测物镜出瞳附近十字线像，然后按照上述方法进行测量。

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