显微镜作为一种精密的光学仪器，其核心在于物镜和目镜的组合设计，将微小物体放大成清晰可见的像。

传统有限远显微镜

传统显微镜采用有限远光学系统，物镜将被观察物体放大成一个倒立实像，并位于目镜的焦平面上。目镜进一步将该实像放大，最终形成一个位于无限远的虚像供人眼观察。

物镜特性:

  • 物镜的放大倍率和分辨率决定了整个显微镜的性能。
  • 为保证物镜的互换性，不同倍率的物镜其共轭距离（物平面到像平面距离）需保持一致。
  • 国际通用标准共轭距离约为190mm，我国标准为195mm。
  • 高倍率物镜对应更短的焦距。

目镜特性:

  • 目镜进一步放大物镜形成的实像。
  • 我国标准显微镜目镜焦距为250mm。

放大倍率计算:

总放大倍率 = 物镜放大倍率 × 目镜放大倍率 = 250 / 物镜焦距

无限远显微镜

与传统有限远显微镜不同，无限远显微镜的物镜将被观察物体成像于无限远。随后，位于物镜后方的镜筒透镜将无限远的平行光束会聚，并在目镜焦平面上形成一个实像。最终，目镜将该实像放大成一个位于无限远的虚像供人眼观察。

优点:

  • 光路设计更加灵活，可以在物镜和镜筒透镜之间添加其他光学元件，例如滤光片、偏振片等，扩展显微镜的功能。
  • 图像质量更高，由于物镜成像于无限远，可以有效减少像差。

总结

无论是传统有限远显微镜还是现代无限远显微镜，其光学设计都精妙地利用了透镜的成像原理，实现了将微观世界放大呈现的目标。