●物鏡的數(shù)值孔徑   
顯微鏡物鏡的數(shù)值孔徑表征物鏡的聚光能力，是物鏡的重要性質(zhì)之一，增強物鏡的聚光能力可提高物鏡的鑒別率。    數(shù)值孔徑通常以符號“N.A.”表示(即Numerical Aperture)。根據(jù)理論的推導(dǎo)得出：N.A.=n.sinu式中n──物鏡與觀察之間介質(zhì)的折射率；           
u──物鏡的孔徑半角  
 
因此，有兩個提高數(shù)字孔徑的途徑：   

●增大透鏡的直徑或減少物鏡的焦距，以增大孔徑半角u。此法因?qū)е孪蟛钤龃蠹爸圃炖щy，實際上sinu的值只能達到0.95   

●增加物鏡與觀察之間的折射率n。

是介質(zhì)對物鏡數(shù)值孔徑影響示意圖。當(dāng)光線沿光軸方向射向觀察物時，自物體S處發(fā)出的反射光除沿SO方向反射外，尚有(S1 S1′)(S2，S2′)等衍射光。(a)是以空氣為介質(zhì)(又稱干系物鏡)的情況，只有(S1 S1′)內(nèi)的衍射光可以通過物鏡，(S1 S1′)以外的衍射光如(S2，S2′)均不能通過物鏡。(b)是物鏡與觀察之間以松柏油或其它油為介質(zhì)(又稱油浸物鏡)時，由于折射率n增加，使衍射光的角度變狹，致使(S2，S2′)甚至(S3，S′3)內(nèi)的衍射光均可通過物鏡。因而使物鏡通過盡可能多的衍射光束，利于鑒別組織細節(jié)。   

在相同介質(zhì)中，波長短的光源將有較大的折射率。同理，也將有較多的衍射光束進入物鏡。   

一般高倍顯微鏡物鏡常設(shè)計為油鏡。油鏡是按某一介質(zhì)特別設(shè)計的，因此應(yīng)按指定介質(zhì)使用。的介質(zhì)是松柏油(n=1.515)，其數(shù)值孔徑N.A=1.40；用a-壹代溴萘為介質(zhì)，n=1.658，數(shù)值孔徑可達1.60。   

●物鏡的鑒別率及顯微鏡的有效放大倍數(shù)   

顯微鏡物鏡的鑒別率是指物鏡具有將兩個物點清晰分辨的能力，以兩個物點能清晰分辨的最小距離d的倒數(shù)表示。d愈小，表示物鏡的鑒別率愈高。   

要明白鑒別率可以有一定的限度，這就要用光通過透鏡后產(chǎn)生衍射現(xiàn)象來解釋。物體通過光學(xué)儀器成象時，每一物點對應(yīng)有一象點，但由于光的衍射，物點的象不再是一個幾何點，而是有一定大小的衍射亮斑。靠近的兩個物點所成的象一兩個亮斑如果互相重疊，則導(dǎo)致這兩個物點分辨不清，從而限制了光學(xué)系統(tǒng)的分辨本領(lǐng)一分辨率。顯然，象面上衍射圖象亮斑半徑愈大，系統(tǒng)的分辨本領(lǐng)愈小。   

如何確定物鏡的極限分辨率，這可由物點A1、A2通過透鏡后的衍射進行分析。A1′、A2′為物點A1、A2的衍射圖象，呈同心環(huán)狀。中心的光線強度，衍射環(huán)的光強度隨環(huán)直徑的增加而逐漸減弱。   

瑞利(Rayleigh)提出一個推測(又稱瑞利準則)：認為當(dāng)A1′衍射花樣的極小值正好落在A2′衍射花樣的極大值時，A1、A2是可以分辨的，將此時定出的兩物點距離A1、A2作為光學(xué)統(tǒng)的分辨極限。θ0稱為極限分辨角。不言而喻，當(dāng)θ＞θ0時是可分辨的，θ＜θ0時是不可分辨的。    由圓孔衍射理論得到：θ0=1.22λ / D    式中λ──入射光波長；D──入射光的允許孔徑(透鏡直徑)。因為θ0很小，所以由圖2-4得：                                                              
d′≈θ0=1.22λS / D   

顯微鏡物鏡在設(shè)計時，總是使它滿足阿貝正弦條件的，即ndsinu=n′d′sinu′式中n和n′為物、象所在空間的折射率，成象總是在空氣介質(zhì)中，故n′=1；u各u′分別為光線在物、象空間共軛點上的孔徑角；d和d′分別為物點、象點中心斑的間距。   

考慮到顯微鏡中入射光并非都是平行光，有傾斜光線，對上式系數(shù)作適當(dāng)?shù)男拚允街衝sinu就是物鏡的數(shù)值孔徑，因此，上式或者寫：d=0.5λ  /N.A    因此表明：物鏡的數(shù)值孔徑愈大，入射光的波長愈短，則物鏡的分辨能力愈高。在可見光中，觀察時常用黃綠光(λ ≈4400A)，則可使分辨能力提高25%左右。    對于光學(xué)金相顯微鏡，若用藍色光，采用油浸物鏡，那么物鏡的分辨能力約為1600A。    金相顯微鏡的鑒別率只能達到物鏡的鑒別率，故物鏡的鑒別率又可稱為顯微鏡的鑒別率。因為目鏡是不能進一步增大整個光學(xué)系統(tǒng)鑒別率的，它最多不過是用來保證物鏡鑒別率的充分利用。若想進一步提高顯微鏡的鑒別率應(yīng)采用更短波長的電子波，這就是電子顯微鏡。   

在顯微鏡中保證物鏡的鑒別率充分利用時所對應(yīng)的顯微鏡的放大倍數(shù)，稱為顯微鏡的有效放大倍數(shù)。有效放大倍數(shù)可由以下關(guān)系推出：人眼在明視距離(250mm)處的分辨能力為0.15～0.30，因此，需將物鏡鑒別的距離d經(jīng)顯微鏡放大后成0.15～0.30mm方能被人眼分辨。若以M表示顯微鏡的放大倍數(shù)，則d.m=0.15~0.30M=0.15~0.30 / d=(0.15~0.30)(N.A.) / 0.5λ =0.3~0.6 N.A. / λ此時的放大倍數(shù)即為顯微鏡的有效放大倍數(shù)，通常以M有效表示。因此M有效=0.3～0.6N.A. / λ由此可知：顯微鏡的有效放大倍數(shù)由物鏡的數(shù)值孔徑及入射光波長決定。已知有效放大倍數(shù)就可以正確選擇物鏡和目鏡的配合，以充分發(fā)揮物鏡的鑒別能力而又不致造成虛放大。   

例如：選用N.A.=0.65的32×物鏡，當(dāng)λ=5500A時， M有效=(500～1000)N.A.=325～650×因此，應(yīng)選擇10～20倍的目鏡配用。如果目鏡的倍數(shù)低于10倍，未充分發(fā)揮物鏡的鑒別能力；如果目鏡的倍數(shù)高于20倍，將會造成虛放大，仍不能顯示物鏡鑒別率的微細結(jié)構(gòu)。  

●垂直鑒別率   

垂直鑒別率又稱景深，定義為在固定相點的情況下，成象面沿軸向移動仍能保持圖象清晰的范圍。表征物鏡對應(yīng)位于不同平面上目的物細節(jié)能否清晰成象的一個性質(zhì)，垂直鑒別率的大小由滿意成象的平面的兩個極限位置(位于聚焦平面之前和之后)間的距離來量度。
  
如果人跟分辨能力為0.15～0.30mm，n為目的物所在介質(zhì)的折射率，(N.A.)為物鏡的數(shù)值孔徑，M為顯微鏡的放大倍數(shù)，則垂直鑒別率h可由下式求出：h=n / (N.A.).M ×(0.15～0.30)mm由上式可知：如果要求較大的垂直鑒別率，選用數(shù)值孔徑小的物鏡，或減少孔徑光闌以縮小物鏡的工作孔徑，這樣就不可避免降低了顯微鏡的分辨能力。這兩個矛盾因素，只能被具體情況決定取舍。   

●物鏡的放大率   

由章顯微鏡放大原理中可知：物鏡的放大率M=△/F物，這表明，在確定了物鏡的焦距(F物)以后，放大率隨顯微鏡的光學(xué)鏡筒長(△)而變化。只有確定了光學(xué)顯微鏡筒長△以后，物鏡的放大率才有意義。因此，物鏡的放大率是按設(shè)計的光學(xué)鏡筒長來標(biāo)定的，必須在指定的鏡筒長度上使用，否則其放大倍數(shù)將改變。   

●顯微鏡鏡筒長度物鏡的像差是依據(jù)一定位置的映象來校正的。如是以光學(xué)鏡筒長為△時校正的透鏡成象情況：G(綠光)R(紅光)均成象于O′處，沒有象差：(a)(c)分別為鏡筒短于及長于原設(shè)計時的情況，使象差復(fù)又呈現(xiàn)。因此，物鏡一定要在規(guī)定的機械鏡筒長度的距離，對指定的一套光學(xué)儀器是固定不變的。一般顯微鏡的機械鏡筒長度多數(shù)為160mm，170mm，190mm，此外，金相顯微鏡在攝影時，由于放大倍率不同，映象投射距離變動成象，物鏡的象差均已校正。