顯微鏡成像時，第一次物鏡成像為什麼不能成虛像呢？

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第二次再把這個虛像放大？即讓目鏡的焦距更長一些

如果用一句話來簡略回答：把物拉遠放大，不改變樣品對物鏡張角的行為本質上是把顯微鏡當成瞭望遠鏡，是沒有必要的。

我先猜測下題主把目鏡焦距更長是要成什麼像，如果增加的並不是那麼多的話，目鏡會成實像。實像是極難拿肉眼觀測的，所以我們會用光屏來觀察。

如果是把目鏡焦距繼續放大使之成虛像，那麼就會退化回與單級放大鏡類似的形式。放大鏡和顯微鏡的最大區別在於放大鏡的放大倍數強烈依賴於樣品與放大鏡的距離，而且成像距離不會一直在人眼的明視距離上。這顯然是不方便的。

題主可能會問，如果是更複雜的顯微鏡會不會有特殊需求使第一級物鏡成虛像呢？答案是否定的。

衡量成像系統的好壞通常有三個重要的指標：放大倍數，襯度還有解析度。我以解析度為例說明為什麼為什麼物鏡成虛像不好。

現在的光學系統，能夠最大限度的保存由物鏡進入的光學信息，並投射到採樣平面上（這涉及到一些傅里葉光學的理論）。光學顯微鏡的解析度通常可以表示為

$R=frac{0.61lambda}{N.A.}$
其中 $lambda$ 是背景光源的波長， $N.A.$ 是數值孔徑，定義為
$N.A.=nsin heta$
其中 $n$ 是樣品一側的相對摺射率， $heta$ 是光進入透鏡最大錐角的一半兒，如下圖所示。p點就是樣品的位置。

根據這個公式，我們發現，光學顯微鏡的解析度很大程度上和樣品對物鏡的張角有關（先不考慮油鏡改變折射率）。張角越大，得到的解析度就越高。如果物鏡成的是虛像，假設物鏡的開口和樣品的距離都沒有變，只是用了新的光學設計並把物鏡的焦距提高，數值孔徑並沒有變化，對解析度的提升並沒有幫助。對於這種光學系統，可以通過後級的處理把放大倍數提到很高，但是看到的像卻會是糊的，因為解析度其實沒有變化。

下面再解釋一下為什麼即使對於複雜顯微鏡，物鏡也不是成虛像的。以上我們討論的都是理想的情況，事實上，透鏡都存在著球差，慧差以及色差等像差，增加任何一個不必要的透鏡都需要後級鏡片進行補償，否則成像質量就會下降。事實上，凸透鏡成虛像的像差是十分嚴重的，特別是光路中不沿軸成分很多的顯微鏡（這又涉及到望遠鏡和顯微鏡的區別了，扯遠了）。其次，一旦第一級鏡片成了虛像，就會給後級的處理增加一個難題：現在放大倍數又和樣品與物鏡的距離相關了：距離越遠，放大倍數越高。雖然可以通過後級凸透鏡成實像來補償（距離越遠，放大倍數越小），但是現在虛像成為了物，離之後的凸透鏡（事實上的物鏡）更遠了，最後還是得走一套凸透鏡成實像的流程，完全沒有必要。當然，物鏡成實像的顯微鏡放大倍數也是和距離相關的，但是它被設計為樣品與物鏡微小的距離變化就會引起實像較大的位置變化，使之要不前進到了目鏡焦距之外，要不後退到目鏡之後，再加上大數值孔徑引入的淺景深，我們看到顯微鏡成像的距離才基本維持在明視距離上。

總而言之，顯微鏡的設計原則是在滿足放大倍數，不增加像差，滿足解析度的情況下盡量減少透鏡，第一級物鏡成虛像是浪費，所以目前我所了解到的光學顯微物鏡都是成實像的。

可以成虛像，虛像也可以繼續在後置的光學系統成像，但是顯微鏡是目鏡的焦距越短，視放大率越大，也就是說要讓物鏡的成像離目鏡越近越好，如果第一個物鏡成虛像，那麼放大率最多只能達到放大鏡的水準。

現代顯微鏡系統中，點光源發出的光經過第一個物鏡後，會成為平行光，方便後續光路搭建。因此，不能成虛像。