Чотири оптичних принципи мікроскопа
1. Рефракція та показник заломлення
Світло поширюється прямолінійно між двома точками в однорідному ізотропному середовищі. При проходженні крізь прозорі об'єкти з різною щільністю виникає заломлення, яке зумовлене різною швидкістю поширення світла в різних середовищах. Коли світло, яке не є перпендикулярним до поверхні прозорого об’єкта, потрапляє на прозорий об’єкт (наприклад, скло) з повітря, світло змінює напрямок на межі розділу та утворює кут заломлення з нормаллю.
2. Продуктивність об'єктива
Лінзи - це найпростіші оптичні компоненти, які складають оптичну систему мікроскопа. Такі компоненти, як лінзи об’єктивів, окуляри та конденсори, складаються з однієї або кількох лінз. За формою їх можна розділити на дві категорії: опуклі лінзи (позитивні лінзи) і увігнуті лінзи (негативні лінзи). Коли промінь світла, паралельний оптичній осі, проходить через опуклу лінзу і перетинається в точці, ця точка називається «фокусною точкою», а площина, що проходить через точку перетину і перпендикулярна до оптичної осі, називається «фокальною». літак». Є дві фокальні точки, фокальна точка в просторі об’єкта називається «фокальною точкою об’єкта», а фокальна площина там називається «фокальною площиною об’єкта»; навпаки, фокусна точка в просторі зображення називається «фокусною точкою зображення». Фокальна площина в називається «фокальною площиною квадрата зображення». Після того, як світло проходить через увігнуту лінзу, воно формує зведене віртуальне зображення, тоді як опукла лінза формує зведене реальне зображення. На екрані можуть з’являтися реальні зображення, а віртуальні – ні.
3. Ключові фактори, що впливають на візуалізацію — аберації
Через об'єктивні умови будь-яка оптична система не може створити теоретично ідеальне зображення, а наявність різноманітних аберацій впливає на якість зображення. Різні аберації коротко представлені нижче.
1). Хроматична аберація Хроматична аберація — це серйозний дефект зображення лінзи, який виникає, коли поліхроматичне світло використовується як джерело світла, а монохроматичне світло не створює хроматичної аберації. Біле світло складається з семи видів червоного, оранжевого, жовтого, зеленого, блакитного, синього та фіолетового. Довжини хвилі різного світла різні, тому і показник заломлення при проходженні крізь лінзу також різний. Таким чином, точка на стороні об’єкта може утворювати кольорову пляму на стороні зображення. Основна функція оптичної системи — ахроматизація.
Хроматична аберація зазвичай включає хроматичну аберацію положення та хроматичну аберацію збільшення. Позиційна хроматична аберація робить зображення розмитим або розмитим у будь-якому місці. Хроматична аберація збільшення робить зображення кольоровими смугами.
2). Сферична аберація Сферична аберація — це монохроматична аберація точки на осі, спричинена сферичною поверхнею лінзи. Результатом сферичної аберації є те, що після того, як точка зображена, це вже не яскрава пляма, а яскрава пляма з яскравим краєм посередині, який поступово розмивається, що впливає на якість зображення.
Корекція сферичної аберації зазвичай усувається комбінацією лінз. Оскільки сферична аберація опуклих і увігнутих лінз протилежна, опуклі і увігнуті лінзи з різних матеріалів можна склеїти разом, щоб усунути їх. Для мікроскопів старого типу сферична аберація лінзи об’єктива не повністю виправлена, і її слід узгоджувати з відповідним компенсуючим окуляром, щоб досягти коригувального ефекту. Як правило, сферична аберація нових мікроскопів повністю усувається об’єктивом.
3). Кома Кома — це монохроматична аберація позаосьової точки. Коли позаосьова точка об’єкта зображена широкоапертурним променем, випромінювані промені проходять через лінзу і не перетинаються в одній точці, тоді зображення світлової точки буде мати форму коми, яка має форму як комета, тому її називають «аберацією коми».
4). Астигматизм також є позаосьовою точковою монохроматичною аберацією, яка впливає на різкість. Коли поле зору велике, точка об’єкта на краю знаходиться далеко від оптичної осі, і промінь сильно нахиляється, викликаючи астигматизм після проходження через лінзу. Астигматизм змушує вихідну точку об’єкта перетворюватися на дві окремі перпендикулярні короткі лінії після зображення, а після синтезу на ідеальній площині зображення утворюється еліптична пляма. Астигматизм усувається складними комбінаціями лінз.
5). Кривизна поля Кривизна поля також відома як «кривизна поля». Коли лінза має кривизну поля, точка перетину всього променя не збігається з точкою ідеального зображення. Хоча чітку точку зображення можна отримати в кожній конкретній точці, уся площина зображення є вигнутою поверхнею. Таким чином, під час дзеркального огляду неможливо чітко побачити всю поверхню зображення, що ускладнює спостереження та фотографування. Тому об’єктиви дослідницьких мікроскопів, як правило, є плановими об’єктивами, які були виправлені на кривизну поля.
6). Спотворення Усі види аберацій, згаданих вище, крім кривизни поля, впливають на різкість зображення. Спотворення — це ще один тип аберації, при якому концентричність променя не порушується. Таким чином, різкість зображення не впливає, але зображення порівнюється з оригінальним об’єктом, викликаючи спотворення форми.
