Оптична мікроскопія - Пояснення властивостей оптичної лінзи та дифракції видимого світла
Після мікроскопа люди бачили крихітні організми та клітини, яких ніколи раніше не бачили. Збільшувальне скло розвинулося від найпростішого однолінзового до складного мікроскопа зі складною структурою. Після більш ніж 100 років безперервних досліджень і вдосконалень структура поточного оптичного мікроскопа є відносно завершеною, а роздільна здатність в основному близька до теоретичного значення. Тому він широко використовується в медицині, біології, різних наукових дослідженнях, навчанні та виробництві, таких як матеріали.
1. Характеристики оптичних лінз
1. Заломлення світла В однорідному ізотропному середовищі світло поширюється прямолінійно між двома точками. При проходженні через прозорі предмети з різною щільністю відбувається заломлення. Це пояснюється тим, що світло в різних середовищах поширюється з різною швидкістю. Коли промені світла, не перпендикулярні до поверхні прозорого об’єкта (наприклад, від повітря), потрапляють у прозорий об’єкт (наприклад, скло), світло змінює напрямок на його межі та утворює кут заломлення з нормаллю.
2. Характеристики скляної лінзи Лінза є основним і найважливішим оптичним компонентом оптичної системи мікроскопа. Об’єктиви, окуляри та конденсори складаються з однієї або кількох лінз. За формою їх можна розділити на три категорії: опуклі лінзи, плоскі дзеркала та увігнуті лінзи. Найчастіше використовуються комбінації опуклих лінз і увігнутих лінз. Коли промінь плоского світла проходить через опуклу лінзу, він збирається і перетинається в одній точці, яка називається «фокусом». Площина, що проходить через фокусну точку і перпендикулярна до оптичної осі, називається «фокальною площиною». 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». Коли світло проходить через увігнуту лінзу, воно утворює вертикальне віртуальне зображення; при проходженні через опуклу лінзу утворює перевернуте реальне зображення. Реальні зображення можуть з’являтися на екрані, а віртуальні – ні.
3. Ключовий фактор, що впливає на зображення - аберація Через об'єктивні умови будь-яка оптична система може сформувати теоретично ідеальне зображення, але наявність різноманітних різниць фаз впливає на якість зображення.
2. Дифракція видимого світла
Маленький отвір в оптичному приладі еквівалентний маленькому круглому отвору, через який проходить світло. Оскільки інтенсивність периферійного яскравого кільця є відносно низькою, його зазвичай важко розрізнити та ідентифікувати неозброєним оком, і можна побачити лише центральну яскраву пляму. Головне – зменшити довжину хвилі джерела світла. Тому для двох невеликих точок об’єкта, які знаходяться дуже близько одна до одної, відповідні дві плями Ейрі будуть накладатися одна на одну, і навіть зображення двох точок об’єкта не можна розрізнити. Видно, що роздільна здатність оптичних приладів обмежена через дифракцію світла.
