Зв'язок між загальним збільшенням і роздільною здатністю мікробіологічних масляних мікроскопів
Зазвичай існує три типи об’єктивів для мікроскопів, які використовуються в мікробіологічних дослідженнях: масляні об’єктиви з низьким збільшенням (10×), об’єктиви з великим збільшенням (40×) і масляні лінзи ( 100×). Також є слово «OI» (масляна імерсія), яке вказує на те, що він має найбільше збільшення серед трьох. Залежно від використання окулярів з різним збільшенням об’єкт, що перевіряється, можна збільшити в 1000-1600 разів. Різниця між масляними лінзами та іншими об’єктивами при використанні полягає в тому, що між предметним склом і об’єктивом є не шар повітря, а шар масла, який називається системою масляної імерсії. Як цю олію часто використовують кедрову олію, оскільки показник заломлення кедрової олії становить n=1.52, що дорівнює показнику заломлення скла. Коли світло проходить через предметне скло, воно може потрапляти в лінзу об’єктива безпосередньо через кедрову олію без заломлення. Якщо середовищем між предметним склом і лінзою об’єктива є повітря, це називається сухою системою. Коли світло проходить через предметне скло, воно заломлюється і розсіюється, і світло, що потрапляє в об'єктив, явно зменшується, що зменшує освітленість поля зору. Застосування масляних лінз дозволяє не тільки збільшити освітленість, але й збільшити числову апертуру, оскільки ефективність збільшення мікроскопа визначається його числовою апертурою. Так звана числова апертура — це добуток половини синуса максимального кута, під яким світло проектується на лінзу об’єктива (званого кутом об’єктива), на показник заломлення середовища між скляною пластиною та лінзою об’єктива. Його можна виразити такою формулою: NA=n×sinа де NA{{10}} Числова апертура; n=показник заломлення середовища; a=половина максимального кута падіння, тобто половина кута рота дзеркала. Отже, чим більший кут, під яким світло падає на об’єктив, тим більша ефективність мікроскопа. Величина цього кута визначається діаметром і фокусною відстанню об'єктива. У той же час теоретична межа a становить 90. . sin90. =1, отже, коли як середовище використовується повітря (n=1), числова апертура не може перевищувати 1. Наприклад, коли як середовище використовується кедрова олія, n збільшується, а числова апертура також збільшується. Наприклад, якщо кут падіння світла дорівнює 120o, а його півсинус дорівнює sin60o=0.87, тоді: якщо повітря використовується як середовище: NA{ {22}}×0.87=0.87 Коли вода використовується як середовище: NA=1.33×0.87=1.15 Якщо кедрова олія використовується як середовище: NA =1.52×0.87=1.32 Роздільна здатність мікроскопа означає здатність мікроскопа розрізняти мінімальну відстань між двома точками. Вона прямо пропорційна числовій апертурі лінзи об’єктива і обернено пропорційна довжині хвилі. Отже, чим більша числова апертура лінзи об'єктива і коротша довжина світлової хвилі, тим більша роздільна здатність мікроскопа і тим чіткіше можна розрізнити тонку структуру досліджуваного об'єкта. Тому висока роздільна здатність означає невелику розрізнювану відстань. Ці два фактори перебувають у зворотній залежності. Зазвичай деякі люди говорять про роздільну здатність як про мікрометри або нанометри. Це фактично плутає роздільну здатність із мінімальною відстанню роздільної здатності. Прокинувся. Роздільна здатність мікроскопа виражається мінімальною відстанню, яку можна розділити. Мінімальна відстань, яку можна розрізнити між двома точками=λ/2NA, де λ=довжина світлової хвилі. Середня довжина світлових хвиль, яку ми можемо відчути неозброєним оком, становить 0,55 мкм. Якщо використовується об’єктив високої оптики з числовою апертурою 0,65, він може розрізнити відстань між двома точками. становить 0,42 мкм. Відстань між двома точками менше 0,42 мкм неможливо розрізнити. Навіть якщо використовувати більший окуляр для збільшення загального збільшення мікроскопа, його все одно неможливо розрізнити. Єдиним рішенням є використання більшого об’єктива з більшою числовою апертурою для збільшення його роздільної здатності. Наприклад, у разі використання масляної лінзи з числовою апертурою 1,25 мінімальна відстань між двома точками, які можна розрізнити,=0.55/(2×1.25)=0.22 мкм. Таким чином, ми бачимо, що якщо використовувати об’єктив із високою оптичною оптикою (NA=0.65) зі збільшенням у 40 разів і окуляр із збільшенням у 24 рази, хоча загальне збільшення становить 960 разів, мінімальна відстань роздільної здатності становить лише 0,42 мкм. Якщо ви використовуєте масляну лінзу зі збільшенням у 90 разів (NA=1.25) і окуляр із збільшенням у 9 разів, хоча загальне збільшення становить 810 разів, ви можете розділити відстань 0,22 мкм.
