Четыре оптических принципа микроскопа
1. Преломление и показатель преломления
Свет распространяется по прямой линии между двумя точками в однородной изотропной среде. При прохождении через прозрачные предметы с разной плотностью возникает преломление, которое обусловлено разной скоростью распространения света в разных средах. Когда свет, не перпендикулярный поверхности прозрачного объекта, попадает на прозрачный объект (например, стекло) из воздуха, свет меняет направление на границе раздела и образует угол преломления с нормалью.
2. Производительность объектива
Объективы являются основными оптическими компонентами, составляющими оптическую систему микроскопа. Такие компоненты, как объективы, окуляры и конденсоры, состоят из одной или нескольких линз. По форме их можно разделить на две категории: выпуклые линзы (положительные линзы) и вогнутые линзы (отрицательные линзы). Когда пучок света, параллельный оптической оси, проходит через выпуклую линзу и пересекается в точке, эта точка называется «точкой фокуса», а плоскость, проходящая через точку пересечения и перпендикулярная оптической оси, называется «фокальной самолет". Есть две фокальные точки, фокальная точка в пространстве объекта называется «фокальной точкой объекта», а фокальная плоскость там называется «фокальной плоскостью объекта»; и наоборот, фокус в пространстве изображения называется «фокусом изображения». Фокальная плоскость at называется «фокальной плоскостью квадрата изображения». После того, как свет проходит через вогнутую линзу, он формирует возведенное мнимое изображение, а выпуклая линза формирует возведенное реальное изображение. Реальные изображения могут появляться на экране, а виртуальные — нет.
3. Ключевые факторы, влияющие на изображение — аберрации
В силу объективных условий любая оптическая система не может генерировать теоретически идеальное изображение, а наличие различных аберраций сказывается на качестве изображения. Различные аберрации кратко представлены ниже.
1). Хроматическая аберрация Хроматическая аберрация — это серьезный дефект изображения объектива, возникающий, когда в качестве источника света используется полихроматический свет, а монохроматический свет не вызывает хроматической аберрации. Белый свет состоит из семи видов красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и пурпурного. Длины волн различных лучей различны, поэтому показатель преломления при прохождении через линзу также различен. Таким образом, точка на стороне объекта может образовать цветовое пятно на стороне изображения. Основной функцией оптической системы является ахроматизация.
Хроматическая аберрация обычно включает хроматическую аберрацию положения и хроматическую аберрацию увеличения. Позиционная хроматическая аберрация делает изображение расплывчатым или размытым в любом положении. Хроматическая аберрация увеличения приводит к тому, что изображение имеет цветные полосы.
2). Сферическая аберрация Сферическая аберрация — это монохроматическая аберрация точки на оси из-за сферической поверхности линзы. Результатом сферической аберрации является то, что после изображения точки это уже не яркое пятно, а яркое пятно со светлым краем посередине, которое постепенно размывается, что влияет на качество изображения.
Коррекция сферической аберрации обычно устраняется комбинацией линз. Поскольку сферическая аберрация выпуклой и вогнутой линз противоположна, для их устранения можно склеить выпуклые и вогнутые линзы из разных материалов. Для микроскопов старого типа сферическая аберрация объектива полностью не исправляется, и для достижения корректирующего эффекта ее следует согласовать с соответствующим компенсирующим окуляром. Как правило, сферическая аберрация новых микроскопов полностью устраняется объективом.
3). Кома Кома — это монохроматическая аберрация внеосевой точки. При отображении внеосевой точки объекта светосильным лучом испускаемые лучи проходят через линзу и не пересекаются в одной точке, то изображение световой точки будет иметь форму запятой, которая имеет вид как комета, поэтому это называется «кома-аберрация».
4). Астигматизм также является внеосевой точечной монохроматической аберрацией, влияющей на резкость. Когда поле зрения велико, точка объекта на краю находится далеко от оптической оси, и луч сильно наклоняется, вызывая астигматизм после прохождения через линзу. Астигматизм превращает исходную точку объекта в две отдельные и перпендикулярные короткие линии после изображения, а после синтеза на идеальной плоскости изображения формируется эллиптическое пятно. Астигматизм устраняется за счет сложных комбинаций линз.
5). Кривизна поля Кривизна поля также известна как «кривизна поля». Когда линза имеет кривизну поля, точка пересечения всего луча не совпадает с идеальной точкой изображения. Хотя в каждой конкретной точке можно получить четкую точку изображения, вся плоскость изображения представляет собой искривленную поверхность. Таким образом, вся поверхность изображения не может быть четко видна во время зеркального осмотра, что затрудняет наблюдение и фотографирование. Поэтому объективы исследовательских микроскопов, как правило, представляют собой плановые объективы с поправкой на кривизну поля.
6). Искажение Все вышеперечисленные аберрации, кроме кривизны поля, влияют на резкость изображения. Искажение — это еще один тип аберрации, при котором концентричность луча не нарушается. Таким образом, резкость изображения не изменяется, но изображение сравнивается с исходным объектом, вызывая искажение формы.
