Как определить увеличение окуляра и объектива оптического микроскопа
Увеличение оптического микроскопа является произведением увеличения объектива и увеличения окуляра. Например, если линза объектива имеет 10-кратное увеличение, а окуляр — 10-кратное увеличение, то увеличение составит 10-кратное 10=100.
Один объектив:
1. Классификация объективов:
Объектив можно разделить на сухой объектив и объектив с погружением в жидкость в соответствии с различными условиями использования; среди них объективы с жидкостной иммерсией можно разделить на линзы с погружением в воду и линзы с масляной иммерсией (обычно используемое увеличение составляет 90-100 раз).
В соответствии с различными увеличениями его можно разделить на объективы с малым увеличением (менее 10 раз), объективы со средним увеличением (около 20 раз) и объективы с большим увеличением (40-65 раз).
В зависимости от ситуации с коррекцией аберрации, объектив делится на ахроматический объектив (обычно используемый, объектив, который может исправлять хроматическую аберрацию двух видов цветового света в спектре) и апохроматический объектив (объектив, который может исправлять хроматические искажения). аберрация трех видов цветного света в спектре, который дорог и редко используется).
2. Основные параметры объектива:
К основным параметрам объектива относятся: увеличение, числовая апертура и рабочее расстояние.
① Увеличение относится к отношению размера изображения, видимого глазами, к размеру соответствующего образца. Это относится к соотношению длин, а не к соотношению площадей. Пример: Коэффициент увеличения равен 100×, что относится к образцу длиной 1 мкм. Длина увеличенного изображения 100 мкм. Если он рассчитывается по площади, он увеличивается в 10,000 раз.
Общее увеличение микроскопа равно произведению увеличений объектива и окуляра.
②. Числовая апертура также называется светосилой, сокращенно NA или A. Это основной параметр объектива и конденсора, и он прямо пропорционален разрешающей способности микроскопа. Сухие объективы имеют числовую апертуру 0.05-0.95, а объективы с масляной иммерсией (кедровое масло) имеют числовую апертуру 1,25.
③. Рабочее расстояние относится к расстоянию от нижней части передней линзы объектива до верхней части покровного стекла образца, когда наблюдаемый образец является наиболее прозрачным. Рабочее расстояние линзы объектива связано с фокусным расстоянием линзы объектива. Чем больше фокусное расстояние объектива, тем меньше увеличение и тем больше его рабочее расстояние. Пример: линза объектива с увеличением 10x имеет маркировку 10/0,25 и 160/0,17, где 10 – увеличение линза объектива; 0,25 — числовая апертура; 160 — длина оправы объектива (в мм); 0,17 — стандартная толщина покровного стекла (в мм). Эффективное рабочее расстояние 10-кратного объектива составляет 6,5 мм, а эффективное рабочее расстояние 40-кратного объектива составляет 0,48 мм.
3. Функция объектива состоит в том, чтобы впервые увеличить образец, и это самая важная часть, определяющая работу микроскопа — разрешение.
Разрешение также называют разрешающей способностью или разрешающей способностью. Размер разрешения выражается значением расстояния разрешения (минимальное расстояние между двумя точками объекта, которое может быть разрешено). На фотопическом расстоянии (25 см) нормальный человеческий глаз может четко видеть две точки объекта, которые находятся на расстоянии 0.073 мм друг от друга. Значение 0,073 мм — это расстояние разрешения нормального человеческого глаза. Чем меньше расстояние разрешения микроскопа, тем выше его разрешение и тем лучше его производительность.
Величина разрешающей способности микроскопа определяется разрешающей способностью объектива, а разрешающая способность объектива определяется его числовой апертурой и длиной волны освещающего света.
При использовании метода общего центрального освещения (метод фотопического освещения, который позволяет свету равномерно проходить через образец) расстояние разрешения микроскопа составляет d=0,61λ/NA.
В формуле d — расстояние разрешения линзы объектива в нм.
λ – длина волны света подсветки, нм.
NA - числовая апертура объектива
Например, числовая апертура масляного иммерсионного объектива составляет 1,25, а диапазон длин волн видимого света — 400-700 нм. Если средняя длина волны составляет 550 нм, тогда d=270 нм, что составляет примерно половину длины волны света освещения. В общем, предел разрешения микроскопов, освещенных видимым светом, составляет 0,2 мкм.
(2), окуляр
Поскольку он находится близко к глазам наблюдателя, его также называют окуляром. Устанавливается на верхний конец оправы объектива.
1. Структура окуляра
Обычно окуляр состоит из верхнего и нижнего наборов линз, верхняя линза называется глазной линзой, а нижняя линза называется собирающей линзой или полевой линзой. Между верхней и нижней линзами или под полевым зеркалом находится диафрагма (ее размер определяет размер поля зрения), т.к. образец как раз отображается на поверхности диафрагмы, на эту диафрагму можно приклеить небольшой кусочек волоса в качестве указателя для указания цели определенной характеристики. На него также можно поместить окуляр-микрометр для измерения размера наблюдаемого образца.
Чем короче длина окуляра, тем больше увеличение (поскольку увеличение окуляра обратно пропорционально фокусному расстоянию окуляра).
2. Роль окуляра
Это необходимо для дальнейшего увеличения четкого реального изображения, которое было увеличено объективом до такой степени, что человеческий глаз может легко различить его. Увеличение широко используемых окуляров составляет 5-16 раз.
3. Связь между окуляром и объективом
Тонкая структура, четко разрешенная объективом, если она не увеличена повторно окуляром и не может достичь размеров, которые может различить человеческий глаз, то она не будет четкой; но тонкая структура, которую объектив не может различить, хотя она повторно увеличивается мощным окуляром, все еще не ясна, поэтому окуляр может только увеличивать и не улучшит разрешение микроскопа. Иногда, хотя линза объектива может различить две очень близкие точки объекта, все же невозможно четко видеть, потому что расстояние между изображениями этих двух точек объекта меньше, чем разрешающая способность глаз. Поэтому окуляр и объектив не только связаны друг с другом, но и ограничивают друг друга.
