Как определить увеличение окуляра и объектива оптического микроскопа
Увеличение оптического микроскопа является произведением увеличения объектива и увеличения окуляра. Например, если объектив имеет 10-кратное увеличение, а окуляр 10-кратное, увеличение составит 10-кратное10=100.
Один объектив:
1. Классификация объективов:
Объектив можно разделить на сухой объектив и объектив с жидкостной иммерсией в зависимости от различных условий использования; Среди них объектив с жидкостной иммерсией можно разделить на объектив с водной иммерсией и объектив с масляной иммерсией (обычно используемое увеличение составляет 90-100 раз).
В зависимости от различного увеличения его можно разделить на объективы с низким 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 аберраций он делится на ахроматический объектив (обычно используемый объектив, который может исправить хроматическую аберрацию двух видов цветного света в спектре) и апохроматический объектив (объектив, который может исправить хроматическую аберрацию). аберрация трёх видов цветного света в спектре, что дорого 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 составляет 100×, что относится к образцу длиной 1 мкм. Длина увеличенного изображения составляет 100 мкм. Если он рассчитан 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 разрешению микроскопа. Сухие объективы имеют числовую апертуру 0.05-0.95, а масляные иммерсионные объективы (кедровое масло) имеют числовую апертуру 1,25.
③. Под рабочим расстоянием понимается расстояние от нижней части передней линзы объектива до верхней части покровного стекла образца, когда наблюдаемый образец является наиболее четким. Рабочее расстояние объектива связано с фокусным расстоянием объектива. Чем больше фокусное расстояние объектива, тем меньше увеличение и тем больше его рабочее расстояние. Пример: объектив с увеличением 10x имеет маркировку 10/0.25 и 160/0.17, где 10 — увеличение объектива. объектив объектива; 0,25 – числовая апертура; 160 – длина оправы объектива (в мм); 0,17 – стандартная толщина покровного стекла (в мм). Эффективное рабочее расстояние объектива 10x составляет 6,5 мм, а эффективное рабочее расстояние объектива 40x — 0,48 мм.
3. Функция объектива — первое увеличение образца. Это самая важная часть, определяющая работу микроскопа — разрешение.
Разрешение также называют разрешением или разрешающей способностью. Размер разрешения выражается значением разрешающего расстояния (минимальное расстояние между двумя точками объекта, которое может быть разрешено). На фотопическом расстоянии (25 см) нормальный человеческий глаз может ясно видеть две точки объекта, находящиеся на расстоянии 0.073 мм друг от друга. Значение 0,073 мм — это разрешающая способность глаз обычного человека. Чем меньше разрешающее расстояние микроскопа, тем выше его разрешение и тем лучше его производительность.
Размер разрешения микроскопа определяется разрешением объектива, а разрешение объектива определяется его числовой апертурой и длиной волны освещающего света.
При использовании обычного метода центрального освещения (метода фотопического освещения, позволяющего свету проходить через образец равномерно) разрешающая способность микроскопа составляет d=0,61λ/NA.
В формуле d — разрешающее расстояние объектива, в нм.
λ – длина волны света освещения, ед. нм.
NA – числовая апертура объектива
Например, числовая апертура масляно-иммерсионного объектива равна 1,25, а диапазон длин волн видимого света составляет 400-700 нм. Если средняя длина волны равна 550 нм, то d=270 нм, что составляет примерно половину длины волны осветительного света. В целом предел разрешения микроскопов, освещаемых видимым светом, составляет 0,2 мкм.
(2), окуляр
Поскольку он расположен близко к глазам наблюдателя, его еще называют окуляром. Устанавливается на верхнем конце оправы объектива.
1. Конструкция окуляра
Обычно окуляр состоит из верхнего и нижнего комплектов линз, верхняя линза называется глазной линзой, а нижняя линза называется собирающей линзой или полевой линзой. Диафрагма (ее размер определяет размер поля зрения) устанавливается между верхней и нижней линзами или под полевой линзой. Поскольку изображение образца отображается на поверхности диафрагмы, к этой диафрагме можно приклеить небольшой кусочек волос в качестве указателя для указания определенной цели. На него также можно установить окуляр-микрометр для измерения размеров наблюдаемого образца.
Чем короче длина окуляра, тем больше увеличение (поскольку увеличение окуляра обратно пропорционально фокусному расстоянию окуляра).
2. Роль окуляра
Он предназначен для дальнейшего увеличения четко разрешенного реального изображения, увеличенного объективом, до такой степени, что человеческий глаз может легко его четко различить. Увеличение обычно используемых окуляров составляет 5-16 раз.
3. Связь окуляра и объектива.
Тонкая структура, четко различимая объективом, если она не будет повторно увеличена окуляром и не сможет достичь размера, который может различить человеческий глаз, то она не будет видна ясно; но тонкую структуру, которую не удается разрешить с помощью объектива, все равно можно четко увидеть, даже если она повторно увеличена с помощью мощного окуляра, поэтому окуляр можно использовать только для увеличения и не улучшит разрешение микроскопа. . Иногда, хотя объектив и может различить две очень близкие точки объекта, четко видеть все же невозможно, поскольку расстояние между изображениями этих двух точек объекта меньше разрешающего расстояния глаз. Следовательно, окуляр и объектив не только связаны друг с другом, но и ограничивают друг друга.
