Принципы визуализации (геометрической визуализации) оптических микроскопов
Только когда угол раскрытия объекта человеческому глазу не меньше определенной величины, невооруженный глаз может различить его детали. Эта величина называется визуальным разрешением ε. В оптимальных условиях, то есть при освещенности объекта 50–70 люкс и большой контрастности, она может достигать 1 фута. Для облегчения наблюдения эту величину обычно увеличивают до 2 футов и принимают за среднее разрешение окуляра.
Размер угла обзора объекта зависит от длины объекта и расстояния от объекта до глаза. Существует формула y=Lε
Расстояние L нельзя сделать очень маленьким, поскольку способность глаза к регулировке имеет определенный предел. Особенно когда глаза работают близко к предельному диапазону способности регулировки, зрение будет сильно утомляться. Для стандартного режима (вид лицом) оптимальное расстояние просмотра составляет 250 мм (расстояние четкого обзора). Это означает, что без приборов глаза с визуальным разрешением ε=2' могут четко различать детали предметов размером 0,15 мм.
При наблюдении объектов с углом обзора менее 1 фута необходимо использовать увеличительный прибор. Лупы и микроскопы используются для наблюдения за объектами, которые расположены близко к наблюдателю и должны быть увеличены.
(1) Принцип изображения увеличительного стекла
Оптическая линза из стекла или других прозрачных материалов с изогнутой поверхностью может увеличивать объекты до изображений. Диаграмма оптического пути показана на рисунке 1. Объект AB, расположенный в фокусе F со стороны объекта, имеет размер y и увеличивается до виртуального изображения A'B' размера y'.
Увеличение увеличительного стекла
Γ=250/f'
Где 250--расстояние четкого обзора, единица измерения – мм.
f'--фокусное расстояние лупы, мм
Под коэффициентом увеличения понимают отношение угла зрения изображения объекта, наблюдаемого с помощью лупы на расстоянии 250 мм, к углу зрения объекта, наблюдаемого без лупы.
(2) Принцип визуализации микроскопа
Микроскопы и увеличительные стекла играют ту же роль: они увеличивают близлежащие мелкие объекты в увеличенное изображение, доступное для наблюдения человеческими глазами. Просто микроскоп может иметь большее увеличение, чем лупа.
Схематическое изображение объекта, отображаемого с помощью микроскопа. Для удобства на рисунке объектив L1 и окуляр L2 показаны как одна линза. Объект АВ расположен перед объективом, и расстояние от него до объектива больше фокусного расстояния объектива, но менее чем в два раза больше фокусного расстояния объектива. Поэтому после прохождения через объектив он неизбежно образует перевернутое увеличенное реальное изображение А'В'. A'B' расположен в фокусе объекта F2 окуляра или очень близко к F2. Затем оно увеличивается до виртуального изображения A''B'' через окуляр для наблюдения глазами. Положение виртуального изображения A''B'' зависит от расстояния между F2 и A'B', которое может быть на бесконечности (когда A'B' расположен на F2) или на кажущемся расстоянии наблюдателя (когда A' B' находится справа от фокуса F2 на рисунке). Окуляры работают как увеличительное стекло. Разница лишь в том, что глаз видит через окуляр не сам предмет, а изображение предмета, однажды увеличенное объективом.
