Принцип визуализации (геометрической визуализации), используемый в оптической микроскопии.
Только когда угол объекта для человеческого глаза составляет не менее определенной величины, невооруженный глаз может различать различные его детали, и эта величина называется зрительным разрешением ε. В оптимальных условиях, когда освещенность объекта составляет 50-70лк и его контраст высок, он может достигать 1'. Для удобства наблюдения эту величину обычно увеличивают до 2' и принимают за среднее разрешение окуляра.
Размер перспективы объекта связан с его длиной и расстоянием от объекта до глаза. Существует формула
y=Lε
Расстояние L не может быть очень маленьким, поскольку способность глаза приспосабливаться имеет определенный предел, особенно при работе на пределе своих возможностей это может вызвать сильное утомление зрения. Для стандартного (вид спереди) оптимальное визуальное расстояние определяется как 250 мм (расстояние прямой видимости). Это означает, что без приборов глаза с визуальным разрешением ε=2' могут четко различать детали предметов размером 0,15 мм.
При наблюдении предметов с углом обзора менее 1' необходимо пользоваться увеличительными приборами. Лупы и микроскопы используются для наблюдения за объектами, которые необходимо увеличивать, если расположить их близко к наблюдателю.
(1) Принцип изображения увеличительных очков
Оптические линзы из стекла или других прозрачных материалов с изогнутыми поверхностями позволяют увеличивать и отображать объекты. Схема оптического пути показана на рисунке 1. Объект AB, расположенный внутри фокальной точки F объекта, имеет размер y и увеличивается до виртуального изображения A'B' размера y.
Увеличение увеличительного стекла
Γ=250/f'
В формуле 250- видимое расстояние в миллиметрах.
F' — фокусное расстояние лупы, мм
Под увеличением понимается отношение угла обзора изображения объекта, наблюдаемого с помощью увеличительного стекла на расстоянии 250 мм, к углу обзора объекта, не наблюдаемого с помощью увеличительного стекла.
(2) Принцип визуализации микроскопа
Микроскопы и увеличительные стекла играют ту же роль: увеличивают мелкие объекты, находящиеся в непосредственной близости, для наблюдения человеком. Просто микроскоп может иметь большее увеличение, чем лупа.
Схематическое изображение объекта, отображаемого микроскопом. Для удобства расчета линза объектива Л1 и линза окуляра Л2 представлены на рисунке одиночными линзами. Объект АВ расположен перед объективом, причем расстояние от объектива больше фокусного расстояния объектива, но менее чем в два раза больше фокусного расстояния объектива. Итак, пройдя через объектив, он неизбежно сформирует перевернутое увеличенное реальное изображение А'В'. A'B' находится в фокусе F2 окуляра или очень близко к F2. После увеличения окуляром оно становится виртуальным изображением A''B'' для наблюдения глазами. Положение виртуального изображения A'B' зависит от расстояния между F2 и A'B', которое может находиться на бесконечном расстоянии (когда A'B' находится на F2) или на ярком расстоянии наблюдателя (когда A'B' находится на F2). ' находится справа от фокальной точки F2 на рисунке). Функция окуляра такая же, как и у увеличительного стекла. Разница лишь в том, что глаза видят через окуляр не сам объект, а увеличенное изображение объекта, формируемое объективом.
