Какие факторы влияют на разрешающую способность микроскопа?
1. Разница в цвете
Хроматическая аберрация – серьезный дефект изображения объектива. Это происходит, когда в качестве источника света используется полихроматический свет. Монохроматический свет не вызывает хроматических аберраций. Белый свет состоит из семи типов: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового. Длины волн каждого света различны, поэтому показатель преломления при прохождении через линзу также различен. Таким образом, точка на стороне объекта может образовывать цветовое пятно на стороне изображения.
Хроматическая аберрация обычно включает позиционную хроматическую аберрацию и хроматическую аберрацию увеличения. Позиционная хроматическая аберрация приводит к тому, что при просмотре в любом положении на изображении появляются цветные пятна или ореолы, что делает изображение размытым. Хроматическая аберрация увеличения приводит к тому, что края изображения становятся цветными.
2. Сферическая аберрация
Сферическая аберрация — это монохроматическая разность фаз в точке оси, возникающая из-за сферической поверхности линзы. Результатом сферической аберрации является то, что после изображения точки она становится уже не ярким пятном, а ярким пятном с ярким центром и постепенно размытыми краями. Тем самым влияя на качество изображения.
Коррекция сферической аберрации часто устраняется комбинацией линз. Поскольку сферическая аберрация выпуклых и вогнутых линз противоположна, для ее устранения можно выбрать выпуклые и вогнутые линзы из разных материалов и склеить их. В микроскопах старых моделей сферическая аберрация объектива не корректируется полностью, и для достижения корректирующего эффекта его следует согласовать с соответствующим компенсирующим окуляром. Как правило, сферическая аберрация новых микроскопов полностью устраняется объективом.
3. Кома
Кома — это монохроматическая разность фаз во внеосевых точках. Когда внеосевая точка объекта отображается лучом с большой апертурой, после того, как испускаемые лучи проходят через линзу и больше не пересекаются в одной точке, изображение световой точки будет иметь форму запятой, имеющей форму комета, поэтому ее называют «комой».
4. Астигматизм
Астигматизм также представляет собой монохроматическую разность фаз внеосевой точки, которая влияет на четкость. Когда поле зрения велико, точка объекта на краю находится далеко от оптической оси, и луч сильно наклоняется, вызывая астигматизм после прохождения через линзу. Астигматизм приводит к тому, что исходная точка объекта после визуализации превращается в две отдельные и взаимно перпендикулярные короткие линии. После интегрирования в идеальной плоскости изображения образуется эллиптическое пятно. Астигматизм устраняется за счет сложных комбинаций линз.
5. Полевая музыка
Кривизну поля еще называют «кривизной поля». Когда линза имеет кривизну поля, точка пересечения всего светового луча не совпадает с идеальной точкой изображения. Хотя четкую точку изображения можно получить в каждой конкретной точке, вся плоскость изображения представляет собой искривленную поверхность. Таким образом, при микроскопическом исследовании невозможно четко рассмотреть все лицо, что затрудняет наблюдение и фотографирование. Таким образом, объективы исследовательских микроскопов обычно представляют собой объективы с плоским полем зрения, в которых была скорректирована кривизна поля.
6. Искажение
Различные разности фаз, упомянутые выше, за исключением кривизны поля, влияют на четкость изображения. Искажение — это еще один тип разности фаз, при котором концентричность луча не нарушается. Таким образом, на четкость изображения не влияет, но форма изображения искажается по сравнению с исходным объектом.
(1) Когда объект расположен за пределами удвоенного фокусного расстояния на стороне объекта объектива, уменьшенное перевернутое реальное изображение формируется в пределах удвоенного фокусного расстояния на стороне изображения и вне фокуса;
(2) Когда объект расположен на удвоенном фокусном расстоянии стороны объектива, обращенной к объекту, формируется перевернутое реальное изображение того же размера при удвоенном фокусном расстоянии стороны изображения;
(3) Когда объект расположен в пределах двукратного фокусного расстояния предметной стороны линзы, но вне фокуса, увеличенное перевернутое реальное изображение будет сформировано за пределами двукратного фокусного расстояния стороны изображения;
(4) Когда объект расположен в фокусе объектива со стороны объекта, изображение стороны невозможно отобразить;
(5) Когда объект находится в фокусе линзы со стороны объекта, изображение на стороне изображения не формируется, а увеличенное вертикальное виртуальное изображение формируется на той же стороне линзы со стороны объекта, в положении дальше чем объект.
Разрешение Разрешение микроскопа — это минимальное расстояние между двумя точками объекта, которые можно четко различить с помощью микроскопа, также известное как «скорость дискриминации». Формула расчета: σ=λ/NA, где σ — минимальное разрешающее расстояние; λ — длина волны света; NA – числовая апертура объектива. Видно, что разрешающая способность объектива определяется двумя факторами: числовой апертурой объектива и длиной волны источника освещения. Чем больше значение NA, тем короче длина волны освещающего света, тем меньше значение σ и тем выше разрешение. Для улучшения разрешающей способности, то есть уменьшения значения σ, можно принять следующие меры:
(1) Уменьшите значение длины волны λ и используйте коротковолновые источники света.
(2) Увеличьте среднее значение n, чтобы увеличить значение NA (NA=nsinu/2).
(3) Увеличьте значение угла апертуры u, чтобы увеличить значение NA.
(4) Увеличьте контраст между светом и темнотой.
