Оптическая микроскопия - свойства оптических линз и объяснение дифракции видимого света
Со времен появления микроскопа люди видели крошечные организмы и клетки, которых раньше никогда не видели. Увеличительное стекло превратилось из самой простой одиночной линзы в составной микроскоп со сложной структурой. После более чем 100 лет непрерывных исследований и усовершенствований структура нынешнего оптического микроскопа относительно завершена, а разрешение в основном близко к теоретическому значению. Поэтому он широко используется в медицине, биологии, различных областях научных исследований, обучения и производства, таких как материалы.
1. Характеристики оптических линз
1. Преломление света. В однородной изотропной среде свет распространяется прямолинейно между двумя точками. При прохождении через прозрачные предметы с разной плотностью возникает преломление. Это связано с тем, что свет распространяется с разной скоростью в разных средах. Когда световые лучи, не перпендикулярные поверхности прозрачного объекта (например, из воздуха), попадают на прозрачный объект (например, стекло), свет меняет направление на границе раздела и образует угол преломления с нормалью.
2. Характеристики стеклянной линзы. Линза является основным и наиболее важным оптическим компонентом оптической системы микроскопа. Объективы, окуляры и конденсоры состоят из одной или нескольких линз. По форме их можно разделить на три категории: выпуклые линзы, плоские зеркала и вогнутые линзы. Чаще всего используются комбинации выпуклых линз и вогнутых линз. Когда пучок плоского света проходит через выпуклую линзу, он сойдется и пересечется в одной точке, которая называется «фокусом». Плоскость, проходящая через фокальную точку и перпендикулярная оптической оси, называется «фокальной плоскостью». Есть две фокальные точки, фокальная точка в пространстве объекта называется «фокальной точкой объекта», а фокальная плоскость там называется «фокальной плоскостью объекта»; и наоборот, фокус в пространстве изображения называется «фокусом изображения». Фокальная плоскость at называется «фокальной плоскостью квадрата изображения». Когда свет проходит через вогнутую линзу, он формирует вертикальное мнимое изображение; когда он проходит через выпуклую линзу, он образует перевернутое действительное изображение. Реальные изображения могут появляться на экране, а виртуальные — нет.
3. Ключевой фактор, влияющий на формирование изображения - аберрация. В силу объективных условий любая оптическая система может формировать теоретически идеальное изображение, но наличие различных разностей фаз влияет на качество изображения.
2. Дифракция видимого света
Маленькая апертура в оптическом приборе эквивалентна маленькому круглому отверстию, через которое проходит свет. Поскольку интенсивность периферийного яркого кольца относительно мала, его обычно трудно различить и идентифицировать невооруженным глазом, и видно только центральное яркое пятно. Суть в том, чтобы уменьшить длину волны источника освещения. Поэтому для двух маленьких точек объекта, находящихся очень близко друг к другу, соответствующие два пятна Эйри будут перекрывать друг друга, и даже изображения двух точек объекта нельзя будет различить. Видно, что разрешение оптических приборов ограничено из-за дифракции света.
