Jak określić powiększenie okularu i obiektywu mikroskopu optycznego
Powiększenie mikroskopu optycznego jest iloczynem powiększenia obiektywu i powiększenia okularu. Na przykład, jeśli obiektyw ma powiększenie 10×, a okular 10×, powiększenie wyniesie 10×10=100.
Jeden obiektyw:
1. Klasyfikacja soczewek obiektywowych:
Obiektyw można podzielić na suchy obiektyw i obiektyw zanurzeniowy w cieczy w zależności od różnych warunków użytkowania; wśród nich obiektywy immersyjne w cieczy można podzielić na obiektywy immersyjne w wodzie i obiektywy immersyjne w oleju (powszechnie stosowane powiększenie wynosi 90-100 razy).
Według różnych powiększeń, można je podzielić na obiektywy o małym powiększeniu (mniej niż 10 razy), obiektywy o średnim powiększeniu (około 20 razy) i obiektywy o dużym powiększeniu (40-65 razy).
W zależności od sytuacji związanej z korekcją aberracji dzieli się ją na achromatyczną soczewkę obiektywową (powszechnie używaną soczewkę obiektywową, która może korygować aberrację chromatyczną dwóch rodzajów kolorowego światła w widmie) i apochromatyczną soczewkę obiektywową (obiektyw, która może korygować aberrację chromatyczną aberracja trzech rodzajów światła barwnego w widmie, które jest drogie i rzadko stosowane).
2. Główne parametry obiektywu:
Do głównych parametrów obiektywu zalicza się: powiększenie, aperturę numeryczną oraz odległość roboczą.
① Powiększenie odnosi się do stosunku wielkości obrazu widzianego przez oczy do wielkości odpowiadającej mu próbki. Odnosi się to raczej do stosunku długości niż do stosunku powierzchni. Przykład: Współczynnik powiększenia wynosi 100× i odnosi się do próbki o długości 1 μm. Długość powiększonego obrazu wynosi 100 µm. Jeśli jest obliczany według powierzchni, jest powiększany 10,000 razy.
Całkowite powiększenie mikroskopu jest równe iloczynowi powiększeń obiektywu i okularu.
②. Apertura numeryczna nazywana jest także współczynnikiem apertury, w skrócie NA lub A. Jest to główny parametr obiektywu i kondensora, który jest wprost proporcjonalny do rozdzielczości mikroskopu. Obiektywy suche mają aperturę numeryczną 0.05-0.95, a obiektywy immersyjne w oleju (olejek cedrowy) mają aperturę numeryczną 1,25.
③. Odległość robocza odnosi się do odległości od spodu przedniej soczewki obiektywu do górnej części szkła nakrywkowego preparatu, gdy obserwowany preparat jest najczystszy. Odległość robocza obiektywu jest powiązana z ogniskową obiektywu. Im dłuższa ogniskowa obiektywu, tym mniejsze powiększenie i większa odległość robocza. Przykład: obiektyw 10x jest oznaczony jako 10/0.25 i 160/0.17, gdzie 10 to powiększenie obiektyw; 0,25 to apertura numeryczna; 160 to długość tubusu obiektywu (w mm); 0,17 to standardowa grubość szkła nakrywkowego (w mm). Efektywna odległość robocza obiektywu 10x wynosi 6,5 mm, a efektywna odległość robocza obiektywu 40x wynosi 0,48 mm.
3. Zadaniem soczewki obiektywowej jest powiększenie preparatu po raz pierwszy. To najważniejsza część określająca działanie mikroskopu – rozdzielczość.
Rozdzielczość nazywana jest także rozdzielczością lub zdolnością rozdzielczą. Rozmiar rozdzielczości wyraża się wartością odległości rozdzielczości (minimalna odległość między dwoma punktami obiektu, którą można rozdzielić). Z odległości fotopowej (25 cm) normalne ludzkie oko wyraźnie widzi dwa punkty obiektu oddalone od siebie o 0.073 mm. Wartość 0,073 mm to odległość rozdzielczości normalnego ludzkiego oka. Im mniejsza odległość rozdzielczości mikroskopu, tym wyższa jest jego rozdzielczość i lepsza wydajność.
Wielkość rozdzielczości mikroskopu zależy od rozdzielczości soczewki obiektywu, a rozdzielczość soczewki obiektywu zależy od jej apertury numerycznej i długości fali światła oświetlającego.
W przypadku stosowania typowej metody oświetlenia centralnego (metody oświetlenia fotopowego, która pozwala na równomierne przejście światła przez preparat), odległość rozdzielczości mikroskopu wynosi d=0,61λ/NA
We wzorze d — odległość rozdzielczości obiektywu w nm.
λ – długość fali światła oświetlającego, jednostka nm.
NA - apertura numeryczna obiektywu
Na przykład apertura numeryczna obiektywu olejkowego wynosi 1,25, a zakres długości fal światła widzialnego wynosi 400-700nm. Jeśli średnia długość fali wynosi 550 nm, wówczas d=270 nm, czyli około połowa długości fali światła oświetlającego. Generalnie granica rozdzielczości mikroskopów oświetlonych światłem widzialnym wynosi 0,2 µm.
(2), okular
Ponieważ znajduje się blisko oczu obserwatora, nazywany jest także okularem. Montowany na górnym końcu tubusu obiektywu.
1. Budowa okularu
Zwykle okular składa się z górnego i dolnego zestawu soczewek, górna soczewka nazywana jest soczewką oka, a dolna soczewka nazywana jest soczewką skupiającą lub soczewką polową. Przysłonę (jej wielkość określa wielkość pola widzenia) instaluje się pomiędzy soczewką górną i dolną lub pod soczewką polową. Ponieważ preparat jest obrazowany na powierzchni membrany, na membranę można przykleić mały kawałek włosa jako wskazówkę wskazującą konkretny cel. Można na nim również umieścić mikrometr okularowy, aby zmierzyć wielkość obserwowanej próbki.
Im krótsza długość okularu, tym większe powiększenie (ponieważ powiększenie okularu jest odwrotnie proporcjonalne do ogniskowej okularu).
2. Rola okularu
Ma na celu dalsze powiększenie wyraźnie rozdzielonego obrazu rzeczywistego, który został powiększony przez obiektyw w takim stopniu, aby ludzkie oko mogło go z łatwością rozróżnić. Powiększenie powszechnie używanych okularów jest 5-16 razy.
3. Zależność okularu od obiektywu
Drobna struktura, która została wyraźnie oddzielona przez obiektyw, jeśli nie zostanie ponownie powiększona przez okular i nie może osiągnąć rozmiaru rozpoznawalnego przez ludzkie oko, nie będzie wyraźnie widoczna; ale drobna struktura, której nie można rozróżnić za pomocą obiektywu, jest nadal wyraźnie widoczna, nawet jeśli zostanie ponownie powiększona za pomocą okularu o dużej mocy, więc okularu można używać tylko do powiększenia i nie poprawi on rozdzielczości mikroskopu . Czasami, chociaż obiektyw może rozróżnić dwa bardzo bliskie punkty obiektu, nadal nie można wyraźnie widzieć, ponieważ odległość między obrazami tych dwóch punktów obiektu jest mniejsza niż odległość rozdzielczości oczu. Dlatego okular i obiektyw nie tylko są ze sobą powiązane, ale także wzajemnie się ograniczają.
