Zasada optyki i działanie mikroskopów
Tradycyjny mikroskop optyczny składa się z układu optycznego i konstrukcji mechanicznej, która je wspiera. Układ optyczny składa się z obiektywu, okularu i soczewki kondensora, a wszystkie one są skomplikowanymi soczewkami powiększającymi wykonanymi z różnego rodzaju szkła optycznego. Soczewka obiektywowa powiększy obraz próbki, jego powiększenie M rzecz według następującego wzoru: M rzecz=Δ ∕ f 'rzecz, gdzie f 'rzecz to ogniskowa soczewki obiektywu, Δ można rozumieć jako odległość pomiędzy obiektywem a okularem. Okular będzie obrazem obiektywu ponownie powiększonym do wyimaginowanego obrazu przed osobą w odległości 250 mm do obserwacji przez człowieka, czyli większość ludzi odczuwa **** pozycję obserwacyjną, okular powiększenia oka M { {2}}/f'eye, f'eye to okular określający ogniskową. Całkowite powiększenie mikroskopu jest iloczynem obiektywu i okularu, tj. M=M obiekt * M okular=Δ * 250∕f'oko * f;obiekt. Widać, że zmniejszenie ogniskowej obiektywu i okularu spowoduje całkowite powiększenie, czyli mikroskop będzie w stanie zobaczyć** i inne mikroorganizmy klucza, ale także różnicę pomiędzy jego szkłem powiększającym a zwykłą lupą.
Czy zatem możliwe jest zmniejszenie obiektywu bez ograniczeń w celu zwiększenia powiększenia, dzięki czemu będziemy mogli zobaczyć bardziej subtelne obiekty? Odpowiedź brzmi nie! Dzieje się tak dlatego, że światło wykorzystywane do obrazowania ma charakter fali elektromagnetycznej, a zatem w procesie propagacji nieuchronnie wytwarza zjawiska dyfrakcji i interferencji, tak jak można zaokrąglić widoczne na co dzień zmarszczki na powierzchni wody podczas napotykania przeszkód, dwie kolumny fal wodnych mogą się spotkać, aby je wzmocnić lub osłabić. Kiedy fale świetlne z punktowego obiektu emitującego światło kierują się w stronę soczewki obiektywu, soczewka obiektywu w obrzeżu utrudnia propagację światła, dyfrakcję i interferencję, po tym jak soczewki obiektywu nie można już zebrać w punkcie, ale powstawanie plamki o określonej wielkości, występuje również szereg intensywności na obrzeżach słabego i stopniowo malejącego halo, w przypadku plamki Avery'ego nazywamy centrum jasnej plamki, dwa punkty emitujące światło blisko pewnej odległości kiedy dwa miejsca będą się nakładać, dopóki nie będzie można tego potwierdzić dla tych dwóch miejsc. Riley zaproponował kryterium, że gdy odległość od środka dwóch plamek jest równa promieniowi plamki Airy'ego, można rozróżnić te dwie plamki, obliczając, że odległość pomiędzy dwoma punktami emitującymi światło e=0.61 w ∕n.sinA=0.61 do ∕NA, gdzie do długości fali fal świetlnych, ludzkie oko może być odbierane przez fale świetlne o długości około 0.4-0 .7 um, n dla punktu emitującego światło o średnim współczynniku załamania światła, przy czym punkt emitujący światło znajduje się we współczynniku załamania światła punktu emitującego światło. Współczynnik załamania ośrodka, w którym znajduje się punkt emitujący światło, np. w powietrzu n ≈ 1, w wodzie n ≈ 1,33, oraz A dla punktu emitującego światło kąta połówki oprawy obiektywu, NA nazywaną aperturą numeryczną obiektywu. Z powyższego wzoru soczewka obiektywu może rozróżnić odległość między dwoma punktami na podstawie długości fali światła i apertury numerycznej ograniczeń ludzkiego oka, ze względu na ostrość wzroku ludzkiego oka * ostra długość fali około 0. 5 um, a kąt A nie jest większy niż 90 stopni, sinA jest zawsze mniejszy niż 1, dla dostępnego ośrodka przepuszczającego światło * współczynnik załamania światła około 1,5, więc wartość e jest zawsze większa niż 0.2 um, to mikroskop optyczny, który potrafi rozróżnić * najmniejszą granicę odległości. Jeśli chcesz, aby za pomocą obrazu z powiększeniem mikroskopu można było uzyskać pewną wartość NA rozdzielczości obiektywu w odległości e między punktami obiektu, powiększoną na tyle, aby ludzkie oko mogło ją rozróżnić, konieczne jest, aby Me był większy lub równy { {31}}.15mm, gdzie 0.15mm dla eksperymentalnego oka ludzkiego jest w stanie rozróżnić dwa mikroobiekty umieszczone przed okiem w odległości 250mm w odległości pomiędzy * małym, czyli M Większy lub równy (0,15 ∕ 0,61 in the) NA ≈ 500N.A, aby dokonać obserwacji Aby obserwacja nie była zbyt pracochłonna, wystarczy podwojone M, czyli 500N.A Mniej niż lub równy M Mniejszy lub równy 1000N.A, jest rozsądnym wyborem całkowitego powiększenia zakresu mikroskopu, a wtedy całkowite powiększenie nie ma znaczenia, ponieważ apertura numeryczna obiektywu została ograniczona do * małych rozpoznawalnych odległości w celu zwiększenia powiększenia nie było możliwe rozróżnienie szczegółów mniejszych obiektów.
