Podstawowe zasady optyczne mikroskopów
(1) Załamanie światła i współczynnik załamania światła
Światło rozchodzi się po linii prostej pomiędzy dwoma punktami w jednorodnym ośrodku izotropowym. Kiedy przechodzi przez przezroczyste obiekty o różnych gęstościach, następuje załamanie. Dzieje się tak ze względu na różną prędkość propagacji światła w różnych ośrodkach. Kiedy promienie świetlne, które nie są prostopadłe do powierzchni przezroczystego obiektu, padają z powietrza na przezroczysty obiekt (taki jak szkło), promień światła zmienia kierunek na swojej granicy faz i tworzy kąt załamania z normalną.
(2) Wydajność obiektywu
Soczewka jest najbardziej podstawowym elementem optycznym tworzącym układ optyczny mikroskopu. Elementy takie jak soczewki obiektywowe, okulary i kondensory składają się z jednej lub wielu soczewek. Ze względu na różne kształty można je podzielić na dwie kategorie: soczewki wypukłe (soczewki dodatnie) i soczewki wklęsłe (soczewki ujemne).
Kiedy wiązka promieni świetlnych równoległa do osi optycznej przechodzi przez soczewkę wypukłą i przecina się w jednym punkcie, punkt ten nazywany jest „ogniskiem”, a płaszczyzna przechodząca przez punkt przecięcia i prostopadła do osi optycznej nazywana jest „płaszczyzna ogniskowa”. Istnieją dwa punkty centralne. Ognisko w przestrzeni obiektowo-przestrzennej nazywane jest „ogniskiem przestrzennym obiektu”, a tamtejsza płaszczyzna ogniskowa nazywana jest „płaszczyzną ogniskową przestrzeni obiektowej”; i odwrotnie, skupienie w przestrzeni obrazu nazywane jest „ogniskiem w przestrzeni obrazu”. Płaszczyzna ogniskowa w nazywana jest „kwadratową płaszczyzną ogniskową obrazu”.
Światło przechodzące przez soczewkę wklęsłą tworzy pionowy obraz wirtualny, podczas gdy soczewka wypukła tworzy pionowy obraz rzeczywisty. Na ekranie mogą pojawiać się rzeczywiste obrazy, ale obrazy wirtualne nie.
(3) Pięć zasad obrazowania soczewek wypukłych
1. Gdy obiekt znajduje się po stronie obiektu znajdującej się poza dwukrotną ogniskową soczewki, w obrębie dwukrotności ogniskowej po stronie obrazu i poza ogniskiem powstaje zmniejszony, odwrócony obraz rzeczywisty;
2. Gdy obiekt znajduje się w odległości dwukrotnie większej od ogniskowej strony przedmiotu, odwrócony obraz rzeczywisty tej samej wielkości powstaje w odległości dwukrotnie większej od ogniskowej strony obrazu;
3. Gdy obiekt znajduje się w odległości dwukrotności ogniskowej strony obiektywu, ale poza ogniskiem, powstanie powiększony, odwrócony obraz rzeczywisty, przekraczający dwukrotność ogniskowej strony obrazu;
4. Gdy obiekt znajduje się w ognisku obiektywu po stronie obiektu, strona obrazu nie może utworzyć obrazu;
5. Gdy obiekt znajduje się w ognisku obiektywu po stronie obiektu, po stronie obrazu nie powstaje żaden obraz, a powiększony, pionowy obraz wirtualny powstaje po tej samej stronie obiektywu, w miejscu oddalonym od obiektu niż przedmiot.
