Zależność całkowitego powiększenia od rozdzielczości mikrobiologicznych mikroskopów olejowych
Zwykle istnieją trzy typy soczewek obiektywowych do mikroskopów używanych w badaniach mikrobiologicznych: obiektywy olejowe o małym powiększeniu (10×), obiektywy o dużym powiększeniu (40×) i soczewki olejowe ( 100×). Znajduje się tam również słowo „OI” (zanurzenie w oleju), które wskazuje, że ma największe powiększenie spośród całej trójki. W zależności od użycia okularów o różnym powiększeniu, kontrolowany obiekt można powiększyć 1000-1600 razy. Różnica między soczewkami olejkowymi a innymi soczewkami obiektywowymi polega na tym, że pomiędzy zamkiem a soczewką obiektywu nie znajduje się warstwa powietrza, lecz warstwa oleju, co nazywa się systemem immersji olejkowej. Olejek cedrowy jest często używany jako ten olej, ponieważ współczynnik załamania światła oleju cedrowego wynosi n=1.52, czyli tyle samo co szkło. Kiedy światło przechodzi przez szkiełko, może przedostać się do obiektywu bezpośrednio przez olej cedrowy, bez załamania światła. Jeśli ośrodkiem pomiędzy szkiełkiem a soczewką obiektywu jest powietrze, nazywa się to układem suchym. Światło przechodząc przez szkiełko ulega załamaniu i rozproszeniu, a światło wpadające do obiektywu ulega wyraźnemu zmniejszeniu, co powoduje zmniejszenie oświetlenia pola widzenia. Zastosowanie soczewek olejowych może nie tylko zwiększyć oświetlenie, ale także zwiększyć aperturę numeryczną, ponieważ o skuteczności powiększenia mikroskopu decyduje jego apertura numeryczna. Tak zwana apertura numeryczna jest iloczynem połowy sinusa maksymalnego kąta, pod jakim światło pada na soczewkę obiektywu (zwanego kątem soczewki), pomnożonego przez współczynnik załamania światła ośrodka znajdującego się pomiędzy płytką szklaną a soczewką obiektywu. Można to wyrazić za pomocą następującego wzoru: NA=n×sinа gdzie NA{{10}} Apertura numeryczna; n=współczynnik załamania światła ośrodka; a=połowa maksymalnego kąta padania, czyli połowa kąta rozwarcia lustra. Dlatego im większy kąt, pod jakim światło pada na obiektyw, tym większa wydajność mikroskopu. Wielkość tego kąta zależy od średnicy i ogniskowej obiektywu. Jednocześnie teoretyczna granica a wynosi 90. . grzech90. =1, więc gdy jako medium stosuje się powietrze (n=1), apertura numeryczna nie może przekraczać 1. Na przykład, gdy jako medium stosuje się olej cedrowy, n wzrasta, a apertura numeryczna również wzrasta. Na przykład, jeśli kąt padania światła wynosi 120o, a jego półsinus to sin60o=0.87, to: gdy jako medium używane jest powietrze: NA{ {22}}×0.87=0.87 Gdy jako medium używana jest woda: NA=1.33×0.87=1.15 Gdy jako medium stosuje się olej cedrowy: NA =1.52×0.87=1.32 Rozdzielczość mikroskopu odnosi się do zdolności mikroskopu do rozróżnienia minimalnej odległości między dwoma punktami. Jest ona wprost proporcjonalna do apertury numerycznej obiektywu i odwrotnie proporcjonalna do długości fali. Dlatego im większa apertura numeryczna obiektywu i im krótsza długość fali świetlnej, tym większa jest rozdzielczość mikroskopu i tym wyraźniej można rozróżnić drobną strukturę badanego obiektu. Dlatego wysoka rozdzielczość oznacza małą rozpoznawalną odległość. Te dwa czynniki są ze sobą odwrotnie powiązane. Zwykle niektórzy mówią o rozdzielczości w mikrometrach lub nanometrach. To faktycznie myli rozdzielczość z minimalną odległością rozdzielczości. Obudziłem się. Zdolność rozdzielcza mikroskopu wyrażana jest przez minimalną odległość, którą można rozdzielić. Minimalna odległość, jaką można rozróżnić pomiędzy dwoma punktami=λ/2NA, gdzie λ=długość fali fali świetlnej. Średnia długość fal świetlnych, które dostrzegamy gołym okiem, wynosi 0,55 µm. Jeśli zastosowany zostanie obiektyw o dużej mocy i aperturze numerycznej 0,65, będzie on w stanie rozróżnić odległość pomiędzy dwoma punktami. wynosi 0,42 µm. Nie można rozróżnić odległości między dwoma punktami poniżej 0,42 μm. Nawet jeśli w celu zwiększenia całkowitego powiększenia mikroskopu zastosuje się większy okular, nadal nie można go rozróżnić. Jedynym rozwiązaniem jest zastosowanie większego obiektywu z większą aperturą numeryczną, aby zwiększyć jego rozdzielczość. Na przykład w przypadku obiektywu olejowego o aperturze numerycznej 1,25 minimalna odległość między dwoma punktami, jaką można rozróżnić, wynosi=0,55/(2×1,25)=0,22µm. Widzimy więc, że jeśli zastosujemy obiektyw o dużej mocy (NA=0.65) o 40-krotnym powiększeniu i okular o 24-krotnym powiększeniu, mimo że całkowite powiększenie wynosi 960 razy, to minimalna odległość rozdzielczości wynosi tylko 0,42 μm. Jeśli użyjesz soczewki olejowej o powiększeniu 90 razy (NA=1.25) i okularu o powiększeniu 9 razy, mimo że całkowite powiększenie wynosi 810 razy, możesz rozdzielić odległość 0,22 μm.
