Cele patru principii optice ale microscoapelor
1, Refracție și indice de refracție
Lumina se propagă în linie dreaptă între două puncte dintr-un mediu izotrop omogen. La trecerea prin obiecte transparente de diferite densități, refracția are loc datorită vitezelor diferite de propagare a luminii în diferite medii. Când razele de lumină care nu sunt perpendiculare pe suprafața unui obiect transparent (cum ar fi sticla) sunt emise de aer, direcția razelor de lumină se schimbă la interfața sa și formează un unghi de refracție cu normala.
2, Performanța lentilelor
Lentilele sunt cele mai de bază componente optice care alcătuiesc sistemul optic al unui microscop. Componentele obiectivului, ocularului și condensatorului sunt toate compuse dintr-o singură lentilă sau mai multe lentile. După diferitele forme, acestea pot fi împărțite în două categorii: lentile convexe (lentile pozitive) și lentile concave (lentile negative). Când un fascicul de lumină paralel cu axa optică se intersectează într-un punct printr-o lentilă convexă, acest punct se numește plan focal, iar planul care trece prin intersecție și perpendicular pe axa optică se numește plan focal. Există două puncte focale, punctul focal din spațiul obiect se numește „punctul focal al obiectului”, iar planul focal din acel punct se numește „planul focal al obiectului”; Dimpotrivă, punctul focal din spațiul imaginii se numește „punct focal al imaginii”, iar planul focal din acel punct se numește „plan focal al imaginii”. După ce trece printr-o lentilă concavă, lumina formează o imagine virtuală verticală, în timp ce o lentilă convexă formează o imagine reală verticală. Imaginile reale pot fi afișate pe ecran, în timp ce imaginile virtuale nu.
3, Factorul cheie care afectează imagistica - aberația
Datorită condițiilor obiective, niciun sistem optic nu poate genera imagini teoretic ideale, iar prezența diferitelor aberații afectează calitatea imaginii. Mai jos este o scurtă introducere a diferitelor aberații.
1. Diferența de culoare este un defect grav în imaginea lentilelor, care apare atunci când mai multe culori de lumină sunt folosite ca surse de lumină, iar lumina monocromatică nu produce diferențe de culoare. Lumina albă este compusă din șapte tipuri: roșu, portocaliu, galben, verde, albastru, albastru și violet. Lungimile de undă ale fiecărui tip de lumină sunt diferite, astfel încât indicele de refracție la trecerea printr-o lentilă este și el diferit. În acest fel, un punct din partea obiectului poate forma o pată de culoare pe partea imaginii. Funcția principală a sistemelor optice este de a elimina aberația cromatică.
Diferența de culoare include în general diferența de culoare pozițională și diferența de culoare de mărire. Diferența de culoare de poziție face ca imaginea să aibă pete sau halou atunci când este observată în orice poziție, făcând imaginea neclară. Iar aberația cromatică de mărire face ca imaginea să aibă margini colorate.
2. Aberația sferică se referă la aberația monocromatică a punctelor de pe axă, cauzată de suprafața sferică a lentilei. Rezultatul aberației sferice este că, după imaginea unui punct, acesta nu mai este un punct luminos, ci un punct luminos cu marginile mijlocii treptat neclare, ceea ce afectează calitatea imaginii.
Corectarea aberației sferice este adesea realizată prin utilizarea combinațiilor de lentile. Deoarece aberația sferică a lentilelor convexe și concave este opusă, diferite materiale de lentile convexe și concave pot fi selectate și lipite împreună pentru a o elimina. Aberația sferică a lentilei obiectiv în microscopul model vechi nu a fost complet corectată și ar trebui să fie asortată cu ocularul de compensare corespunzător pentru a obține efectul de corecție. Aberația sferică a noilor microscoape generale este complet eliminată de obiectivul.
3. Huixia Huixia aparține aberației monocromatice a punctelor în afara axei. Când un obiect în afara axei este fotografiat cu un fascicul cu deschidere mare, fasciculul emis trece prin lentilă și nu se mai intersectează într-un punct. Imaginea unui punct de lumină va forma o formă de punct, asemănătoare unei comete, de unde și numele de „comă”.
4. Astigmatismul este, de asemenea, o aberație monocromatică în afara axei care afectează claritatea. Când câmpul vizual este mare, punctele obiectului de pe margine sunt departe de axa optică, iar fasciculul se înclină prea mult, provocând astigmatism după trecerea prin lentilă. Astigmatismul face ca punctul original al obiectului să devină două linii scurte separate și perpendiculare după imagistică, care sunt combinate pe planul ideal al imaginii pentru a forma un punct eliptic. Astigmatismul este eliminat prin combinații complexe de lentile.
5. Curbura câmpului, cunoscută și sub numele de „curbura câmpului imaginii”. Când există o curbură a câmpului în lentilă, punctul de intersecție al întregului fascicul nu coincide cu punctul ideal al imaginii. Deși imagini clare pot fi obținute în fiecare punct specific, întregul plan al imaginii este o suprafață curbă. Acest lucru face dificilă vederea clară a întregii suprafețe a imaginii în timpul examinării microscopice, ceea ce face dificilă observarea și fotografiarea. Prin urmare, lentilele obiective utilizate pentru studierea microscoapelor sunt în general obiective cu câmp plat, care au corectat deja curbura câmpului.
6. Diferitele aberații menționate mai devreme, cu excepția distorsiunii câmpului, toate afectează claritatea imaginii. Distorsiunea este un alt tip de aberație în care concentricitatea fasciculului nu este compromisă. Prin urmare, nu afectează claritatea imaginii, ci provoacă distorsiuni în formă în comparație cu obiectul original.
