Microscopie optică - Proprietățile lentilelor optice și difracția luminii vizibile explicate
De la microscop, oamenii au văzut organisme și celule minuscule care nu au mai fost văzute până acum. Lupa s-a dezvoltat de la cea mai simplă lentilă unică la microscopul compus cu o structură complexă. După mai mult de 100 de ani de cercetare și îmbunătățire continuă, structura microscopului optic actual este relativ completă, iar rezoluția este practic apropiată de valoarea teoretică. Prin urmare, este utilizat pe scară largă în medicină, biologie, diverse domenii de cercetare științifică, predare și producție, cum ar fi materialele.
1. Caracteristicile lentilelor optice
1. Refracția luminii Într-un mediu izotrop omogen, lumina se propagă în linie dreaptă între două puncte. La trecerea prin obiecte transparente cu densități diferite, are loc refracția. Acest lucru se datorează faptului că lumina călătorește cu viteze diferite în medii diferite. Când razele de lumină care nu sunt perpendiculare pe suprafața unui obiect transparent (cum ar fi din aer) intră într-un obiect transparent (cum ar fi sticla), lumina își va schimba direcția la interfața sa și va forma un unghi de refracție cu normala.
2. Performanța lentilei de sticlă Lentila este cea mai de bază și cea mai importantă componentă optică a sistemului optic al microscopului. Lentilele obiective, ocularele și condensatoarele sunt toate compuse din lentile simple sau multiple. După forme, ele pot fi împărțite în trei categorii: lentile convexe, oglinzi plane și lentile concave. Cele mai frecvent utilizate combinații sunt lentilele convexe și lentilele concave. Când un fascicul de lumină plată trece printr-o lentilă convexă, acesta va converge și se va intersecta într-un punct, care se numește „focalizare”. Planul care trece prin punctul focal și perpendicular pe axa optică se numește „plan focal”. Există două puncte focale, punctul focal din spațiul obiect se numește „punct focal obiect”, iar planul focal de acolo se numește „plan focal obiect”; invers, punctul focal din spațiul imaginii este numit „punct focal al imaginii”. Planul focal la se numește „plan focal pătrat al imaginii”. Când lumina trece printr-o lentilă concavă, formează o imagine virtuală verticală; când trece printr-o lentilă convexă, formează o imagine reală inversată. Imaginile reale pot apărea pe ecran, în timp ce imaginile virtuale nu.
3. Factorul cheie care afectează imagistica - aberație Datorită condițiilor obiective, orice sistem optic poate forma o imagine ideală teoretic, dar existența diferitelor diferențe de fază afectează calitatea imaginii.
2. Difracția luminii vizibile
O deschidere mică într-un instrument optic este echivalentă cu o mică gaură circulară prin care trece lumina. Deoarece intensitatea inelului strălucitor periferic este relativ scăzută, este în general dificil să-l distingem și să îl identificați cu ochiul liber și doar punctul luminos central poate fi văzut. Cheia este reducerea lungimii de undă a sursei de iluminare. Prin urmare, pentru două puncte de obiect mici care sunt foarte apropiate unul de celălalt, cele două puncte Airy corespunzătoare se vor suprapune și nici măcar imaginile celor două puncte de obiect nu pot fi distinse. Se poate observa că rezoluția instrumentelor optice este limitată din cauza difracției luminii.
