Principii de imagistică (imagistica geometrică) a microscoapelor optice
Numai atunci când unghiul de deschidere al unui obiect față de ochiul uman nu este mai mic decât o anumită valoare, ochiul liber poate distinge detaliile acestuia. Această mărime se numește rezoluție vizuală ε. În condiții optime, adică atunci când iluminarea obiectului este de 50~70lx și contrastul este mare, poate ajunge la 1'. Pentru o observare mai ușoară, această sumă este în general crescută la 2', iar aceasta este considerată rezoluția medie a ocularului.
Dimensiunea unghiului de vizualizare al obiectului este legată de lungimea obiectului și de distanța de la obiect la ochi. Există o formulă y=Lε
Distanța L nu poate fi făcută foarte mică deoarece capacitatea de reglare a ochilor are o anumită limită. Mai ales atunci când ochii lucrează aproape de domeniul limită al capacității de ajustare, vederea va fi extrem de obosită. Pentru standard (vedere pe față), distanța optimă de vizualizare este de 250mm (distanță de vedere clară). Aceasta înseamnă că, fără instrumente, ochii cu o rezoluție vizuală de ε=2' pot distinge clar detaliile obiectelor cu o dimensiune de 0,15 mm.
Când observați obiecte cu un unghi de vizualizare mai mic de 1', trebuie utilizat un instrument de mărire. Lupele și microscoapele sunt folosite pentru a observa obiectele care sunt plasate aproape de observator și care trebuie mărite.
(1) Principiul imagistic al lupei
O lentilă optică din sticlă sau alte materiale transparente cu o suprafață curbată poate mări obiectele în imagini. Diagrama traseului optic este prezentată în Figura 1. Obiectul AB situat în focarul lateral F are dimensiunea y și este mărit într-o imagine virtuală A'B' de dimensiunea y'.
Mărirea lupei
Γ=250/f'
Unde 250--distanța de vedere clară, unitatea este mm
f'--distanța focală a lupei, unitatea este mm
Raportul de mărire se referă la raportul dintre unghiul de vedere al unei imagini de obiect observat cu o lupă la o distanță de 250 mm și unghiul de vedere al unui obiect observat fără lupă.
(2) Principiul imagistic al microscopului
Microscoapele și lupele joacă același rol, care este de a mări obiectele mici din apropiere într-o imagine mărită pe care ochiul uman să le poată observa. Doar că un microscop poate avea o mărire mai mare decât o lupă.
Diagrama schematică a unui obiect care este fotografiat de un microscop. Pentru comoditate, figura prezintă obiectivul L1 și ocularul L2 ca o singură lentilă. Obiectul AB este situat în fața obiectivului, iar distanța sa față de obiectivul este mai mare decât distanța focală a obiectivului, dar mai mică de două ori distanța focală a obiectivului. Prin urmare, după ce trece prin lentila obiectivului, va forma inevitabil o imagine reală mărită inversată A'B'. A'B' este situat la focalizarea obiectului F2 al ocularului, sau foarte aproape de F2. Este apoi mărită într-o imagine virtuală A''B'' prin ocular pentru observare de către ochi. Poziția imaginii virtuale A''B'' depinde de distanța dintre F2 și A'B', care poate fi la infinit (când A'B' este situat pe F2) sau la distanța aparentă a observatorului (când A' B' este în dreapta focalizării F2 din figură). Ocularele funcționează ca o lupă. Singura diferență este că ceea ce ochiul vede prin ocular nu este obiectul în sine, ci imaginea obiectului care a fost mărită o dată de lentila obiectiv.
