Optička mikroskopija - Objašnjena svojstva optičkog sočiva i difrakcija vidljive svjetlosti
Od mikroskopa, ljudi su vidjeli sićušne organizme i ćelije koje nikada prije nisu vidjeli. Lupa se razvila od najosnovnijeg pojedinačnog sočiva do složenog mikroskopa sa složenom strukturom. Nakon više od 100 godina kontinuiranog istraživanja i poboljšanja, struktura trenutnog optičkog mikroskopa je relativno potpuna, a rezolucija je u osnovi blizu teorijske vrijednosti. Stoga se široko koristi u medicini, biologiji, raznim naučnim istraživanjima, nastavi i proizvodnji kao što su materijali.
1. Karakteristike optičkih sočiva
1. Refrakcija svjetlosti U homogenoj izotropnoj sredini, svjetlost se širi pravolinijski između dvije tačke. Prilikom prolaska kroz prozirne objekte različite gustine dolazi do prelamanja. To je zbog činjenice da svjetlost putuje različitim brzinama u različitim medijima. Kada svjetlosni zraci koji nisu okomiti na površinu prozirnog objekta (kao što je iz zraka) uđu u prozirni objekt (kao što je staklo), svjetlost će promijeniti smjer na svom interfejsu i formirati ugao prelamanja s normalom.
2. Performanse staklenog sočiva Sočivo je najosnovnija i najvažnija optička komponenta optičkog sistema mikroskopa. Objektivna sočiva, okulari i kondenzatori se sastoje od jednog ili više sočiva. Prema svom obliku mogu se podijeliti u tri kategorije: konveksna sočiva, ravna ogledala i konkavna sočiva. Najčešće korištene kombinacije su konveksna sočiva i konkavna sočiva. Kada snop ravne svjetlosti prođe kroz konveksno sočivo, on će se konvergirati i ukrštati u jednoj tački, koja se naziva "fokus". Ravan koja prolazi kroz žarišnu tačku i okomita na optičku osu naziva se "fokalna ravan". Postoje dvije žarišne tačke, fokusna tačka u prostoru objekta naziva se "fokalna tačka objekta", a fokusna ravan tamo se naziva "fokalna ravan objekta"; obrnuto, fokusna tačka u prostoru slike naziva se "fokalna tačka slike". Fokalna ravan na se naziva "fokalna ravan kvadrata slike". Kada svjetlost prođe kroz konkavno sočivo, formira uspravnu virtualnu sliku; kada prođe kroz konveksno sočivo, formira obrnutu realnu sliku. Na ekranu se mogu pojaviti prave slike, dok virtuelne ne mogu.
3. Ključni faktor koji utiče na snimanje - aberacija Zbog objektivnih uslova, svaki optički sistem može formirati teoretski idealnu sliku, ali postojanje različitih faznih razlika utiče na kvalitet slike.
2. Difrakcija vidljive svjetlosti
Mali otvor u optičkom instrumentu jednak je maloj kružnoj rupi kroz koju prolazi svjetlost. Budući da je intenzitet perifernog svijetlog prstena relativno nizak, općenito ga je teško razlikovati i identificirati golim okom, a može se vidjeti samo središnja svijetla tačka. Ključno je smanjiti talasnu dužinu izvora osvjetljenja. Stoga, za dvije tačke malih objekata koje su vrlo blizu jedna drugoj, odgovarajuće dvije Airy tačke će se preklapati jedna na drugu, pa čak ni slike dvije tačke objekta ne mogu se razlikovati. Može se vidjeti da je rezolucija optičkih instrumenata ograničena zbog difrakcije svjetlosti.
