Čtyři optické principy mikroskopů
1, Lom a index lomu
Světlo se šíří přímočaře mezi dvěma body v homogenním izotropním prostředí. Při průchodu průhlednými předměty různé hustoty dochází k lomu v důsledku různých rychlostí šíření světla v různých prostředích. Když jsou světelné paprsky, které nejsou kolmé k povrchu průhledného předmětu (např. skla), vyzařovány vzduchem, směr světelných paprsků se na jeho rozhraní mění a tvoří s normálou úhel lomu.
2, Výkon čoček
Čočky jsou nejzákladnější optické součásti, které tvoří optický systém mikroskopu. Objektiv, okulár a kondenzor jsou všechny složeny z jedné nebo více čoček. Podle jejich různých tvarů je lze rozdělit do dvou kategorií: konvexní čočky (pozitivní čočky) a konkávní čočky (negativní čočky). Když se paprsek světla rovnoběžný s optickou osou protne v bodě skrz konvexní čočku, tento bod se nazývá ohnisková rovina a rovina procházející průsečíkem a kolmá k optické ose se nazývá ohnisková rovina. Existují dvě ohniska, ohnisko v prostoru objektu se nazývá „ohniskový bod objektu“ a ohnisková rovina v tomto bodě se nazývá „ohnisková rovina objektu“; Naopak ohnisko v obrazovém prostoru se nazývá „ohniskový bod obrazu“ a ohnisková rovina v tomto bodě se nazývá „ohnisková rovina obrazu“. Po průchodu konkávní čočkou tvoří světlo vzpřímený virtuální obraz, zatímco konvexní čočka tvoří vzpřímený skutečný obraz. Skutečné obrázky lze zobrazit na obrazovce, zatímco virtuální obrázky nikoli.
3, Klíčový faktor ovlivňující zobrazování - aberace
Vzhledem k objektivním podmínkám nemůže žádný optický systém generovat teoreticky ideální snímky a přítomnost různých aberací ovlivňuje kvalitu zobrazení. Níže je uveden stručný úvod k různým aberacím.
1. Barevný rozdíl je vážná chyba v zobrazování čočkou, ke které dochází, když se jako zdroje světla používá více barev světla a monochromatické světlo nevytváří barevné rozdíly. Bílé světlo se skládá ze sedmi typů: červené, oranžové, žluté, zelené, modré, modré a fialové. Vlnové délky každého typu světla jsou různé, takže index lomu při průchodu čočkou je také odlišný. Tímto způsobem může bod na straně objektu tvořit barevnou skvrnu na straně obrazu. Hlavní funkcí optických systémů je eliminovat chromatickou aberaci.
Barevný rozdíl obecně zahrnuje poziční barevný rozdíl a barevný rozdíl zvětšení. Polohový barevný rozdíl způsobuje, že obraz má při pozorování v jakékoli poloze skvrny nebo halo, čímž je obraz rozmazaný. A zvětšená chromatická aberace způsobuje, že obraz má barevné okraje.
2. Sférická aberace označuje monochromatickou aberaci bodů na ose, způsobenou sférickým povrchem čočky. Výsledkem sférické aberace je, že po zobrazení bodu se již nejedná o světlý bod, ale o světlý bod s postupně rozmazanými středními okraji, což ovlivňuje kvalitu zobrazení.
Korekce sférické aberace se často dosahuje použitím kombinací čoček. Vzhledem k tomu, že sférická aberace konvexních a konkávních čoček je opačná, lze vybrat různé materiály konvexních a konkávních čoček a slepit je, aby se to odstranilo. Sférická aberace čočky objektivu u starého modelu mikroskopu nebyla zcela korigována a pro dosažení korekčního efektu by měla být sladěna s odpovídajícím kompenzačním okulárem. Sférická aberace obecných nových mikroskopů je zcela eliminována čočkou objektivu.
3. Huixia Huixia patří k monochromatické aberaci bodů mimo osu. Když je objekt mimo osu zobrazen paprskem s velkou aperturou, emitovaný paprsek prochází čočkou a již se neprotíná v bodě. Obraz světelného bodu vytvoří tečkovitý tvar připomínající kometu, odtud název „koma“.
4. Astigmatismus je také monochromatická aberace mimo osu, která ovlivňuje jasnost. Při velkém zorném poli jsou objekty na okraji daleko od optické osy a paprsek se příliš naklání, což po průchodu čočkou způsobuje astigmatismus. Astigmatismus způsobuje, že se z původního bodu objektu po zobrazení stanou dvě samostatné a kolmé krátké čáry, které se spojí v ideální rovině obrazu a vytvoří eliptický bod. Astigmatismus je eliminován složitými kombinacemi čoček.
5. Zakřivení pole, také známé jako "zakřivení pole obrazu". Když je v čočce zakřivení pole, průsečík celého paprsku se neshoduje s ideálním bodem obrazu. Přestože lze v každém konkrétním bodě získat jasné obrazy, celá rovina obrazu je zakřivený povrch. To ztěžuje jasně vidět celý povrch obrazu během mikroskopického zkoumání, což ztěžuje pozorování a fotografování. Proto jsou objektivy používané pro studium mikroskopů obecně objektivy s plochým polem, které již korigují zakřivení pole.
6. Různé dříve zmíněné aberace, kromě zkreslení pole, všechny ovlivňují čistotu obrazu. Zkreslení je dalším typem aberace, kde není narušena soustřednost paprsku. Neovlivňuje tedy čistotu obrazu, ale způsobuje deformaci tvaru ve srovnání s původním objektem.
