Vztah mezi celkovým zvětšením a rozlišením mikrobiologických olejových zrcadel
Čočky objektivů mikroskopů používaných v mikrobiologickém výzkumu jsou obvykle olejové čočky objektivu s malým zvětšením (10 x), čočky objektivu s velkým zvětšením (40 x) a čočky olejové (10 0 x). Je zde také slovo „OI“ (olejová imerze), což naznačuje, že je to ten s největším zvětšením ze všech tří. Podle použití okulárů s různým zvětšením lze kontrolovaný objekt zvětšit 1000-1600krát. Při použití je rozdíl mezi olejovou čočkou a ostatními čočkami objektivu v tom, že mezi sklíčkem a čočkou objektivu není vrstva vzduchu, ale vrstva oleje, která se nazývá systém olejové imerze. Tento typ oleje často používá cedrový olej, protože jeho index lomu je n=1.52, což je stejné jako u skla. Když světlo prochází podložním sklíčkem, může přímo vstupovat do čočky objektivu přes cedrový olej bez lomu. Pokud je prostředím mezi podložním sklíčkem a čočkou objektivu vzduch, nazývá se suchý systém. Když světlo prochází podložním sklíčkem, dochází k jeho rozptylu v důsledku lomu a množství světla vstupujícího do čočky objektivu je zjevně sníženo, což snižuje osvětlení zorného pole. Použitím olejových zrcadel lze nejen zvýšit osvětlení, ale především zvýšit numerickou aperturu, protože účinnost zvětšení mikroskopu je dána jeho numerickou aperturou. Takzvaná numerická apertura se týká součinu poloviny sinusu maximálního úhlu, pod kterým je světlo promítáno na čočku objektivu (známý jako aperturní úhel), vynásobeného indexem lomu prostředí mezi sklíčkem a čočkou objektivu. . Lze ji vyjádřit následujícím vzorcem: NA=nx sin , kde NA=numerická apertura; N=index lomu média; {{10}}polovina maximálního úhlu dopadu, tj. polovina úhlu clony. Čím větší je tedy úhel, pod kterým se světlo promítá na čočku objektivu, tím větší je účinnost mikroskopu a velikost tohoto úhlu je určena průměrem a ohniskovou vzdáleností čočky objektivu. Mezitím je teoretický limit a 90.. sin90.＝1, Při použití vzduchu jako média (n=1) tedy numerická apertura nemůže překročit 1. Například při použití dehtu jako média se zvyšuje n a zvyšuje se také jeho numerická apertura. Pokud je úhel dopadu světla 120o a polovina jeho sinusu je sin6{{60}}o=0.87, pak: při použití vzduchu jako média: NA =1 x 0.87=0.87, při použití vody jako média: NA=1,33 x 0.87=1.15, při použití dehtu jako média: NA =1.52 x 0.{32}}.32. Rozlišení mikroskopu se týká jeho schopnosti rozlišit minimální vzdálenost mezi dvěma body. Je úměrná numerické apertuře čočky objektivu a nepřímo úměrná délce vlnové délky. Čím větší je tedy numerická apertura čočky objektivu, tím kratší je vlnová délka světelné vlny a tím větší je rozlišení mikroskopu. Jasně lze také rozlišit jemnější struktury testovaného předmětu. Proto vysoké rozlišení znamená malou rozlišitelnou vzdálenost a tyto dva faktory jsou nepřímo úměrné. Někteří lidé často označují rozlišení jako počet mikrometrů nebo nanometrů, což ve skutečnosti zaměňuje rozlišení s minimální vzdáleností rozlišení. Rozlišení mikroskopu je reprezentováno minimální vzdáleností, kterou lze rozlišit. Minimální vzdálenost mezi dvěma body, kterou lze rozlišit, je λ/2NA. Ve vzorci je λ=vlnová délka světelné vlny a průměrná délka světelné vlny, kterou lze vnímat pouhým okem, 0,55 μm. Pokud je použit vysoce výkonný objektiv s numerickou aperturou 0,65, dokáže rozlišit vzdálenost mezi dvěma body jako 0,42 μm. Vzdálenost mezi dvěma body pod 0,42 μm však nelze rozlišit, ani s okulárem s větším zvětšením stále nelze rozlišit celkové zvětšení mikroskopu. Pouze použitím větších objektivů s většími numerickými aperturami lze zvýšit jejich rozlišení. Například při použití olejového zrcadla s numerickou aperturou 1,25 je minimální vzdálenost mezi dvěma body, kterou lze rozlišit, 0,55/(2 x 1,25)=0,22 μm. Můžeme tedy vidět, že při použití vysoce výkonného objektivu se zvětšením 40x (NA=0.65) a okuláru se zvětšením 24x, ačkoliv celkové zvětšení je 960x, je minimální vzdálenost rozlišení je pouze 0,42 μm. Pokud se použije olejové zrcadlo s 90násobným zvětšením (NA=1.25) a okulár s 9násobným zvětšením, ačkoliv celkové zvětšení je 810násobné, lze rozlišit vzdálenost 0,22 μm.
