Jaké je zvětšení okuláru a čočky objektivu optického mikroskopu?
Optická soustava mikroskopu se skládá především ze čtyř částí: čočky objektivu, okuláru, zrcátka a kondenzoru. V širokém slova smyslu zahrnuje také světelné zdroje, filtry, krycí sklíčka a diapozitivy.
Zvětšení optického mikroskopu je součinem zvětšení čočky objektivu a zvětšení okuláru. Pokud je například čočka objektivu 10× a okulár 10×, je zvětšení 10×10=100.
(1) Objektiv
Čočka objektivu je nejdůležitější částí, která určuje výkon mikroskopu. Je instalován na konvertoru čočky objektivu a je blízko objektu, který má být pozorován, proto se nazývá čočka objektivu nebo čočka objektivu.
Zvětšení čočky objektivu je úměrné její délce. Čím větší je zvětšení čočky objektivu, tím delší je čočka objektivu.
Optický mikroskop (zkráceně OM) je optický přístroj, který využívá optické principy ke zvětšení a zobrazení drobných objektů, které lidské oko nedokáže rozlišit, aby lidé mohli extrahovat informace o mikrostruktuře.
1. Klasifikace čoček objektivu
Čočku objektivu lze rozdělit na suchou čočku objektivu a čočku s kapalinovou imerzí podle různých podmínek použití; mezi nimi lze čočky objektivu s kapalinovou imerzí rozdělit na čočky s vodní imerzí a čočky s olejovou imerzí (běžně používané zvětšení je 90-100krát).
Podle různých zvětšení je lze rozdělit na čočky s malým zvětšením (méně než 10krát), čočky se středním zvětšením (asi 20krát) a čočky s velkým zvětšením (40-65krát).
Podle situace korekce aberace se dělí na achromatické čočky objektivu (běžně používané, čočky objektivu, které mohou korigovat chromatickou aberaci dvou druhů barevného světla ve spektru) a apochromatické čočky objektivu (čočky objektivu, které mohou korigovat chromatické aberace tří druhů barevného světla ve spektru, což je drahé a málo používané).
2. Hlavní parametry čočky objektivu:
Mezi hlavní parametry čočky objektivu patří: zvětšení, numerická apertura a pracovní vzdálenost.
① Zvětšení se týká poměru velikosti obrazu viděného očima k velikosti odpovídajícího vzorku. Vztahuje se spíše k poměru délek než k poměru ploch. Příklad: Faktor zvětšení je 100×, což se vztahuje na preparát o délce 1 μm. Délka zvětšeného obrazu je 100 μm. Pokud se počítá podle plochy, zvětší se 10,000krát.
Celkové zvětšení mikroskopu se rovná součinu zvětšení objektivu a okuláru.
②. Číselná apertura se také nazývá aperturní poměr, zkráceně NA nebo A. Je to hlavní parametr objektivu a kondenzoru a je přímo úměrný rozlišení mikroskopu. Suché objektivy mají numerickou aperturu 0.05-0.95 a objektivy s olejovou imerzí (cedrový olej) mají numerickou aperturu 1,25.
③. Pracovní vzdálenost je vzdálenost od spodní části přední čočky objektivu k horní části krycího skla preparátu, kdy je pozorovaný preparát nejčistší. Pracovní vzdálenost čočky objektivu souvisí s ohniskovou vzdáleností čočky objektivu. Čím delší je ohnisková vzdálenost čočky objektivu, tím menší je zvětšení a delší pracovní vzdálenost. Příklad: 10x čočka objektivu je označena 10/0.25 a 160/0.17, kde 10 je zvětšení čočka objektivu; 0,25 je numerická apertura; 160 je délka tubusu objektivu (v mm); 0,17 je standardní tloušťka krycího skla (v mm) ). Efektivní pracovní vzdálenost čočky objektivu 10x je 6,5 mm a efektivní pracovní vzdálenost čočky objektivu 40x je 0,48 mm. 3. Funkcí čočky objektivu je poprvé zvětšit preparát. Je to nejdůležitější část, která určuje výkon mikroskopu — — rozlišení.
Rozlišení se také nazývá rozlišení nebo rozlišovací schopnost. Velikost rozlišení je vyjádřena hodnotou rozlišovací vzdálenosti (minimální vzdálenost mezi dvěma body objektu, kterou lze rozlišit). Ve fotopické vzdálenosti (25 cm) mohou normální lidské oči jasně vidět dva body objektu, které jsou od sebe 0.073 mm. Hodnota 0,073 mm je rozlišovací vzdálenost normálních lidských očí. Čím menší je rozlišovací vzdálenost mikroskopu, tím vyšší je jeho rozlišení a tím lepší je jeho výkon.
Velikost rozlišení mikroskopu je určena rozlišovací schopností čočky objektivu a rozlišovací schopnost čočky objektivu je určena její numerickou aperturou a vlnovou délkou osvětlovacího světla.
Při použití běžné metody centrálního osvětlení (metoda fotopického osvětlení, která umožňuje, aby světlo procházelo preparátem rovnoměrně), je rozlišovací vzdálenost mikroskopu d=0.61λ/NA
Ve vzorci d——rozlišovací vzdálenost čočky objektivu v nm.
λ — vlnová délka osvětlení, jednotka nm.
NA - numerická apertura objektivu
Například numerická apertura čočky objektivu s olejovou imerzí je 1,25 a rozsah vlnových délek viditelného světla je 400-700nm. Pokud je průměrná vlnová délka 550 nm, pak d=270 nm, což je přibližně polovina vlnové délky osvětlovacího světla. Obecně je hranice rozlišení mikroskopů osvětlených viditelným světlem 0,2 μm.
(2), okulár
Protože je blízko očí pozorovatele, nazývá se také okulár. Instaluje se na horní konec tubusu objektivu.
1. Struktura okuláru
Obvykle se okulár skládá z horní a spodní sady čoček, horní čočka se nazývá oční čočka a spodní čočka se nazývá konvergující čočka nebo polní čočka. Mezi horní a spodní čočkou nebo pod polním zrcadlem je clona (její velikost určuje velikost zorného pole), protože preparát je pouze zobrazen na ploše clony, lze na tuto clonu nalepit malý kousek vlasu jako ukazatel k označení cíle určité charakteristiky. Lze na něj umístit i okulárový mikrometr pro měření velikosti pozorovaného preparátu.
Čím kratší je délka okuláru, tím větší je zvětšení (protože zvětšení okuláru je nepřímo úměrné ohniskové vzdálenosti okuláru).
2. Role okuláru
Slouží k dalšímu zvětšení jasně rozlišeného skutečného obrazu, který byl zvětšen čočkou objektivu do té míry, aby jej lidské oko mohlo snadno a jasně rozlišit.
Zvětšení běžně používaných okulárů je 5-16krát.
3. Vztah mezi okulárem a čočkou objektivu
Jemná struktura, která byla jasně rozlišena čočkou objektivu, pokud není znovu zvětšena okulárem a nemůže dosáhnout velikosti, kterou lidské oko dokáže rozlišit, pak nebude jasná; ale jemná struktura, kterou čočka objektivu nedokáže rozlišit, ačkoli je znovu zvětšena vysoce výkonným okulárem, stále není jasná, takže okulár může pouze zvětšovat a nezlepší rozlišení mikroskopu. Někdy, přestože čočka objektivu dokáže rozlišit dva velmi blízké body objektu, je stále nemožné vidět jasně, protože vzdálenost mezi obrazy těchto dvou bodů objektu je menší než rozlišovací vzdálenost očí. Okulár a čočka objektivu tedy spolu nejen souvisí, ale také se omezují.
