اصول تصویربرداری (تصویربرداری هندسی) میکروسکوپ های نوری

اصول تصویربرداری (تصویربرداری هندسی) میکروسکوپ های نوری

تنها زمانی که زاویه باز شدن یک جسم به چشم انسان کمتر از مقدار مشخصی نباشد، چشم غیرمسلح می تواند جزئیات آن را تشخیص دهد. این کمیت وضوح تصویری ε نامیده می شود. در شرایط بهینه، یعنی زمانی که نور جسم 50~70lx باشد و کنتراست زیاد باشد، می تواند به 1' برسد. برای مشاهده آسان تر، این مقدار به طور کلی به 2 افزایش می یابد، و این به عنوان وضوح متوسط ​​چشمی در نظر گرفته می شود.

اندازه زاویه دید جسم به طول جسم و فاصله جسم تا چشم بستگی دارد. یک فرمول y=LE وجود دارد

فاصله L را نمی توان خیلی کوچک کرد زیرا توانایی تنظیم چشم ها محدودیت خاصی دارد. به خصوص هنگامی که چشم ها نزدیک به محدوده محدودیت توانایی تنظیم کار می کنند، بینایی به شدت خسته می شود. برای استاندارد (نمای چهره)، فاصله دید مطلوب 250 میلی‌متر (فاصله دید واضح) است. این بدان معناست که بدون ابزار، چشم هایی با وضوح بصری ε=2' می توانند جزئیات اجسام با اندازه 0.15 میلی متر را به وضوح تشخیص دهند.

هنگام مشاهده اجسام با زاویه دید کمتر از 1، باید از ابزار بزرگنمایی استفاده شود. ذره بین و میکروسکوپ برای مشاهده اجسامی که نزدیک به ناظر قرار می گیرند و باید بزرگنمایی شوند استفاده می شود.

(1) اصل تصویربرداری ذره بین
یک لنز نوری ساخته شده از شیشه یا سایر مواد شفاف با سطح منحنی می تواند اجسام را در تصاویر بزرگنمایی کند. نمودار مسیر نوری در شکل 1 نشان داده شده است. جسم AB که در فوکوس سمت شی F قرار دارد، اندازه y دارد و به یک تصویر مجازی A'B' به اندازه y' بزرگ شده است.

بزرگنمایی ذره بین

Γ=250/f'

جایی که 250--فاصله دید واضح، واحد میلی متر است

f'--فاصله کانونی ذره بین، واحد میلی متر است

نسبت بزرگنمایی به نسبت زاویه دید یک تصویر جسم مشاهده شده با ذره بین در فاصله 250 میلی متری به زاویه دید یک جسم مشاهده شده بدون ذره بین اشاره دارد.

(2) اصل تصویربرداری میکروسکوپ
میکروسکوپ‌ها و ذره‌بین‌ها همین نقش را بازی می‌کنند، یعنی بزرگ کردن اجسام کوچک نزدیک به یک تصویر بزرگ‌نمایی شده برای چشم انسان. فقط یک میکروسکوپ می تواند بزرگنمایی بالاتری از ذره بین داشته باشد.

نمودار شماتیک یک جسم در حال تصویربرداری توسط میکروسکوپ. برای راحتی، شکل عدسی شیئی L1 و چشمی L2 را به صورت یک عدسی نشان می دهد. جسم AB در مقابل عدسی شیئی قرار دارد و فاصله آن از عدسی شیئی بیشتر از فاصله کانونی عدسی شیئی است اما کمتر از دو برابر فاصله کانونی عدسی شیئی است. بنابراین، پس از عبور از عدسی شیئی، ناگزیر یک تصویر واقعی بزرگنمایی شده معکوس A'B' را تشکیل می دهد. A'B' در کانون جسم F2 چشمی یا بسیار نزدیک به F2 قرار دارد. سپس از طریق چشمی برای مشاهده توسط چشم به تصویر مجازی A''B'' بزرگنمایی می شود. موقعیت تصویر مجازی A''B'' بستگی به فاصله بین F2 و A'B دارد، که می تواند در بی نهایت (زمانی که A'B در F2 قرار دارد) یا در فاصله ظاهری ناظر (وقتی A') باشد. B در سمت راست فوکوس F2 در شکل است). چشمی ها مانند یک ذره بین عمل می کنند. تنها تفاوت این است که آنچه چشم از طریق چشمی می بیند خود جسم نیست، بلکه تصویر جسم است که یک بار توسط عدسی شیئی بزرگ شده است.