اصول نوری و عملکرد میکروسکوپ ها

اصول نوری و عملکرد میکروسکوپ ها

میکروسکوپ نوری سنتی از یک سیستم نوری و یک ساختار مکانیکی برای پشتیبانی از آنها تشکیل شده است. سیستم نوری شامل یک لنز شیئی، یک چشمی و یک لنز خازنی است که همگی لنزهای بزرگ‌نمایی پیچیده‌ای هستند که از انواع مختلف شیشه‌های نوری ساخته شده‌اند. عدسی عینی تصویر نمونه را بزرگ‌نمایی می‌کند، بزرگ‌نمایی آن M چیز را با فرمول زیر بزرگ‌نمایی می‌کند: M چیز=Δ ∕ f 'چیز، جایی که f' چیز فاصله کانونی عدسی شیئی است، Δ را می‌توان به عنوان فاصله درک کرد. بین عدسی شیئی و چشمی چشمی تصویر عدسی شیئی خواهد بود که مجدداً به یک تصویر خیالی در مقابل شخص 250 میلی متر برای مشاهده انسان بزرگ می شود، که اکثر مردم احساس می کنند **** موقعیت مشاهده، چشمی بزرگنمایی چشم M { {2}}/f'eye، f'eye چشمی فاصله کانونی است. بزرگنمایی کلی میکروسکوپ حاصل ضرب شی و چشمی است، یعنی M=M جسم * M چشمی=Δ * 250∕f'eye * f;object. دیده می شود، کاهش فاصله کانونی عدسی شیئی و چشمی باعث بزرگنمایی کل می شود، که میکروسکوپ می تواند ** و سایر میکروارگانیسم های کلید را ببیند، بلکه تفاوت بین آن و ذره بین معمولی را نیز دارد.

بنابراین، آیا می توان چشمی f'objective را بدون محدودیت به منظور افزایش بزرگنمایی کاهش داد تا بتوانیم اجسام ظریف تری را ببینیم؟ پاسخ منفی است! این به این دلیل است که ماهیت نور مورد استفاده برای تصویربرداری نوعی موج الکترومغناطیسی است و بنابراین در فرآیند انتشار ناگزیر پدیده‌های پراش و تداخل ایجاد می‌کند، همانطور که امواج مشاهده شده روزانه روی سطح آب هنگام برخورد با موانع می‌توانند گرد شوند. دو ستون امواج آب می توانند برای تقویت یا تضعیف یکدیگر به هم برسند. هنگامی که نور از یک جسم تابش نور نقطه ای شکل به سمت عدسی شیئی حرکت می کند، عدسی شیئی لبه مانع از انتشار نور، پراش و تداخل می شود، پس از اینکه عدسی شیئی دیگر نمی تواند در یک نقطه جمع شود، اما تشکیل یک اندازه مشخص از نقطه، همچنین یک سری از شدت حاشیه هاله ضعیف و به تدریج در حال کاهش وجود دارد، ما مرکز نقطه روشن را برای نقطه اوری، دو نقطه ساطع نور نزدیک به یک فاصله معین می نامیم. زمانی که دو نقطه با هم تداخل دارند تا زمانی که نتوان برای دو نقطه تایید کرد. رایلی معیاری را پیشنهاد کرد که وقتی فاصله مرکز دو نقطه برابر با شعاع نقطه هوایی است، می توان دو نقطه را از هم متمایز کرد، محاسبه کرد که فاصله بین دو نقطه ساطع نور e=0.61 به ∕n.sinA=0.61 به ∕NA، که در آن طول موج امواج نور، چشم انسان را می توان با طول موج امواج نوری در حدود 0 دریافت کرد.4-0 0.7 um، n برای نقطه تابش نور ضریب شکست متوسط، که در آن نقطه تابش نور در ضریب شکست نقطه ساطع نور قرار دارد. ضریب انکسار محیطی که در آن نقطه تابش نور، مانند هوا، n ≈ 1، در آب، n ≈ 1.33، و A برای نقطه تابش نور زاویه قاب عدسی شیئی از نیمه، NA به عنوان دیافراگم عددی لنز شیئی شناخته می شود. از فرمول فوق، عدسی شیئی می تواند فاصله بین دو نقطه را با طول موج نور و دیافراگم عددی محدودیت های چشم انسان تشخیص دهد، به دلیل بصری چشم انسان * طول موج تیز حدود 0. 5 um، و زاویه A بیشتر از 90 درجه نیست، sinA همیشه کمتر از 1 است، برای محیط انتقال نور موجود * ضریب شکست حدود 1.5 است، بنابراین مقدار e-value همیشه بیشتر از 0.2 um، این میکروسکوپ نوری است که می تواند * کوچکترین حد فاصله را تشخیص دهد. از طریق تصویربرداری بزرگ‌نمایی میکروسکوپ، اگر می‌خواهید بتوانید مقداری NA از وضوح عدسی شیئی فاصله نقطه جسم را به اندازه‌ای بزرگ کنید که توسط چشم انسان تشخیص داده شود، لازم است برای من بزرگ‌تر یا برابر با { {31}}.15mm، که در آن 0.15mm برای چشم انسان آزمایشی می‌تواند بین دو ریز شی قرار گرفته در جلوی چشم در فاصله 25{37}} میلی‌متری در فاصله بین * کوچک، تمایز قائل شود. بنابراین M بزرگتر یا مساوی (0.15 ∕ 0.61 به) NA ≈ 500N.A، برای انجام مشاهده برای اینکه مشاهده خیلی پر زحمت نباشد، M دو برابر شده کافی خواهد بود، یعنی 500N.A کمتر از یا مساوی M کمتر یا مساوی 1000N.A، یک انتخاب معقول از بزرگنمایی کل محدوده میکروسکوپ است، و پس از آن بزرگنمایی کل بی معنی است، زیرا دیافراگم عددی عدسی شیئی به * کوچک قابل تفکیک محدود شده است. فاصله برای افزایش بزرگنمایی تشخیص جزئیات اجسام کوچکتر غیرممکن بوده است.