Ako určiť zväčšenie okuláru a šošovky objektívu optického mikroskopu
Zväčšenie optického mikroskopu je súčinom zväčšenia šošovky objektívu a zväčšenia okuláru. Ak je napríklad šošovka objektívu 10× a okulár 10×, zväčšenie je 10×10=100.
Jedna šošovka objektívu:
1. Klasifikácia šošoviek objektívu:
Šošovku objektívu možno rozdeliť na šošovku suchého objektívu a šošovku objektívu s ponorením do kvapaliny podľa rôznych podmienok použitia; medzi nimi možno šošovky objektívu s kvapalinovou imerziou rozdeliť na šošovky objektívu s ponorením do vody a šošovky s olejovou imerziou (bežne používané zväčšenie je 90-100-krát).
Podľa rôznych zväčšení sa dá rozdeliť na šošovky objektívu s malým zväčšením (menej ako 10-krát), šošovky objektívu so stredným zväčšením (asi 20-krát) a šošovky objektívu s veľkým zväčšením (40-65-krát).
Podľa situácie korekcie aberácie sa delí na achromatickú šošovku objektívu (bežne používaná, šošovka objektívu, ktorá dokáže korigovať chromatickú aberáciu dvoch druhov farebného svetla v spektre) a apochromatickú šošovku objektívu (šošovku objektívu, ktorá môže korigovať chromatickú aberácia troch druhov farebného svetla v spektre, ktoré je drahé a málo používané).
2. Hlavné parametre šošovky objektívu:
Medzi hlavné parametre šošovky objektívu patria: zväčšenie, numerická apertúra a pracovná vzdialenosť.
① Zväčšenie označuje pomer veľkosti obrazu videného očami k veľkosti zodpovedajúceho preparátu. Vzťahuje sa skôr na pomer dĺžok ako na pomer plôch. Príklad: Faktor zväčšenia je 100×, čo sa vzťahuje na vzorku s dĺžkou 1 μm. Dĺžka zväčšeného obrazu je 100 μm. Ak sa počíta podľa plochy, zväčší sa 10,000-krát.
Celkové zväčšenie mikroskopu sa rovná súčinu zväčšení objektívu a okuláru.
②. Číselná apertúra sa tiež nazýva apertúrny pomer, skrátene NA alebo A. Je to hlavný parameter šošovky objektívu a kondenzoru a je priamo úmerný rozlíšeniu mikroskopu. Suché objektívy majú numerickú apertúru 0.05-0.95 a objektívy s olejovou imerziou (cédrový olej) majú numerickú apertúru 1,25.
③. Pracovná vzdialenosť sa vzťahuje na vzdialenosť od spodnej časti prednej šošovky šošovky objektívu k hornej časti krycieho skla preparátu, keď je pozorovaný preparát najčistejší. Pracovná vzdialenosť šošovky objektívu súvisí s ohniskovou vzdialenosťou šošovky objektívu. Čím dlhšia je ohnisková vzdialenosť šošovky objektívu, tým menšie je zväčšenie a tým dlhšia je jej pracovná vzdialenosť. Príklad: 10x šošovka objektívu je označená 10/0.25 a 160/0.17, kde 10 je zväčšenie šošovka objektívu; 0,25 je numerická apertúra; 160 je dĺžka tubusu objektívu (v mm); 0,17 je štandardná hrúbka krycieho skla (v mm) ). Efektívna pracovná vzdialenosť 10x šošovky objektívu je 6,5 mm a efektívna pracovná vzdialenosť 40x šošovky objektívu je 0,48 mm.
3. Funkciou šošovky objektívu je prvé zväčšenie preparátu a je to najdôležitejšia časť, ktorá určuje výkon mikroskopu – rozlíšenie.
Rozlíšenie sa tiež nazýva rozlíšenie alebo rozlišovacia schopnosť. Veľkosť rozlíšenia je vyjadrená hodnotou rozlišovacej vzdialenosti (minimálna vzdialenosť medzi dvoma bodmi objektu, ktorú je možné rozlíšiť). Vo fotopickej vzdialenosti (25 cm) môžu normálne ľudské oči jasne vidieť dva body objektu, ktoré sú od seba vzdialené 0.073 mm. Hodnota 0,073 mm je rozlišovacia vzdialenosť normálnych ľudských očí. Čím menšia je rozlišovacia vzdialenosť mikroskopu, tým vyššie je jeho rozlíšenie a tým lepší je jeho výkon.
Veľkosť rozlíšenia mikroskopu je určená rozlišovacou schopnosťou šošovky objektívu a rozlišovacia schopnosť šošovky objektívu je určená jej číselnou apertúrou a vlnovou dĺžkou osvetľovacieho svetla.
Pri použití bežnej metódy centrálneho osvetlenia (metóda fotopického osvetlenia, ktorá umožňuje svetlu prechádzať vzorkou rovnomerne) je rozlišovacia vzdialenosť mikroskopu d=0.61λ/NA
Vo vzorci d——rozlišovacia vzdialenosť šošovky objektívu v nm.
λ — vlnová dĺžka osvetlenia, jednotka nm.
NA - numerická apertúra šošovky objektívu
Napríklad numerická apertúra šošovky objektívu s olejovou imerziou je 1,25 a rozsah vlnových dĺžok viditeľného svetla je 400-700 nm. Ak je priemerná vlnová dĺžka 550 nm, potom d=270 nm, čo je približne polovica vlnovej dĺžky osvetľovacieho svetla. Vo všeobecnosti je hranica rozlíšenia mikroskopov osvetlených viditeľným svetlom 0,2 μm.
(2), okulár
Pretože je blízko očí pozorovateľa, nazýva sa aj okulár. Inštaluje sa na horný koniec tubusu objektívu.
1. Štruktúra okuláru
Okulár sa zvyčajne skladá z horných a spodných súprav šošoviek, horná šošovka sa nazýva očná šošovka a spodná šošovka sa nazýva zbiehavá šošovka alebo poľná šošovka. Medzi hornou a dolnou šošovkou alebo pod poľným zrkadlom je clona (jej veľkosť určuje veľkosť zorného poľa), pretože preparát je len zobrazovaný na povrchu clony, na túto clonu je možné nalepiť malý kúsok vlasu ako ukazovateľ na označenie cieľa určitej charakteristiky. Dá sa naň umiestniť aj okulárový mikrometer na meranie veľkosti pozorovaného preparátu.
Čím kratšia je dĺžka okuláru, tým väčšie je zväčšenie (pretože zväčšenie okuláru je nepriamo úmerné ohniskovej vzdialenosti okuláru).
2. Úloha okuláru
Ide o ďalšie zväčšenie jasne rozlíšeného skutočného obrazu, ktorý bol zväčšený šošovkou objektívu do takej miery, aby ho ľudské oko mohlo ľahko a jasne rozlíšiť. Zväčšenie bežne používaných okulárov je 5-16-krát.
3. Vzťah medzi okulárom a šošovkou objektívu
Jemná štruktúra, ktorá bola jasne rozlíšená šošovkou objektívu, ak nie je znovu zväčšená okulárom a nemôže dosiahnuť veľkosť, ktorú ľudské oko dokáže rozlíšiť, potom nebude jasná; ale jemná štruktúra, ktorú šošovka objektívu nedokáže rozlíšiť, hoci ju vysokovýkonný okulár znova zväčší, stále nie je jasná, takže okulár môže iba zväčšiť a nezlepší rozlíšenie mikroskopu. Niekedy aj keď šošovka objektívu dokáže rozlíšiť dva veľmi blízke body objektu, stále nie je možné jasne vidieť, pretože vzdialenosť medzi obrazmi týchto dvoch bodov objektu je menšia ako rozlišovacia vzdialenosť očí. Preto okulár a šošovka objektívu spolu nielen súvisia, ale sa aj obmedzujú.
