Štirje optični principi mikroskopa
1. Lom in lomni količnik
Svetloba potuje premočrtno med dvema točkama v homogenem izotropnem mediju. Pri prehodu skozi prozorne predmete z različnimi gostotami pride do loma, ki je posledica različnih hitrosti širjenja svetlobe v različnih medijih. Ko svetloba, ki ni pravokotna na površino prosojnega predmeta, vstopi v prosojni predmet (kot je steklo) iz zraka, svetloba spremeni smer na svojem vmesniku in tvori lomni kot z normalo.
2. Zmogljivost objektiva
Leče so najosnovnejše optične komponente, ki sestavljajo optični sistem mikroskopa. Komponente, kot so leče objektiva, okularji in kondenzorji, so sestavljene iz ene ali več leč. Glede na obliko jih lahko razdelimo v dve kategoriji: konveksne leče (pozitivne leče) in konkavne leče (negativne leče). Ko svetlobni žarek, ki je vzporeden z optično osjo, prehaja skozi konveksno lečo in se seka v točki, se ta točka imenuje "goriščna točka", ravnina, ki poteka skozi presečišče in je pravokotna na optično os, pa se imenuje "gorišče" letalo". Obstajata dve žariščni točki, žariščna točka v prostoru objekta se imenuje "goriščna točka objekta", goriščna ravnina tam pa se imenuje "goriščna ravnina predmeta"; nasprotno pa se žariščna točka v prostoru slike imenuje "goriščna točka slike". Goriščna ravnina pri se imenuje "goriščna ravnina kvadrata slike". Ko svetloba preide skozi konkavno lečo, tvori pokončno navidezno sliko, medtem ko konveksna leča tvori pokončno realno podobo. Na zaslonu se lahko prikažejo prave slike, virtualne pa ne.
3. Ključni dejavniki, ki vplivajo na slikanje—aberacije
Zaradi objektivnih pogojev noben optični sistem ne more ustvariti teoretično idealne slike, obstoj različnih aberacij pa vpliva na kakovost slike. Spodaj so na kratko predstavljene različne aberacije.
1). Kromatska aberacija Kromatska aberacija je resna napaka pri slikanju leče, ki se pojavi, ko se kot vir svetlobe uporablja polikromatska svetloba, monokromatska svetloba pa ne povzroči kromatične aberacije. Bela svetloba je sestavljena iz sedmih vrst rdeče, oranžne, rumene, zelene, cian, modre in vijolične. Valovne dolžine različnih svetlob so različne, zato je različen tudi lomni količnik pri prehodu skozi lečo. Na ta način lahko točka na strani predmeta tvori barvno liso na strani slike. Glavna funkcija optičnega sistema je akromatizacija.
Kromatska aberacija na splošno vključuje kromatsko aberacijo položaja in kromatsko aberacijo povečave. Zaradi pozicijske kromatične aberacije je slika na katerem koli mestu zamegljena ali zamegljena. Zaradi kromatične aberacije povečave ima slika barvne robove.
2). Sferična aberacija Sferična aberacija je monokromatska aberacija točke na osi zaradi sferične površine leče. Posledica sferične aberacije je, da točka po slikanju ni več svetla točka, temveč svetla točka s svetlim robom na sredini, ki se postopoma zamegli, kar vpliva na kakovost slike.
Korekcija sferične aberacije se običajno odpravi s kombinacijo leč. Ker je sferična aberacija konveksnih in konkavnih leč nasprotna, lahko konveksne in konkavne leče iz različnih materialov zlepimo skupaj, da jih odpravimo. Pri starih tipih mikroskopov sferična aberacija leče objektiva ni popolnoma popravljena, zato jo je treba uskladiti z ustreznim kompenzacijskim okularjem, da dosežete korekcijski učinek. Na splošno je sferična aberacija novih mikroskopov popolnoma odpravljena z lečo objektiva.
3). Koma Koma je monokromatska aberacija točke zunaj osi. Ko je točka predmeta zunaj osi prikazana z žarkom z veliko zaslonko, oddani žarki prehajajo skozi lečo in se ne sekajo v eni točki, bo slika svetlobne točke v obliki vejice, ki je oblikovana kot komet, zato se imenuje "koma aberacija".
4). Astigmatizem je tudi monokromatska aberacija zunaj osi, ki vpliva na ostrino. Ko je vidno polje veliko, je predmetna točka na robu daleč stran od optične osi in žarek se močno nagne, kar povzroči astigmatizem po prehodu skozi lečo. Zaradi astigmatizma izvirna predmetna točka po slikanju postane dve ločeni in pravokotni kratki črti, po sintezi na ravnini idealne slike pa se oblikuje eliptična lisa. Astigmatizem odpravimo s kompleksnimi kombinacijami leč.
5). Ukrivljenost polja Ukrivljenost polja je znana tudi kot "ukrivljenost polja". Ko ima leča ukrivljenost polja, presečišče celotnega žarka ne sovpada z idealno točko slike. Čeprav je jasno točko slike mogoče dobiti na vsaki določeni točki, je celotna ravnina slike ukrivljena površina. Na ta način pri zrcalnem pregledu ni jasno vidna celotna slikovna površina, kar otežuje opazovanje in fotografiranje. Zato so objektivi raziskovalnih mikroskopov na splošno načrtni objektivi, ki so bili popravljeni glede na ukrivljenost polja.
6). Popačenje Vse zgoraj omenjene vrste aberacij, razen ukrivljenosti polja, vplivajo na ostrino slike. Popačenje je druga vrsta aberacije, pri kateri koncentričnost žarka ni ogrožena. Zato ostrina slike ni prizadeta, vendar se slika primerja z izvirnim predmetom, kar povzroči popačenje oblike.
