Optična mikroskopija – razložene lastnosti optične leče in uklon vidne svetlobe
Od mikroskopa so ljudje videli drobne organizme in celice, ki jih še nikoli prej niso videli. Povečevalno steklo se je razvilo od najosnovnejše enojne leče do sestavljenega mikroskopa s kompleksno strukturo. Po več kot 100 letih nenehnih raziskav in izboljšav je struktura trenutnega optičnega mikroskopa razmeroma popolna, ločljivost pa je v bistvu blizu teoretične vrednosti. Zato se pogosto uporablja v medicini, biologiji, različnih znanstvenih raziskavah, poučevanju in proizvodnji, kot so materiali.
1. Značilnosti optičnih leč
1. Lom svetlobe V homogenem izotropnem mediju se svetloba širi premočrtno med dvema točkama. Pri prehodu skozi prozorne predmete z različnimi gostotami pride do loma. To je posledica dejstva, da svetloba v različnih medijih potuje z različnimi hitrostmi. Ko svetlobni žarki, ki niso pravokotni na površino prosojnega predmeta (na primer iz zraka), vstopijo v prosojen predmet (na primer steklo), bo svetloba spremenila smer na svojem vmesniku in tvorila lomni kot z normalo.
2. Delovanje steklene leče Leča je najosnovnejša in najpomembnejša optična komponenta optičnega sistema mikroskopa. Objektivi, okularji in kondenzorji so sestavljeni iz ene ali več leč. Glede na obliko jih lahko razdelimo v tri kategorije: konveksne leče, ravna zrcala in konkavne leče. Najpogosteje uporabljene kombinacije so konveksne leče in konkavne leče. Ko ploski svetlobni žarek prehaja skozi konveksno lečo, se zbliža in seka v eni točki, ki se imenuje "gorišče". Ravnina, ki poteka skozi gorišče in je pravokotna na optično os, se imenuje "goriščna ravnina". Obstajata dve žariščni točki, žariščna točka v prostoru predmeta se imenuje "goriščna točka objekta", goriščna ravnina tam pa se imenuje "goriščna ravnina predmeta"; nasprotno pa se žariščna točka v slikovnem prostoru imenuje "goriščna točka slike". Goriščna ravnina pri se imenuje "goriščna ravnina kvadrata slike". Ko svetloba prehaja skozi konkavno lečo, tvori pokončno navidezno sliko; ko gre skozi konveksno lečo, tvori obrnjeno pravo sliko. Realne slike se lahko prikažejo na zaslonu, virtualne pa ne.
3. Ključni dejavnik, ki vpliva na slikanje - aberacija Zaradi objektivnih pogojev lahko vsak optični sistem oblikuje teoretično idealno sliko, vendar obstoj različnih faznih razlik vpliva na kakovost slike.
2. Uklon vidne svetlobe
Majhna odprtina v optičnem instrumentu je enakovredna majhni okrogli luknji, skozi katero prehaja svetloba. Ker je intenzivnost perifernega svetlega obroča razmeroma nizka, ga je na splošno težko razločiti in identificirati s prostim očesom in je mogoče videti le osrednjo svetlo točko. Ključno je zmanjšati valovno dolžino vira svetlobe. Zato se bosta pri dveh majhnih predmetnih točkah, ki sta zelo blizu druga drugi, ustrezni dve Airyjevi točki med seboj prekrivali in celo slik obeh predmetnih točk ni mogoče razlikovati. Vidimo, da je ločljivost optičnih instrumentov omejena zaradi uklona svetlobe.
