Principi di imaging (imaging geometrico) dei microscopi ottici
Solo quando l'angolo di apertura di un oggetto all'occhio umano non è inferiore a un certo valore, l'occhio nudo può distinguerne i dettagli. Questa quantità è chiamata risoluzione visiva ε. In condizioni ottimali, cioè quando l'illuminazione dell'oggetto è 50~70lx e il contrasto è ampio, può raggiungere 1'. Per facilitare l'osservazione, questa quantità viene generalmente aumentata a 2' e viene considerata la risoluzione media dell'oculare.
La dimensione dell'angolo di visione dell'oggetto è correlata alla lunghezza dell'oggetto e alla distanza dall'oggetto all'occhio. Esiste una formula y=Lε
La distanza L non può essere resa molto piccola poiché la capacità di adattamento degli occhi ha un certo limite. Soprattutto quando gli occhi lavorano vicino al limite della capacità di regolazione, la vista sarà estremamente affaticata. Per lo standard (vista frontale), la distanza di visione ottimale è 250mm (distanza di visione chiara). Ciò significa che senza strumenti gli occhi con una risoluzione visiva di ε=2' possono distinguere chiaramente i dettagli di oggetti con una dimensione di 0,15 mm.
Quando si osservano oggetti con un angolo di visione inferiore a 1', è necessario utilizzare uno strumento di ingrandimento. Lenti d'ingrandimento e microscopi vengono utilizzati per osservare oggetti posti vicino all'osservatore e che devono essere ingranditi.
(1) Il principio di imaging della lente d'ingrandimento
Una lente ottica in vetro o altri materiali trasparenti con una superficie curva può ingrandire gli oggetti trasformandoli in immagini. Il diagramma del percorso ottico è mostrato nella Figura 1. L'oggetto AB situato all'interno del fuoco F lato oggetto ha una dimensione di y ed è ingrandito in un'immagine virtuale A'B' di una dimensione di y'.
Ingrandimento della lente d'ingrandimento
Γ=250/f'
Dove 250--distanza di visione chiara, l'unità è mm
f'--lunghezza focale della lente d'ingrandimento, l'unità è mm
Il rapporto di ingrandimento si riferisce al rapporto tra l'angolo di campo dell'immagine di un oggetto osservato con una lente d'ingrandimento a una distanza di 250 mm e l'angolo di campo di un oggetto osservato senza lente d'ingrandimento.
(2) Principio di imaging del microscopio
Microscopi e lenti d'ingrandimento svolgono lo stesso ruolo, ovvero ingrandire piccoli oggetti vicini in un'immagine ingrandita affinché gli occhi umani possano osservarli. È solo che un microscopio può avere un ingrandimento maggiore di una lente d'ingrandimento.
Rappresentazione schematica di un oggetto ripreso al microscopio. Per comodità, la figura mostra la lente dell'obiettivo L1 e l'oculare L2 come un'unica lente. L'oggetto AB si trova davanti alla lente dell'obiettivo e la sua distanza dalla lente dell'obiettivo è maggiore della lunghezza focale della lente dell'obiettivo, ma inferiore al doppio della lunghezza focale della lente dell'obiettivo. Pertanto, dopo aver attraversato la lente dell'obiettivo, formerà inevitabilmente un'immagine reale ingrandita A'B' invertita. A'B' si trova sul fuoco dell'oggetto F2 dell'oculare o molto vicino a F2. Viene quindi ingrandito in un'immagine virtuale A''B'' attraverso l'oculare per l'osservazione visiva. La posizione dell'immagine virtuale A''B'' dipende dalla distanza tra F2 e A'B', che può essere all'infinito (quando A'B' si trova su F2) o alla distanza apparente dell'osservatore (quando A' B' è a destra del fuoco F2 nella figura). Gli oculari funzionano come una lente d'ingrandimento. L'unica differenza è che ciò che l'occhio vede attraverso l'oculare non è l'oggetto stesso, ma l'immagine dell'oggetto che è stata ingrandita una volta dalla lente dell'obiettivo.
