I quattro principi ottici dei microscopi
1, Rifrazione e indice di rifrazione
La luce si propaga in linea retta tra due punti in un mezzo isotropo omogeneo. Quando si attraversano oggetti trasparenti di diversa densità, la rifrazione avviene a causa delle diverse velocità di propagazione della luce nei diversi mezzi. Quando i raggi luminosi che non sono perpendicolari alla superficie di un oggetto trasparente (come il vetro) vengono emessi dall'aria, la direzione dei raggi luminosi cambia alla sua interfaccia e forma un angolo di rifrazione con la normale.
2, Prestazioni degli obiettivi
Le lenti sono i componenti ottici più basilari che costituiscono il sistema ottico di un microscopio. I componenti dell'obiettivo, dell'oculare e del condensatore sono tutti composti da una lente singola o multipla. In base alla loro diversa forma si possono dividere in due categorie: lenti convesse (lenti positive) e lenti concave (lenti negative). Quando un raggio di luce parallelo all'asse ottico si interseca in un punto attraverso una lente convessa, questo punto è chiamato piano focale, e il piano che passa attraverso l'intersezione e perpendicolare all'asse ottico è chiamato piano focale. Ci sono due punti focali, il punto focale nello spazio dell'oggetto è chiamato "punto focale dell'oggetto" e il piano focale in quel punto è chiamato "piano focale dell'oggetto"; Al contrario, il punto focale nello spazio dell'immagine è chiamato "punto focale dell'immagine", e il piano focale in quel punto è chiamato "piano focale dell'immagine". Dopo essere passata attraverso una lente concava, la luce forma un'immagine virtuale verticale, mentre una lente convessa forma un'immagine reale verticale. Le immagini reali possono essere visualizzate sullo schermo, mentre le immagini virtuali no.
3, Il fattore chiave che influenza l'imaging: l'aberrazione
A causa delle condizioni oggettive, nessun sistema ottico può generare immagini teoricamente ideali e la presenza di varie aberrazioni influisce sulla qualità dell'immagine. Di seguito è riportata una breve introduzione alle varie aberrazioni.
1. La differenza di colore è un grave difetto nell'imaging dell'obiettivo, che si verifica quando vengono utilizzati più colori di luce come sorgenti luminose e la luce monocromatica non produce differenza di colore. La luce bianca è composta da sette tipi: rossa, arancione, gialla, verde, blu, blu e viola. Le lunghezze d'onda di ciascun tipo di luce sono diverse, quindi anche l'indice di rifrazione quando passa attraverso una lente è diverso. In questo modo un punto sul lato dell'oggetto può formare una macchia di colore sul lato dell'immagine. La funzione principale dei sistemi ottici è eliminare l'aberrazione cromatica.
La differenza di colore generalmente include la differenza di colore posizionale e la differenza di colore di ingrandimento. La differenza di colore posizionale fa sì che l'immagine presenti macchie o aloni quando osservata in qualsiasi posizione, rendendo l'immagine sfocata. E l'aberrazione cromatica dell'ingrandimento fa sì che l'immagine abbia bordi colorati.
2. L'aberrazione sferica si riferisce all'aberrazione monocromatica dei punti sull'asse, causata dalla superficie sferica della lente. Il risultato dell'aberrazione sferica è che dopo aver ripreso l'immagine di un punto, questo non è più un punto luminoso, ma un punto luminoso con bordi centrali gradualmente sfocati, il che influisce sulla qualità dell'immagine.
La correzione dell'aberrazione sferica viene spesso ottenuta utilizzando combinazioni di lenti. Poiché l'aberrazione sferica delle lenti convesse e concave è opposta, è possibile selezionare e incollare insieme diversi materiali delle lenti convesse e concave per eliminarla. L'aberrazione sferica della lente dell'obiettivo nel vecchio modello di microscopio non era completamente corretta e dovrebbe essere abbinata all'oculare di compensazione corrispondente per ottenere l'effetto di correzione. L'aberrazione sferica dei nuovi microscopi generali è completamente eliminata dalla lente dell'obiettivo.
3. Huixia Huixia appartiene all'aberrazione monocromatica dei punti fuori asse. Quando si riprende l'immagine di un oggetto fuori asse con un raggio ad ampia apertura, il raggio emesso passa attraverso la lente e non si interseca più in un punto. L'immagine di un punto luce formerà una forma puntinata, somigliante ad una cometa, da qui il nome "chioma".
4. L'astigmatismo è anche un'aberrazione monocromatica fuori asse che influisce sulla chiarezza. Quando il campo visivo è ampio, i punti dell'oggetto sul bordo sono lontani dall'asse ottico e il raggio si inclina troppo, causando astigmatismo dopo aver attraversato la lente. L'astigmatismo fa sì che il punto dell'oggetto originale diventi due brevi linee separate e perpendicolari dopo l'imaging, che vengono combinate sul piano dell'immagine ideale per formare un punto ellittico. L'astigmatismo viene eliminato attraverso complesse combinazioni di lenti.
5. Curvatura del campo, nota anche come "curvatura del campo dell'immagine". Quando è presente una curvatura di campo nella lente, il punto di intersezione dell'intero fascio non coincide con il punto ideale dell'immagine. Sebbene sia possibile ottenere immagini nitide in ogni punto specifico, l'intero piano dell'immagine è una superficie curva. Ciò rende difficile vedere chiaramente l'intera superficie dell'immagine durante l'esame al microscopio, rendendo difficile l'osservazione e la fotografia. Pertanto, gli obiettivi utilizzati per lo studio dei microscopi sono generalmente obiettivi a campo piatto, che hanno già corretto la curvatura del campo.
6. Le varie aberrazioni menzionate in precedenza, ad eccezione della distorsione del campo, influiscono tutte sulla chiarezza dell'immagine. La distorsione è un altro tipo di aberrazione in cui la concentricità del raggio non è compromessa. Pertanto, non influisce sulla chiarezza dell'immagine, ma provoca una distorsione della forma rispetto all'oggetto originale.
