Microscopia ottica - Spiegazione delle proprietà delle lenti ottiche e della diffrazione della luce visibile
Dal microscopio, le persone hanno visto minuscoli organismi e cellule che non erano mai stati visti prima. La lente d'ingrandimento si è evoluta dalla lente singola più semplice al microscopio composto con una struttura complessa. Dopo oltre 100 anni di continua ricerca e miglioramento, la struttura dell'attuale microscopio ottico è relativamente completa e la risoluzione è sostanzialmente vicina al valore teorico. Pertanto, è ampiamente utilizzato in medicina, biologia, vari campi di ricerca scientifica, insegnamento e produzione come i materiali.
1. Caratteristiche della lente ottica
1. Rifrazione della luce In un mezzo isotropo omogeneo, la luce si propaga in linea retta tra due punti. Quando si attraversano oggetti trasparenti con densità diverse, si verifica la rifrazione. Ciò è dovuto al fatto che la luce viaggia a velocità diverse in mezzi diversi. Quando i raggi di luce che non sono perpendicolari alla superficie di un oggetto trasparente (come dall'aria) entrano in un oggetto trasparente (come il vetro), la luce cambierà direzione alla sua interfaccia e formerà un angolo di rifrazione con la normale.
2. Prestazioni della lente di vetro La lente è il componente ottico più basilare e più importante del sistema ottico del microscopio. Gli obiettivi, gli oculari e i condensatori sono tutti composti da lenti singole o multiple. In base alla loro forma si possono suddividere in tre categorie: lenti convesse, specchi piani e lenti concave. Le combinazioni più comunemente usate sono lenti convesse e lenti concave. Quando un raggio di luce piatta passa attraverso una lente convessa, convergerà e si intersecherà in un punto, chiamato "fuoco". Il piano passante per il fuoco e perpendicolare all'asse ottico si chiama "piano focale". Ci sono due punti focali, il punto focale nello spazio dell'oggetto è chiamato "punto focale dell'oggetto", e il piano focale lì è chiamato "piano focale dell'oggetto"; al contrario, il punto focale nello spazio dell'immagine è chiamato "punto focale dell'immagine". Il piano focale è chiamato "piano focale quadrato dell'immagine". Quando la luce passa attraverso una lente concava, forma un'immagine virtuale verticale; quando passa attraverso una lente convessa, forma un'immagine reale capovolta. Le immagini reali possono apparire sullo schermo, mentre le immagini virtuali no.
3. Il fattore chiave che influisce sull'immagine: l'aberrazione A causa delle condizioni oggettive, qualsiasi sistema ottico può formare un'immagine teoricamente ideale, ma l'esistenza di varie differenze di fase influisce sulla qualità dell'immagine.
2. Diffrazione della luce visibile
Una piccola apertura in uno strumento ottico equivale a un piccolo foro circolare attraverso il quale passa la luce. Poiché l'intensità dell'anello luminoso periferico è relativamente bassa, è generalmente difficile distinguerlo e identificarlo ad occhio nudo e si può vedere solo il punto luminoso centrale. La chiave è ridurre la lunghezza d'onda della sorgente di illuminazione. Pertanto, per due piccoli punti dell'oggetto che sono molto vicini tra loro, i due punti Airy corrispondenti si sovrapporranno e anche le immagini dei due punti dell'oggetto non possono essere distinte. Si può vedere che la risoluzione degli strumenti ottici è limitata a causa della diffrazione della luce.
