1. Микроскоп. Формула для увеличения
Оптическая система простейшего микроскопа состоит из двух линз: объектива и окуляра. Объектив - короткофокусная собирающая линза, окуляр - длиннофокусная.
Рассматриваемый предмет АВ помещается на расстоянии немного большем fоб, т.е. между фокусом и двойным фокусом. Действительное, увеличенное и перевернутое изображение А1В1оказывается на расстоянии немного меньшемfок от окуляра; оно рассматривается в окуляр, как в лупу. В результате получается мнимое, увеличенное и перевернутое (относительно предмета) изображение А2В2, находящееся от окуляра на расстоянииL(расстоянии наилучшего зрения). Расстояниеl между “внутренними” фокусами объектива и окуляра называется оптической длиной тубуса микроскопа (обычноl = 16 см).
Найдем увеличения объектива и окуляра.
где f - фокусное расстояние всей системы, равноеf=fобfок / l.
Итак, увеличение окуляра равняется отношению расстояния наилучшего зрения к фокусному расстоянию линзы. Окуляр может дать увеличение до 20-25 раз. Увеличение микроскопа равняется отношению произведения оптической длины тубуса на расстояние наилучшего зрения к произведению фокусных расстояний объектива и окуляра.
Увеличение, даваемое микроскопом, может быть сделано значительным. Так, например, при fоб= 2 мм,fок = 15 мм,l= 160 мм имеетf = 0,19 мм иКм = 1330. Впрочем, предел полезному увеличению, даваемому микроскопом, кладут дифракционные явления, и поэтому приведенный расчет имеет лишь ориентировочное значение.
2. Разрешающая способность. Значение апертурного угла. Формула для предела разрешения.
Предел разрешения- это такое наименьшее расстояние между двумя точками предмета, когда эти точки различимы, т.е. воспринимаются в микроскопе как две точки.
Свойство оптической системы давать раздельное изображение двух близко расположенных светящихся (или освещенных) точек называют разрешающей способностью системы. Это есть величина, обратная пределу разрешения. Разрешающая способность микроскопа обусловлена волновыми свойствами света, поэтому выражение для предела разрешения можно получить, учитывая дифракционные явления.
Предел разрешения микроскопа Zпри нормальном падении света на предмет:
Z = / sin( /2), (1)
и при наклонном освещении:
Z= / 2sin( /2), (1а)
где - апертурный угол
.
3. Ультрафиолетовый микроскоп
Как видно из формулы (1), один из способов уменьшения предела разрешения микроскопа - использование света с меньшей длиной волны. В связи с этим применяют ультрафиолетовый микроскоп, в котором микрообъекты исследуются в ультрафиолетовых лучах. Принципиальная схема оптическая такого микроскопа аналогична схемам обычного микроскопа. Основное отличие заключается, во-первых, в использовании оптических устройств, прозрачных для УФ света, и, во-вторых, в особенности получения изображения. Т.к. глаз непосредственно не воспринимает этого излучения, то употребляются фотопластинки, люминесцентные экраны или электронно-оптические преобразователи.