29. Что такое угловая апертура объектива?

Угловая апертура - угол оптической системы между крайними лучами конического светового пучка, входящего в систему.

Апертура объектива — диаметр D светового пучка на входе в объектив и целиком проходящего через его апертурную диафрагму.

30. Дайте формулу для определения числовой апертуры объектива

Величину называют числовой апертурой объектива. Обычно числовую апертуру, имеющую вид десятичной дроби выбивают на оправе объектива непосредственно под коэффициентом его увеличения. Жидкость призванную увеличить числовую апертуру называют иммерсионной или на жаргоне микроскопистов – иммерсией.

31. Напишите формулу для разрешающей способности микроскопа по Аббе 

Одной из важнейших характеристик микроскопа является его разрешающая способность. Согласно дифракционной теории Аббе, линейный предел разрешения микроскопа, то есть минимальное расстояние между точками предмета, которые изображаются как раздельные, зависит от длины волны и числовой апертуры микроскопа:

.

(6.11)

    

Из выражения (6.11) следует, что повысить разрешающую способность микроскопа можно двумя способами: либо увеличивая апертуру объектива, либо уменьшая длину волны света, освещающего препарат.

.

32. Что будет видно в микроскоп, если нулевой максимум дифракционной картины по Аббе закрыть наглухо?

Если препарат не окрашивается и не обладает двупреломлением, то его, тем не менее, можно контрастировать и сделать наблюдаемым. С этой целью следует перекрыть центральный (нулевой) дифракционный максимум. В результате освещенное поле в плоскости изображения исчезнет, и останутся только светлые контуры деталей отклоняющих свет от прямолинейного направления. Такой микроскоп называют темнополевым. Темнополевые микроскопы в настоящее время используются редко.

33. Что увидит наблюдатель в микроскоп если у дифракционной картины по Аббе закрыть все четные максимумы?

Еще большего искажения изображения можно добиться, закрывая все четные или нечетные максимумы в фокальной плоскости микроскопа. Предположим, что закрыт первый, третий, пятый и т. д. максимумы. При этом картина, полученная в плоскости изображения, будет воспроизводить объект, который формировал бы дифракционные максимумы в местах, соответствующих четным максимумам. Очевидно, что таким объектом будет решетка с существенно меньшим периодом. Иначе говоря, в этом случае мы увидим рисунок несуществующих штрихов. Из сказанного понятно, что в микроскопии высокого разрешения, даже пылинки, попадающие в микроскоп, могут вызвать появление артефактов.

34. Опишите принцип работы ультрамикроскопа.

Принцип его работы поясняет рис. 16.

Рис. 16

Пучок света попадает на кювету, содержащую коллоидные частицы и испытывает дифракцию на них. При малых размерах коллоидных частиц углы дифракции оказываются значительными и попадают в аппертурный угол даже объектива с малой разрешающей способностью. Поскольку частицы мелкие, в объектив попадает только один дифракционный максимум. Он-то и формирует изображение, рассматриваемое в микроскоп. В результате увидеть частицу, вызывающую дифракцию, в том смысле, в котором мы применяем этот термин в обыденной жизни, невозможно. Однако, сам факт существования частицы будет обнаружен. Частица, формирующая только первый дифракционный максимум видна в таком ультрамикроскопе как светящаяся точка, не имеющая определенной формы или размера.