Оптические методы исследования и воздействие излучением оптического диапазона на биологические объекты. Элементы физики атомов и молекул.

1 минута

Введение

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.

Вопрос 1. 18 минут Микроскоп. Формула для увеличения

Оптическая система простейшего микроскопа состоит из двух линз: объектива и окуляра. Объектив - короткофокусная собирающая линза, окуляр - длиннофокусная.

В₂

А₂

Рассматриваемый предмет АВ помещается на расстоянии немного большем f_об, т.е. между фокусом и двойным фокусом. Действительное, увеличенное и перевернутое изображение А₁ В₁ оказывается на расстоянии немного меньшем f_ок от окуляра; оно рассматривается в окуляр, как в лупу. В результате получается мнимое, увеличенное и перевернутое (относительно предмета) изображение А₂В₂, находящееся от окуляра на расстоянии L (расстоянии наилучшего зрения). Расстояние l между “внутренними” фокусами объектива и окуляра называется оптической длиной тубуса микроскопа (обычно l = 16 см).

Найдем увеличения объектива и окуляра.

где f - фокусное расстояние всей системы, равное f=f_обf_ок / 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 f_об = 2 мм, f_ок = 15 мм, l = 160 мм имеет f = 0,19 мм и Км = 1330. Впрочем, предел полезному увеличению, даваемому микроскопом, кладут дифракционные явления, и поэтому приведенный расчет имеет лишь ориентировочное значение.

Вопрос 2. 14 минут

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.

Дифракционная теория разрешающей способности микроскопа разрабатывалась Э.Аббе, а затем Л.И.Мандельштамом и Д.С.Рож-дественским.

Аббе, взяв в качестве предмета дифракционную решетку, показал, что предел разрешения равен периоду решетки Z = d. Используя формулу дифракционной решетки d= / sin, получим

Z = / sin( /2)

при перпендикулярном падении света на предмет и

Z = / 2sin( /2) (1)

(при наклонном освещении), где u - апертурный угол - половина угла, образованного крайними лучами, попадающими в изображение от одной точки предмета.

Предел разрешения числено равен отношению длины волны света к удвоенному синусу апертурного угла объектива.