1.4.2 Недостатки оптической системы глаза.

Оптической системе глаза свойственны некоторые недостатки. Близорукость (миопия): ее причиной является удлиненная форма глазного яблока, реже – высокая преломляющая способность сред глаза, в частности, хрусталика. При этом четкое изображение удаленного предмета получается впереди сетчатки. Устраняют близорукость рассеивающими выпукло - вогнутыми линзами (рис.1.13 а, б).

а б

Рис.1.13

Дальнозоркость (гиперметропия) обусловлена либо укороченной формой глазного яблока, либо недостаточной преломляющей способностью хрусталика. В результате изображение удаленного предмета получается позади сетчатки (рис.1.14 а, б).

а б

Рис.1.14

Устраняют дальнозоркость с помощью собирающих вогнуто-выпуклых линз. Реже встречается астигматизм.

Астигматизм обусловлен неравномерным преломлением в различных меридианных плоскостях глаза. Это происходит при нарушении правильности сферической формы наружной поверхности роговицы. Астигматизм исправляется с помощью очков с цилиндрическими линзами.

1.5 Оптический микроскоп.

1.5.1 Ход лучей в микроскопе.

Размер изображения на сетчатке глаза определяется углом зрения. Микроскоп позволяет увеличить угол зрения и соответственно различить мелкие детали предмета. Простейший микроскоп состоит из двух собирающих линз: короткофокусной – объектива (Об) и длиннофокусной – окуляра (Ок). На рис.1.15 показан ход лучей в микроскопе для получения изображения предмета АВ.

Рис.1.15

Предмет АВ помещают чуть дальше переднего фокуса объектива F₁ , который дает действительное, обратное и увеличенное изображение предмета А'В'. Это промежуточное изображение попадает между окуляром и его передним фокусом F₂. Оно является предметом для окуляра и дальнейшее построение аналогично построению изображения в объективе. Окончательное изображение А''В'' получается мнимым, увеличенным и обратным относительно самого предмета АВ. Оно располагается перед объективом на расстоянии наилучшего зрения S ≈ 25см от фокуса F₂' окуляра. Окуляр и объектив размещены на концах цилиндрической трубки – тубуса. Расстояние между внутренними фокусами объектива и окуляра называется оптической длиной тубуса. L. Обычно она составляет (150 ÷200) мм. Чаще используется стандартное значение L = 160мм. Наводка на резкость осуществляется перемещением тубуса относительно препарата.

1.5.2 Увеличение микроскоп. Разрешающая способность, предел разрешении. Полезное увеличение.

Увеличение микроскопа Г определяется по формуле:

(1.5)

Увеличение микроскопа не бесконечно т.к. оно ограничено дифракционными явлениями.

Микроскоп характеризуется разрешающей способностью и пределом разрешения. Разрешающая способность – это способность микроскопа давать раздельное изображение мелких деталей объекта. Предел разрешения – это наименьшее расстояние между двумя ближайшими точками предмета, которые в микроскоп видны раздельно. Предел разрешения и разрешающая способность связаны между собой обратной зависимостью: чем меньше предел разрешения, тем больше разрешающая способность микроскопа, тем лучше микроскоп. Предел разрешения для оптического микроскопа определяется по формуле

, (1.6)

где λ – длина волны света, в котором ведется наблюдение, n- показатель преломления среды, окружающей препарат. Для уменьшения предела разрешения в микроскопии очень часто используют жидкие среды, называемые иммерсионными, с показателем преломления >1 (напр., кедровое масло с n = 1,515). θ – апертурный угол объектива, равный половине угла, образованного лучами, идущими от препарата к краям объектива. Апертурный угол играет большую роль в достижении высокой разрешающей способности микроскопа. Величину А = sinθ для сухого или А_n = n sinθ для иммерсионного объектива называют числовой апертурой. Понятно, что для иммерсионного микроскопа числовая апертура больше, а, следовательно, выше разрешающая способность при данном апертурном угле. Объективы хороших микроскопов имеют апертурный угол равный 70⁰.

Увеличение микроскопа имеет смысл повышать, пока с его ростом можно различать все больше деталей в структуре исследуемого объекта. В связи с этим вводят понятие полезного увеличения Г_пол.

, (1.7)

где z_гл – предел разрешения глаза, равный примерно 70 мкм;

z_м – предел разрешения оптического микроскопа, равный (0,2 – 0,3) мкм.

Увеличение называется полезным потому, что при нем глаз различает все детали объекта, разрешаемые микроскопом. Практически увеличение достигает значений 800 ÷ 1000, при этом обеспечивается предельная разрешающая способность.

Дальнейшее повышение разрешающей способности оптического микроскопа достигается уменьшением длины волны света, с помощью которого производится исследование, а именно использованием УФ-излучения. Для этого применяются специальные микроскопы с кварцевой оптикой.