Экзаменационный билет № 3

1. Электронная микроскопия. Разрешающая способность и абберация линз. Дифракционный предел разрешения. Сферическая и хроматическая абберация.

Электронная микроскопия позволяет с помощью электронного микроскопа исследовать микроструктуру тел при увеличениях до многих сотен тысяч раз (вплоть до атомно-молекулярного уровня), изучить их локальный состав и локализованные на поверхностях или в микрообъёмах тел электрические и магнитные поля (микрополя). Кроме этого, электронная микроскопия - это самостоятельное научное течение, направленное на:

- усовершенствование и разработку новых электронных микроскопов и других корпускулярных микроскопов (например, протонного микроскопа) и приставок к ним;

- разработку методик препарирования образцов, исследуемых в электронных микроскопах;

- изучение механизмов формирования электроннооптических изображений;

- разработку способов анализа разнообразной информации (не только изображений), получаемой с помощью электронных микроскопов.

Способность линзы создавать раздельные изображения двух близких друг к другу точечных объектов называется разрешающей способностью или разрешающей силой линзы. Чем ближе находятся друг другу два изображения, оставаясь различимыми (т.е. не сливаясь в одно пятно), тем выше разрешающая способность линзы.

Существует два главных фактора, ограничивающих разрешающую способность линзы. Первый из них аберрации линзы. Как мы уже знаем, вследствие сферических и других аберраций изображением точечного объекта будет не точка, а крохотное пятнышко. Тщательно подбирая комбинации линз, можно существенно уменьшить аберрации, но полностью исключить их невозможно. Второй фактор, ограничивающий разрешающую способность , - это дифракция, которую нельзя исправить, так как она является естественным следствием волновой природы света.

Аберра́ция оптической системы — ошибка или погрешность изображения в оптической системе, вызываемая отклонением луча от того направления, по которому он должен был бы идти в идеальной оптической системе. Аберрацию характеризуют различного вида нарушения гомоцентричности в структуре пучков лучей, выходящих из оптической системы.

Дифракционная аберрация обусловлена волновой природой света, и следовательно — носит фундаментальный характер, и поэтому принципиально не устранима. Высококачественные объективы страдают ею в точно той же мере, что и дешёвые. Она может быть уменьшена лишь посредством увеличения апертуры оптической системы. Эта аберрация возникает вследствие дифракции света на диафрагме и оправе фотообъектива. Дифракционная аберрация ограничиваетразрешающую способность фотообъектива. В оптических системах полностью устранить аберрации невозможно. Их доводят до минимально возможных значений, обусловленных техническими требованиями и ценой изготовления системы. Иногда, также, минимизируют одни аберрации за счёт увеличения других.

С фери́ческая аберра́ция - аберрация оптических систем; нарушение гомоцентричности пучков лучей от точечного источника, прошедших через оптическую систему без нарушения симметрии строения этих пучков. Сферическую аберрацию принято рассматривать для пучка лучей, выходящего из точки предмета, расположенной на оптической оси. Однако, сферическая аберрация имеет место и для других пучков лучей, выходящих из точек предмета, удаленных от оптической оси, но в таких случаях она рассматривается как составная часть аберраций всего наклонного пучка лучей. Причём, хотя эта аберрация и называется сферической, она характерна не только для сферических поверхностей.

Х роматические аберрации, обусловленные дисперсией оптических сред, из которых образована оптическая система, то есть зависимостью показателя преломления оптических материалов, из которых изготовлены элементы оптической системы, от длины проходящей световой волны. Могут проявляться в постороннем окрашивании изображения, и в появлении у изображения предмета цветных контуров, которые у предмета отсутствовали.