2.1. Формирование увеличенного изображения в микроскопе

Металлографический микроскоп - оптический прибор для получения истинного обратного и увеличенного изображения объекта или деталей его структуры, невидимых невоо­руженным глазом, путем отражения лучей белого

света от специально подготовленной поверхности этого объекта (шлифа).

Глаз человека представляет собой естественную оптическую систему, характеризующуюся определенным разрешением, т.е. наименьшим расстоя-

нием d между двумя точками, при котором они еще не сливаются друг с другом (разрешаются). Для нормального глаза при удалении от наблюдаемого объекта на так называемое расстояние наилучшего видения (D= 250 мм) минимальное разрешение составляет примерно d_гл ≈ 0,2 мм. Размеры деталей микроструктуры металлов и сплавов обычно значительно меньше.

Микроскоп дает возможность различать элементы структуры размером от 0,2 мм до 0,0002 мм (0,2 мкм).

Характерной особенностью металлографического микроскопа является использование в нем полихроматического белого света. В отличие от биологического микроскопа, работающего на просвет, изображение в металлографическом микроскопе формируется в отраженных лучах.

Основными элементами микроскопа, формирующими увеличенное изображение объекта, являются объектив и окуляр. Объектив представляет собой комбинацию линз, заключенных в металлический корпус. Плосковыпуклая линза объектива, направленная на объект исследования, называется фронтальной. Она обеспечивает возможное увеличение. Окуляр - это система увеличивающих и корректирующих линз, передающих изображение объекта исследования на сетчатку глаза человека. Линза окуляра, направленная к глазу, называется глазной.

Объектив и окуляр разделены значительным расстоянием. Это расстояние определяет так называемую оптическую длину тубуса Δ – расстояние от заднего фокуса объектива до переднего фокуса окуляра.

Возникновение изображения объекта исследования можно описать в рамках геометрической оптики. Схема формирования увеличенного изображения в микроскопе приведена на рис.1.

Рис. 1. Схема формирования увеличенного изображения в микроскопе

Объект Z помещают перед объективом Об на расстоянии немного больше фокусного. Объектив на определенном удалении от задней фокальной плоскости создает основное обратное действительное увеличенное промежуточное изображение Z'.

Оно располагается в плоскости, близкой к переднему главному фокусу окуляра Ок. Изображение увеличено по отношению к объекту в Δ / F_об раз, где F_об – фокусное расстояние объектива, Δ – оптическая длина тубуса, определяемая как расстояние между фокусами объектива и окуляра. Главная линза окуляра, действующая как лупа, дает дополнительное прямое мнимое увеличенное окончательное изображение объекта Z'', расположенное от глаза наблюдателя на расстоянии наилучшего видения - 250 мм. Увеличение окуляра с фокусным расстоянием F_ок определяется отношением D/F_ок. Если необходимо сфотографировать увеличенное промежуточное изображение или сделать его видимым на матовом стекле микроскопа, вместо окуляра используют специальную линзу - гомаль, которая увеличивает промежуточ

ное изображение Z' и переводит его на матовое стекло или фотопластину, где формируется увеличенное действительное изображение Z'".