Окуляр, в нашем случае, есть лупа, для которой мы имели формулу:

Тогда,

; ;

Произведение видимое увеличение микроскопа:

;

Диаметр выходного зрачка микроскопа часто бывает значительно меньше наименьшего диаметра зрачка глаза, что приводит к понижению его разрешающей способности, а следовательно, к увеличению угла .

Практически целесообразно принять .

Тогда ( в мм); или ( в мкм).

Вследствие этого можно утверждать, что полезным является такое увеличение, при котором предмет, находящийся на пределе разрешения, увеличивается до 250 мкм, при этом величина изображения 250 мкм должна измеряться в плоскости, отстоящей от глаза на 250 мм.

Разрешающая способность микроскопа: .

Подставляя это выражение в формулу для , получим:

( в мкм)

При = 0.5 мкм, получим известное правило Аббе:

Практически увеличение микроскопа следует выбирать в пределах от до .

Фазовый контраст

Устройство для фазового контраста повышает контраст для предметов в мало выделяющихся на окружающем их фоне (рис. 6.6.1).

Для наблюдения слабоконтрастных микроскопических включений, отличающихся от окружающей среды главным образом показателем преломления, применяются устройство фазового контраста, при котором в передней фокальной плоскости конденсора 2 помещается кольцеобразная диафрагма 1 . В задней фокальной плоскости объектива 4 находится фазовая пластинка 5 с кольцевым выступом. Диафрагма 1 делается таких размеров, чтобы ее изображение, возникающее, в плоскости пластинки 5 после прохож дения света через конденсор 2 , предмет на предметном столике 3 и объектив 4 микроскопа, полностью покрывало фазовое кольцо пластинки 5 . Таким образом, луч света, не отклоненный диафрагмой от микроструктуры предмета и передающее изображение фона, полностью проходит через фазовое кольцо пластинки 5. Лучи же, рассеянные в пределах широкого конуса благодаря дифракции на микроструктуре предмета, проходят мимо фазового кольца. Высота уступа фазового кольца выбирается так, чтобы кольцо удлиняло путь недифрагированных лучей на четверть длины волны света. Поэтому фаза этих лучей меняется на и малоконтрастные включения вследствие этого дают с фоном контрастную интерференцию.

Для того чтобы в результате интерференции получилось контрастное изображение, необходимо, чтобы интерферирующие пучки несли равное количество энергии, в то время как дифрагированные пучки значительно слабее неотклоненных. Для выравнивания их интенсивностей необходимо либо покрыть фазовое кольцо пластинки 5 полупрозрачным слоем, отражающим 85-95% света, либо при вакуумном напылении кольца применять вещества, сильно поглощающие свет.

Методы наблюдения в микроскопе

Обычно предметы, исследуемые под микроскопом, сами не светятся и, следовательно, нуждаются в дополнительном освещении. Во многих случаях рассматриваемые предметы представляют собой тонкий срез прозрачного вещества и наблюдаются в проходящем свете. В системах с небольшой числовой апертурой (до 0,25) вполне достаточно рассеянного дневного света, отраженного под углом от вогнутого зеркала. В других случаях необходимо пользоваться искусственными источниками и специальными осветительными системами.

Метод светлого поля.

Метод светлого поля в проходящем свете применяется при исследовании прозрачных препаратов, у которых различные участки структуры по разному поглощают свет (тонкие окрашенные срезы животных и растительных тканей, тонкие шлифы минералов и другие). Пучок лучей из осветительной системы проходит препарат и объектив и дает равномерно освещенное поле в плоскости изображения. Элементы структуры препарата частично поглощают и отклоняют падающий на них свет.

Метод светлого поля в отраженном свете применяется для наблюдения непрозрачных объектов, к примеру, травленных шлифов металлов, биологических тканей и различных минералов. Освещение препарата производится сверху, через объектив, который одновременно выполняет и роль осветительной системы. Изображение, как и при проходящем свете, создается за счет того, что разные участки препарата неодинаково отклоняют падающий на них свет, а отраженные лучи имеют различную интенсивность.

Метод темного поля.

Метод темного поля в проходящем свете применяется в биологии, минералогии и других областях для получения изображений прозрачных, не поглощающих, а поэтому не видимых при наблюдении в светлом поле объектов. Пучок лучей, освещающих препарат, непосредственно в объектив не попадает. Изображение создается только светом, который рассеивается мелкоструктурными элементами препарата. В поле зрения микроскопа на темном фоне видны светлые изображения мелких деталей, тогда как у крупных деталей видны только светлые края, которые рассеивают освещающие лучи.

Метод темного поля в отраженном свете осуществляется путем освещения препарата, например шлифа металла или биологической ткани, сверху с помощью специальной кольцевой зеркальной системы, расположенной вокруг объектива. Так же как и при проходящем свете, изображение создается только лучами, рассеянными объектом, тогда как лучи света, отраженные от поверхности объекта, в объектив не попадают.

Метод исследования в поляризованных лучах.

Метод исследования в поляризованных лучах применяется в проходящем и в отраженном свете для так называемых анизотропных объектов, обладающих двойным лучепреломлением или отражением. Такими объектами являются многие минералы, угли, некоторые животные и растительные ткани и клетки, искусственные и естественные волокна.

При исследовании анизотропных препаратов к обычной схеме микроскопа перед осветительной системой добавляют поляризатор, а после объектива – анализатор, находящиеся в скрещенном либо параллельном положении относительно друг друга. При скрещенных поляризаторе и анализаторе в темном поле зрения микроскопа видны темные, светлые или окрашенные анизотропные элементы объекта. Вид этих элементов зависит от положения объекта относительно плоскости поляризации и от величины двойного лучепреломления. Более точное определение оптических данных объекта делается с помощью различных компенсаторов (неподвижных кристаллических пластинок, подвижных клиньев и пластинок).

Метод фазового контраста.

Метод фазового контраста дает возможность получать контрастные изображения прозрачных и бесцветных объектов. К числу таких объектов относятся, например, неокрашенные биологические препараты, нетравленые шлифы металлов и минералогические объекты. Темные и светлые места в фазово-контрастном изображении соответствуют различным показателям преломления в препарате.

Принцип действия метода основан на том, что незаметные для глаза изменения фазы пучка, прошедшего через объект, можно преобразовать в видимое изменение интенсивности. На пути лучей, не отклоненных из-за дифракции на объекте, располагается так называемая «фазовая пластинка», увеличивающая разность фаз до половины длины волны. Таким образом, лучи могут интерферировать, и прежде не видимый объект проявляется на темном иди светлом фоне.