Микроскоп.

Для получения увеличенного изображения микрообъекта используется микроскоп, который может быть представлен, как система двух собирающих линз - объектива и окуляра.

Ход лучей в микроскопе представлен на рис. 14. Так как линза обращена к объекту, она получила название ОБЪЕКТИВ; линза получила название ОКУЛЯР (от слова oculus-глаз), т.к. она обращена к глазу наблюдателя.

Рис. 14

Предмет помещается между фокусом и двойным фокусом объектива. Действительное, увеличение и перевернутое изображение предмета находится в положении . Окуляр располагается таким образом, чтобы изображение находилось в фокальной плоскости окуляра (точнее, чуть ближе к окуляру). В этом случае окуляр является лупой (рис. 12).

ЛИНЕЙНОЕ УВЕЛИЧЕНИЕ ОБЪЕКТИВА МИКРОСКОПА определяется как отношение линейных размеров изображения к линейным размерам объекта .

, (9)

где - расстояние от оптического центра объектива до изображения, а - расстояние от предмета до оптического центра объектива (рис. 14). Так как предмет располагается от объектива па расстоянии чуть большем его фокусного расстояния, то в (9) можно заменить на . Получим

. (10)

Окуляр микроскопа, как уже было сказано, представляет собой лупу. Линейное увеличение лупы определяется по формуле

, (11)

где D- расстояние наилучшего зрения (D=250 мм ), - фокусное расстояние окуляра.

Суммарный коэффициент увеличения оптической системы равен произведению коэффициентов увеличения отдельных её частей.

Таким образом, для коэффициента увеличения микроскопа получаем следующее выражение:

. (12)

Так как изображение должно лежать весьма близко к главному фокусу окуляра, а фокусное расстояние объектива обычно мало, то с достаточной степенью точности можно считать равным расстоянию между верхним фокусом объектива и нижним фокусом окуляра; это расстояние называется ОПТИЧЕСКОЙ ДЛИНОЙ МИКРОСКОПА.

Таким образом, для коэффициента увеличения микроскопа получаем окончательное выражение:

. (13)

Эта величина получила название ЛИНЕЙНОЕ УВЕЛИЧЕНИЕ МИКРОСКОПА.

ОБЪЕКТИВНОЕ УВЕЛИЧЕНИЕ МИКРОСКОПА определяется формулой:

. (14)

Таким образом, мы видим, что если плоскость расположения объекта совпадает с плоскостью изображения, то субъективное увеличение оказывается равным линейному увеличению.

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЙ.

Если знать с большой точностью коэффициент увеличения объектива микроскопа К₁, и измерить размер изображения А₂В₂ = b, то размер объекта А₁В₁ = а можно определить по формуле:

а = b/ К₁. (15)

Из формулы (1) следует, что прежде чем определить размеры объекта, надо найти увеличение объектива микроскопа. Для определения увеличения объектива микроскопа К₁ надо решить обратную задачу. Зная линейные размеры калиброванного объекта а₀ и измерив изображение этого объекта b₀, полученное в объективе микроскопа, можно найти коэффициент увеличения объектива микроскопа К₁ по формуле:

К₁ = b₀/a₀. (16)

В качестве объекта для определения увеличения объектива микроскопа К₁ используют объект-микрометр, который представляет собой металлическую пластинку с укрепленным в ней стеклянным окошком. На стекле нанесена шкала, показанная на рис. 15. Длина шкалы 1 мм, цена деления шкалы  = 0,01 мм.

Рис. 15

Для определения линейных размеров объекта используют винтовой окулярный микрометр, который одевается на тубус микроскопа вместо окуляра. Винтовой окулярный микрометр состоит из окуляра и отсчетного устройства. Внешний вид окуляра показан на рис 16.

Кожух (1) соединен с хомутом (2), который одевается на тубус микроскопа и закрепляется винтом (3) с накаткой. Окуляр (4) имеет 15-тикратное увеличение (К₂ = 15). В поле зрения окуляра находится шкала отсчетного устройства, смонтированного в кожухе (1) (рис.17). Шкала из восьми делений нанесена на неподвижную стеклянную пластинку и имеет цену деления 1 мм. Перекрестье и вертикальная двойная риска нанесены на подвижную стеклянную пластинку, связанную с микровинтом (5). При повороте микровинта на один полный оборот перекрестье с двойной визирной риской перемещается по шкале на одно деление (1 мм). Барабан винта снабжен лимбом, разбитым на 100 делений. Таким образом, при повороте микровинта на одно наименьшее деление лимба перекрестье перемещается на 0,01 мм.

4

1

5

3

4

Рис. 16

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Рис. 17

Отсчет по шкале окулярного микрометра производят следующим образом. Вращением окуляра (4) за накатанную часть добиваются резкого изображения шкалы и перекрестья. Помещают объект на предметный столик и получают его резкое изображение. Это изображение проектируется на плоскость измерительной шкалы окулярного микрометра. Так как окуляр микрометра увеличивает в 15 раз и шкалу и изображение объекта, полученное в объективе микроскопа, то дополнительного увеличения в размер изображения он не вносит. Вращением микровинта подводят перекрестье к точке на изображении объекта, отсчет для которой хотят взять. По линейной шкале в поле зрения окуляра отсчитывают число целых миллиметров, а по лимбу барабана - число сотых долей миллиметра. Полный отсчет по окулярному микрометру складывается из отсчета по неподвижной шкале и отсчета по лимбу барабана микровинта.

Для того, чтобы с помощью окулярного микрометра измерить расстояние между двумя точками на изображении объекта, надо взять разность отсчетов по шкале для этих двух точек. Перемещение перекрестья шкалы при этом должно происходить параллельно линии, размеры которой определяем. Точность определения линейных размеров с помощью окулярного микрометра равна цене наименьшего деления на лимбе микрометра, т.е. 0,01 мм.