3. Требования к микроскопу

Основными оптическими характеристиками микроскопа являются: увеличение , числовая апертура, линейное поле, вид иммерсии (для иммерсионных микроскопов), разрешающая способность.

Рассмотрим формирование изображения системой микроскопа, состоящей из объектива и окуляра (Рис. 9). Предмет расположен за передним фокусом объектива (вблизи него), в передней фокальной плоскости микроскопа. Увеличенное изображение предмета строится объективом в передней фокальной плоскости окуляра (глаз работает без аккомодации).

Рис. 9. Оптическая схема отсчетного микроскопа.

Видимое увеличение микроскопа равно произведению увеличения объектива на увеличение окуляра:

, (1)

где ;; (2)

-оптический интервал или оптическая длина тубуса.

Величина мм в зависимости от фокусного расстояния объектива.

Тубус микроскопа (Рис. 10), в нижнюю часть которого ввертывается объектив, а в верхнюю окуляр, имеет согласованные посадочные размеры с оправами объективов и окуляров.

Рис. 10. Схема тубуса упрощенного микроскопа.

Положение объективов при установке на приборе фиксируется нижним срезом тубуса микроскопа. Оправа окуляра опирается на верхний срез тубуса. Расстояние от нижнего до верхнего среза тубуса, называется механической длиной тубуса, которая стандартизована и равна 160 мм для микроскопов, работающих в проходящем свете. Остальные стандартные величины показаны на рисунке.

В комплект микроскопа входят наборы объективов и окуляров, позволяющие получать различные значения видимого увеличения микроскопа. На оправе объектива гравируется его линейное увеличение и числовая апертура, а на оправе окуляра – видимое увеличение.

Увеличения объективов изменяется в геометрической прогрессии со знаменателем 1,6. Это соответствует ряду Ra5 (ГОСТ 6636-69).

Номинальные значения видимых увеличений окуляров рекомендуется выбирать из ряда Ra10 и соответствуют кратности 4; 6,3; 10; 12,5; 16; 20; 25.

Ограничение пучка лучейзависит от вида микроскопа. В отсчетных микроскопах ограничение осуществляется апертурной диафрагмой, устанавливаемой в задней фокальной плоскости объектива (Рис. 9), что обеспечивает телецентрический ход главных лучей в пространстве предметов. Это ослабляет влияние параллакса на точность измерений.

Полевая диафрагма установлена в плоскости действительного изображения, т.е. в передней фокальной плоскости окуляра. В отсчетном микроскопе там установлена измерительная шкала.

Диаметр полевой диафрагмы определяется величиной изображения, даваемого объективом:

. (3)

Линейное поле микроскопа можно найти из соотношения:

. (4)

Выходной зрачок микроскопа является изображением апертурной диафрагмы через окуляр. Его положение определяется отрезком :

. (5)

Диаметр выходного зрачка можно вычислить по формуле:

. (6)

Если диаметр выходного зрачка микроскопа равен диаметру зрачка глаза наблюдателя, то субъективная яркость изображения глаза будет максимальной. В этом случае увеличение называется нормальным:

. (7)

Линейный предел разрешениямикроскопа зависит от вида освещения.

Для прямого освещения имеет

. (8)

Для косого освещения

, (9)

где ,

А– числовая апертура,– показатель преломления среды в пространстве предметов.

Если , то объектив называется иммерсионным, а при«сухим».

Для иммерсионного объектива имеем

.

С учетом выполнения условия синусов из предыдущей формулы получим:

. (10)

Из условия полного использования глазом разрешающей способности микроскопа, получается , получим следующее соотношение дляполезного увеличениямикроскопа:

.

Применение микроскопов с увеличением больше полезного, не выявляет новых подробностей предмета, но при этом требуется более точная фокусировка, т.к. глубина изображаемого пространства уменьшается.

Глубина резко изображаемого пространстваскладывается из аккомодационной, геометрической и волновой глубин:

,

где

,,.

При расчете величины надо учитывать ряд особенностей:

1. Если в микроскопе применяется окуляр с сеткой, то .

2. При максимальном использовании увеличения микроскопа допустимое снижение качества изображения определяется в основном волновой аберрацией децентрировки.

3. При наблюдении грубых объектов волновую глубину можно не учитывать.