Задание для студентов по лабораторной работе №16
«Определение предела разрешения и разрешающей способности объектива микроскопа»
Цель работы: Изучить устройство биологического микроскопа и научиться определять с помощью микроскопа размеры малых объектов, научиться находить разрешающую способность и полезное увеличение микроскопа.
Вопросы теории (исходный уровень):
Ход лучей в микроскопе. Увеличение и предел разрешения оптических микроскопов. Формула Аббе. значение апертурного угла. Ультрафиолетовый микроскоп.Иммерсионные системы.Полезное увеличение.Специальные приемы микроскопии.
Основы электронной микроскопии. Длина волны де Бройля. Предел разрешения электронного микроскопа.
Определение цены деления окулярной шкалы и линейных размеров микрообъёктов оптическим микроскопом. (Самостоятельная подготовка)
Содержание занятия:
1.Выполнить работу по указаниям в руководстве к данной работе.
2.Оформить отчет.
3.Защитить работу с оценкой
4. Решить задачи.
Задачи.
1.На каком расстоянии от вогнутого зеркала с фокусным расстоянием 12 см нужно поместить глаз наблюдателя, чтобы он увидел его прямое изображение на расстоянии своего наилучшего зрения 32 см? Чему равно увеличение зеркала?
2.Чем может быть вызвано появление ложных структур при наблюдении мелких объектов в микроскоп?
3.При определении качества обработки поверхности очковых стекол пользуются оптическим микроскопом. Какова должна быть минимальная числовая апертура шириной до 0,006 мм при отсутствии их скоплений? Длину волны света считать равной 555 ммк.
4.В отличие от обычного в иммерсионном микроскопе между покровным стеклом и линзой объектива вводят каплю прозрачного масла с показателем преломления примерно равным показателю преломления стекла. Почему уменьшается при этом предел разрешения микроскопа?
5.Определить числовую апертуру иммерсионного объектива микроскопа, если его апертурный угол равен 700, а иммерсионной средой является кедровое масло (п =1,51).
Лабораторная работа №16
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛА РАЗРЕШЕНИЯ И РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ОБЪЕКТИВА МИКРОСКОПА
Цель: Изучить устройство биологического микроскопа и научиться определять с помощью микроскопа предел разрешения, разрешающую способность и полезное увеличение объектива микроскопа.
Оборудование: микроскоп, измерительные миллиметровые линейки, линейка с двумя подвижными шторками
Предел разрешения микроскопа – наименьшее расстояние между двумя точками предмета, когда эти точки различимы.
Предел разрешения микроскопа можно рассчитать по формуле (1):
Z = 0.5 / (n sin( /2)) (1)
где - длина волны используемого света, n=1 (n- показатель преломления среды). Эта формула используется в случае бокового освещения (или освещения косыми лучами) исследуемого объекта (без осветительного зеркала). Для точных расчетов необходимо освещать микроскоп монохроматическим светом, однако, мы будем использовать естественный. Естественный свет является суперпозицией волн с различными длинами волн. Для расчетов необходимо взять ту длину волны, к которой глаз человека наиболее чувствителен. Это 555 нм при дневном освещении. Если брать в нм, то и предел разрешения также получится в нм, поскольку sin( /2)- величина безразмерная. - апертурный угол.
Поскольку длина волны известна, то для нахождения предела разрешения необходимо знать только синус половины апертурного угла.
Ход работы:
На предметный столик микроскопа (без осветительного зеркала) поместить черную светонепроницаемую бумагу с круглым отверстием в центре,
вращением микрометрического винта получить четкое изображение отверстия,
с тубуса снять окулярная линза (рис.1).
Свет, проходя через отверстие, будет распространяться в виде конического пучка (конуса). Если посмотреть в тубус микроскопа, то будет видно светлое пятно - основание конуса. Пятно видно не резко, т.к. передний фокус глаза не совпадает с плоскостью, в которой сформировано изображения от объектива. sin( /2) определяется из прямоугольного треугольника (рис.1).
(2)
Тогда предел разрешения микроскопа:
(3)
Рис. 1. Схема
для
нахождения
предела
разрешения объектива
микроскопа.
Для вычисления предела разрешения микроскопа необходимо измерить катеты прямоугольного треугольника.
Измерить с помощью измерительной линейки катет a (расстояние от предметного столика до изображения на линейке со шторками).
Измерить катет b с помощью линейки с подвижными шторками (рис.2):
сдвинуть шторки, расположенные не линейке. На черных шторках пятно (основание конуса) не будет видно;
глядя в микроскоп, осторожно раздвигать шторки, пока пятно полностью не появится;
по линейке определить расстояние между шторками 2b (диаметр пятна). Разделив его на два, узнаем величину катета b.
Определить предел разрешения микроскопа по формуле (3).
Рис. 2. Линейка для определения размеров изображения точечного источника света в объективе