100.Ход дучей в микроскопе.Увеличение и предел разрешения оптических микроскопров.

Оптическая система простейшего микроскопа состоит из двух линз: объектива и окуляра

Рассматриваемый предмет АВ помещается на расстоянии немного большем f_об, т.е. между фокусом и двойным фокусом. Действительное, увеличенное и перевернутое изображение А₁ В₁ оказывается на расстоянии немного меньшем f_ок от окуляра; оно рассматривается в окуляр, как в лупу. В результате получается мнимое, увеличенное и перевернутое (относительно предмета) изображение А₂В₂, находящееся от окуляра на расстоянии L (расстоянии наилучшего зрения). Расстояние l между “внутренними” фокусами объектива и окуляра называется оптической длиной тубуса микроскопа (обычно l = 16 см).

Найдем увеличения объектива и окуляра.

где f - фокусное расстояние всей системы, равное f=f_обf_ок / l.

Итак, увеличение окуляра равняется отношению расстояния наилучшего зрения к фокусному расстоянию линзы. Окуляр может дать увеличение до 20-25 раз . Увеличение микроскопа равняется отношению произведения оптической длины тубуса на расстояние наилучшего зрения к произведению фокусных расстояний объектива и окуляра.

Увеличение, даваемое микроскопом может быть сделано значительным. Так, например, при f_об = 2 мм, f_ок = 15 мм, l = 160 мм имеет f = 0,19 мм и Км = 1330. Впрочем, предел полезному увеличению, даваемому микроскопом, кладут дифракционные явления, и поэтому приведенный расчет имеет лишь ориентировочное значение

Предел разрешения - это такое наименьшее расстояние между двумя точками предмета, когда эти точки различимы, т.е. воспринимаются в микроскопе как две точки.

Свойство оптической системы давать раздельное изображение двух близко расположенных светящихся (или освещенных) точек называют разрешающей способностью системы. Это есть величина, обратная пределу разрешения. Разрешающая способность микроскопа обусловлена волновыми свойствами света, поэтому выражение для предела разрешения можно получить, учитывая дифракционные явления.

101.Формула Аббе.Значение апертурного угла. Ультрафиолетовый микроскоп. Иммерсионные системы. Полезное увеличение. Специальные приемы микроскопии.

Аббе, взяв в качестве предмета дифракционную решетку, показал, что предел разрешения равен периоду решетки Z = d. Используя формулу дифракционной решетки d= / sin, получим

Z = / sin( /2)

при перпендикулярном падении света на предмет и

Z = / 2sin( /2) (1)

(при наклонном освещении), где  - апертурный угол - половина угла, образованного крайними лучами, попадающими в изображение от одной точки предмета.

Как видно из формулы (1), один из способов уменьшения предела разрешения микроскопа - использование света с меньшей длиной волны. В связи с этим применяют ультрафиолетовый микроскоп, в котором микрообъекты исследуются в ультрафиолетовых лучах. Принципиальная схема оптическая такого микроскопа аналогична схемам обычного микроскопа. Основное отличие заключается, во-первых, в использовании оптических устройств, прозрачных для УФ света, и, во-вторых, в особенности получения изображения. Т.к. глаз непосредственно не воспринимает этого излучения, то употребляются фотопластинки, люминесцентные экраны или электронно-оптические преобразователи.

Иммерсионные системы

Дальнейшим усовершенствованием микроскопа явилось применение иммерсионного объектива. Так называют объектив, у которого пространство между предметом (покровным стеклом препарата) и входной линзой заполняется жидкой средой - иммерсией - с показателем преломления, близким к стеклу, например, глицерином (n = 1,45) или монобромнафталином (n = 1,65). При иммерсионном объективе, во-первых, значительно увеличивается яркость изображения и, во-вторых, повышается разрешающая способность микроскопа.

При иммерсии свет от предмета до объектива проходит по оптически однородной среде и не дает потерь на отражение. Это значительно повышает яркость изображения, что имеет существенное значение особенно для микроскопа с большим увеличением.

Полезное увеличение

Таким образом, в оптическом микроскопе разрешаются объекты размером не менее 0,2 - 0,3 мкм. Для того, чтобы эти объекты были различимы также и глазом, увеличение К_м микроскопа должно быть не меньше величины, определяемой соотношением пределов разрешения Z_глаза и микроскопа Z_м: K_m = Z_гл / Z_м , подставляя в эту формулу значение Z, получим

K_m = 2A Z_гл / .

Специальные приемы микроскопии:

измерение размеров малых объектов,

микропроекция, микрофотография,

метод фазового контраста,

метод темного поля (ультрамикроскопия).