Vier optische principes van microscoop
1. Breking en brekingsindex
Licht reist in een rechte lijn tussen twee punten in een homogeen isotroop medium. Bij het passeren van transparante objecten met verschillende dichtheden treedt breking op, die wordt veroorzaakt door de verschillende voortplantingssnelheden van licht in verschillende media. Wanneer het licht dat niet loodrecht op het oppervlak van het transparante object staat vanuit de lucht het transparante object (zoals glas) binnenkomt, verandert het licht van richting op het grensvlak en vormt het een brekingshoek met de normaal.
2. Lensprestaties
Lenzen zijn de meest basale optische componenten waaruit het optische systeem van de microscoop bestaat. Componenten zoals objectieflenzen, oculairs en condensors zijn samengesteld uit enkele of meerdere lenzen. Volgens hun vorm kunnen ze worden onderverdeeld in twee categorieën: convexe lenzen (positieve lenzen) en concave lenzen (negatieve lenzen). Wanneer een lichtstraal evenwijdig aan de optische as door een bolle lens gaat en in een punt snijdt, wordt dit punt het "focuspunt" genoemd, en het vlak dat door het snijpunt gaat en loodrecht op de optische as staat, wordt het "brandpunt" genoemd. vliegtuig". Er zijn twee brandpunten, het brandpunt in de objectruimte wordt "objectbrandpunt" genoemd en het brandpunt daar wordt "objectbrandvlak" genoemd; omgekeerd wordt het brandpunt in de beeldruimte "beeldbrandpunt" genoemd. Het brandpuntsvlak wordt het "beeldvierkante brandvlak" genoemd. Nadat licht door een holle lens is gegaan, vormt het een rechtopstaand virtueel beeld, terwijl een bolle lens een rechtopstaand echt beeld vormt. Echte beelden kunnen op het scherm verschijnen, maar virtuele beelden niet.
3. Sleutelfactoren die de beeldvorming beïnvloeden: afwijkingen
Vanwege objectieve omstandigheden kan geen enkel optisch systeem een theoretisch ideaal beeld genereren en de aanwezigheid van verschillende aberraties beïnvloedt de beeldkwaliteit. Hieronder worden de verschillende afwijkingen kort geïntroduceerd.
1). Chromatische aberratie Chromatische aberratie is een ernstig defect van lensbeeldvorming, dat optreedt wanneer polychromatisch licht als lichtbron wordt gebruikt en monochromatisch licht geen chromatische aberratie veroorzaakt. Wit licht bestaat uit zeven soorten rood, oranje, geel, groen, cyaan, blauw en paars. De golflengten van verschillende lichten zijn verschillend, dus de brekingsindex bij het passeren van de lens is ook anders. Zo kan een punt aan de objectzijde een kleurvlek aan de beeldzijde vormen. De belangrijkste functie van het optische systeem is achromatiseren.
Chromatische aberratie omvat over het algemeen positiechromatische aberratie en vergrotingschromatische aberratie. Door positionele chromatische aberratie lijkt het beeld op elke positie wazig of wazig. De vergroting chromatische aberratie zorgt ervoor dat het beeld gekleurde randen heeft.
2). Sferische aberratie Sferische aberratie is de monochromatische aberratie van het punt op de as als gevolg van het sferische oppervlak van de lens. Het resultaat van sferische aberratie is dat nadat een punt in beeld is gebracht, het geen lichtpuntje meer is, maar een lichtpuntje met een heldere rand in het midden dat geleidelijk vervaagt, wat de beeldkwaliteit aantast.
De correctie van sferische aberratie wordt meestal geëlimineerd door lenscombinatie. Omdat de sferische aberratie van convexe en concave lenzen tegengesteld is, kunnen convexe en concave lenzen van verschillende materialen aan elkaar worden gelijmd om ze te elimineren. Voor microscopen van het oude type is de sferische aberratie van de objectieflens niet volledig gecorrigeerd en moet deze worden afgestemd op het overeenkomstige compenserende oculair om het corrigerende effect te bereiken. Over het algemeen wordt de sferische aberratie van nieuwe microscopen volledig geëlimineerd door de objectieflens.
3). Coma Coma is een monochromatische aberratie van een punt buiten de as. Wanneer een objectpunt buiten de as wordt afgebeeld door een straal met grote opening, gaan de uitgezonden stralen door de lens en snijden elkaar niet op één punt, dan heeft het beeld van een lichtpunt de vorm van een komma, die de vorm heeft van zoals een komeet, dus wordt het "coma-aberratie" genoemd.
4). Astigmatisme is ook een monochromatische aberratie buiten de as die de scherpte beïnvloedt. Wanneer het gezichtsveld groot is, bevindt het objectpunt op de rand zich ver weg van de optische as en kantelt de straal sterk, waardoor astigmatisme ontstaat na het passeren van de lens. Astigmatisme zorgt ervoor dat het oorspronkelijke objectpunt twee gescheiden en loodrechte korte lijnen wordt na beeldvorming, en na synthese op het ideale beeldvlak wordt een elliptische vlek gevormd. Astigmatisme wordt geëlimineerd door complexe lenscombinaties.
5). Veldkromming Veldkromming wordt ook wel "veldkromming" genoemd. Wanneer de lens veldkromming heeft, valt het snijpunt van de gehele bundel niet samen met het ideale beeldpunt. Hoewel op elk specifiek punt een duidelijk beeldpunt kan worden verkregen, is het gehele beeldvlak een gekromd oppervlak. Op deze manier kan tijdens de spiegelinspectie niet het gehele beeldoppervlak duidelijk worden gezien, wat het observeren en fotograferen bemoeilijkt. Daarom zijn de objectieven van onderzoeksmicroscopen over het algemeen platte objectieven, die zijn gecorrigeerd voor veldkromming.
6). Vervorming Alle hierboven genoemde aberraties, behalve veldkromming, hebben invloed op de scherpte van het beeld. Vervorming is een ander type aberratie waarbij de concentriciteit van de straal niet in het gedrang komt. Daarom wordt de scherpte van het beeld niet beïnvloed, maar wordt het beeld vergeleken met het originele object, waardoor de vorm vervormd raakt.
