Principes van beeldvorming (geometrische beeldvorming) van optische microscopen
Alleen wanneer de openingshoek van een object voor het menselijk oog niet kleiner is dan een bepaalde waarde, kan het blote oog de details ervan onderscheiden. Deze hoeveelheid wordt visuele resolutie ε genoemd. Onder optimale omstandigheden, dat wil zeggen wanneer de verlichting van het object 50~70lx is en het contrast groot is, kan deze 1' bereiken. Voor gemakkelijkere observatie wordt deze hoeveelheid doorgaans verhoogd tot 2', en dit wordt genomen als de gemiddelde oculairresolutie.
De grootte van de kijkhoek van het object hangt samen met de lengte van het object en de afstand van het object tot het oog. Er is een formule y=Lε
De afstand L kan niet heel klein worden gemaakt omdat het aanpassingsvermogen van de ogen een bepaalde grens heeft. Vooral wanneer de ogen dicht bij de grens van het aanpassingsvermogen werken, zal het zicht extreem vermoeid zijn. Voor standaard (gezichtsweergave) is de optimale kijkafstand 250 mm (heldere zichtafstand). Dit betekent dat ogen met een visuele resolutie van ε=2' zonder instrumenten de details van objecten met een grootte van 0,15 mm duidelijk kunnen onderscheiden.
Bij het observeren van objecten met een kijkhoek van minder dan 1' moet een vergrootinstrument worden gebruikt. Vergrootglazen en microscopen worden gebruikt om objecten te observeren die dicht bij de waarnemer zijn geplaatst en vergroot moeten worden.
(1) Het beeldprincipe van vergrootglas
Een optische lens gemaakt van glas of ander transparant materiaal met een gebogen oppervlak kan objecten tot afbeeldingen vergroten. Het optische paddiagram wordt getoond in figuur 1. Het object AB dat zich binnen het objectzijdefocus F bevindt, heeft een grootte van y, en wordt vergroot tot een virtueel beeld A'B' met een grootte van y'.
Vergroting van vergrootglas
Γ=250/f'
Waar 250--helder zichtafstand is de eenheid mm
f'--brandpuntsafstand van vergrootglas, eenheid is mm
De vergrotingsfactor heeft betrekking op de verhouding tussen de beeldhoek van een objectbeeld waargenomen met een vergrootglas op een afstand van 250 mm en de beeldhoek van een object waargenomen zonder vergrootglas.
(2) Beeldvormingsprincipe van de microscoop
Microscopen en vergrootglazen spelen dezelfde rol, namelijk het vergroten van kleine voorwerpen in de buurt tot een vergroot beeld dat door het menselijk oog kan worden waargenomen. Het is alleen zo dat een microscoop een hogere vergroting kan hebben dan een vergrootglas.
Schematisch diagram van een object dat door een microscoop wordt afgebeeld. Voor het gemak toont de figuur de objectieflens L1 en het oculair L2 als een enkele lens. Object AB bevindt zich vóór de objectieflens en de afstand tot de objectieflens is groter dan de brandpuntsafstand van de objectieflens, maar minder dan tweemaal de brandpuntsafstand van de objectieflens. Daarom zal het, nadat het door de objectieflens is gegaan, onvermijdelijk een omgekeerd vergroot reëel beeld A'B' vormen. A'B' bevindt zich op het objectfocus F2 van het oculair, of heel dichtbij F2. Het wordt vervolgens door het oculair vergroot tot een virtueel beeld A''B'' voor observatie door de ogen. De positie van het virtuele beeld A''B'' hangt af van de afstand tussen F2 en A'B', die oneindig kan zijn (wanneer A'B' zich op F2 bevindt) of op de schijnbare afstand van de waarnemer (wanneer A' B' bevindt zich rechts van focus F2 in de figuur). Oculairs functioneren als een vergrootglas. Het enige verschil is dat wat het oog door het oculair ziet niet het object zelf is, maar het beeld van het object dat eenmaal door de objectieflens is vergroot.
