Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Оптична мікроскопія




Перейдемо до розгляду оптичної системи мікроскопу і його основних характеристик. Мікроскоп являє собою ЦОС, яка у найпростішому випадку складається з двох лінз: об’єктива і окуляра. Хід променів у мікроскопі зображений на мал. 8.18.

Мал. 8.18.Схематичний хід променів у мікроскопі.

У мікроскопі предмет АВ розміщується безпосередньо за переднім фокусом об’єктива (Об). В такому випадку його зображення А1В1 буде дійсним, оберненим, збільшеним і знаходитиметься за подвійним фокусом об’єктива. Бажано, щоб окуляр (Ок) розміщувався так, щоб площина, в якій лежить зображення А1В1, знаходилася у фокальній площині окуляра або між його переднім фокусом і самим окуляром, але в безпосередній близькості від фокуса F2. В першому випадку око не напружується, оскільки до нього йдуть паралельні промені. В другому випадку потрібна акомода­ція (див. параграф 8.7, де викладаються біофізичні основи зорової рецепції), щоб зібрати промені, що розходяться після заломлення в окулярі, на сітківку ока.

Розглянемо перший випадок. Як видно з мал. 8.18, зображення А1В1 предмета АВ знаходиться у фокальній площині окуляра, і тому всі промені після заломлення в окулярі йдуть від цього зображення паралельно до побічної вісі, яка з’єднує точку А1 і оптичний центр лінзи окуляра О1. Заломлююча система ока, яка має в середньому оптичну силу 63 дптр, фокусує ці паралельні промені на сітківку, де виникає зображення А2В2 реального предмета АВ.

Збільшення мікроскопу Гм, як і збільшення будь-якої ЦОС, визначається добутком збільшення лінз, які входять до її складу:

, (8.11)

де L – оптична довжина тубуса – відстань між заднім головним фокусом об’єктива і переднім головним фокусом окуляра, D – відстань найкращого зору (D » 25 см).

Таким чином, теоретичне збільшення мікроскопа дорівнює відношенню добутку оптичної довжини тубуса на відстань найкращого зору до добутку фокусних відстаней об’єктива і окуляра.

Основні характеристики мікроскопа – роздільна здат­ність, межа розрізнення і корисне збільшення.

Роздільна здатність – властивість мікроскопа дава­ти окремо зображення двох, поряд розміщених, світлих точок предмету.

Теорія роздільної здатності мікроскопа була розроблена Е. Аббе, а потім Л.І. Мандельштамом і Д.С. Рождественсь­ким. Роздільна здатність мікроскопу обумовлена хвильови­ми властивостями світла і перед усім дифракційними явища­ми. Вона визначається роздільною здатністю об’єкти­ва, в який входять промені світла, що дифрагують на структурних деталях предмету, і залежить, таким чином, від апертурного кута q і довжини хвилі. Роздільна здатність є характеристикою, яка обернена до межі розрізненняZminнайменшої відстані між двома світлими точками предмету, які сприймаються в мікроскопі окремо. Чим менша межа розрізнення, тим вища роздільна здатність оптичного приладу.

В теорії Аббе формула для межі розрізнення Zmin має вигляд для “сухого” мікроскопа:

.

При використанні імерсійного об’єктива (тобто у ви­пад­ку, коли між предметом і об’єктивом розміщена рідина з показником заломлення n) значно збільшується яскравість зображення і роздільна здатність мікроскопу. У цьому випадку формула для межі розрізнення набуває вигляду:

. (8.12)

Величина називається числовою аперту­рою. Оцінимо цю величину. Максимальна кутова апертура qmax ~ 70°, тоді для сухого об’єктива А = sin 70° = 0.94, а для імерсійного якщо n = 1.5, А = 1.5 × 0.94 = 1.4. Використо­вуючи світло з мкм, до якого найбільш чутливе людське око, отримаємо для межі розрізнення такі значен­ня: для сухого мікроскопу Zmin = 0.3 мкм, а для імерсійного мікроскопа Zmin = 0.2 мкм.

Не має сенсу нескінченно зменшувати Zmin, оскільки деталі предмету повинні розрізнятися і оком. Реальне збіль­шен­ня мікроскопа визначається так званим корисним збіль­шеннямГкорис, яке визначається співвідношенням:

,

де Z¢ – межа розрізнення ока, тобто розмір зображення на сітківці ока предмета, який має величину, що співпадає з межою розрізнення мікроскопа Zmin на віддалі найкращого зору D = 25 см.

Нормальне око розрізняє дві точки, кутові віддалі між якими мають порядок 2¢–4¢, тобто декілька кутових хвилин. Тоді для такої кутової віддалі межа розрізнення ока дорівнює

.

Таким чином, корисне збільшення мікроскопа

Гкорис = (140 ¸ 280) 2 А / l0 .


Тоді для сухого мікроскопа при l0 = 0.555 мкм і число­вій апертурі А = 0.94 маємо:

Гкорис = 500 ¸ 1000,

а для імерсійного мікроскопа з числовою апертурою

Гкорис = 700 ¸ 1400.

Отже, у звичайному оптичному мікроскопі корисне збільшення не може перевищувати значення Гкорис » 1500. Ці збільшення називають корисними, тому що при них око розрізняє всі елементи структури об’єкта, які розрізнені мікроскопом.

Для вирішення різноманітних задач у біологічних дослідженнях використовують різні методи спостереження об’єктів за допомогою мікроскопа, основними з яких є наступні:

- методи світлого і темного полів у відбитих променях або променях, що проходять крізь об’єкт;

- методи спостереження в поляризованому і люмінесцент­ному світлі;

- метод фазового контрасту;

- метод ультрамікроскопії та інші.







Дата добавления: 2015-10-12; просмотров: 1342. Нарушение авторских прав

codlug.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.011 сек.) русская версия | украинская версия