Заказнов Н.П., Кирюшин С.И., Кузичев В.И. - Теория оптических систем (1060803), страница 37
Текст из файла (страница 37)
В качестве такой жидкости используют воду (а ж 1,33), кедровое масло (л ж 1,52), монобромнафталнн (и ж 1,7) н др. Чтобы глаз наблюдателя мог полностью нспользовать разрешающую способность микроскопа, определяемую по формуле (324), необходимо иметь соответствующее видимое 'увеличение. Если две точки передней фокальной плоскости оптической системы раеположены друг от друга на линейном расстоянии 5 (рнс. 157), то 1З. 1М угловое расстояние между этими точками в пространстве изображений Фс = бе///. ь Глаз наблюдателя будет воспринимать зти точки как раздельные, если угловое расстояние г/ между ними будет не меньше уг- лового предела разрешения глаза Рис.
Шт. Схема пли опрехелеиии „, т.е. полевиого уиеличеиии микроскопа - ф' = б//' )~феи. (325) Из формул (325), (324) и (317) следует, что видимое увеличение микроскопа 1' э (500А/Х) фсл. (326) По последней формуле можно определить минимальное видимое увеличение, при котором глаз наблюдателя будет полностью использовать разрешающую способность микроскопа.
Это увеличение называется полезным. При использовании формулы (326) следует иметь в виду, что во многих случаях диаметр выходного зрачка микроскопа составляет 1 ... 0,5 мм. Это приводит к увеличению углового предела разрешения глаза до 2' ... 4'. Если взять среднюю длину волны в видимой области спектра Х = = 0,55.10-' мм, то при угловом пределе разрешения глаза ф„„= = 0,0006 ... 0,0012 согласно (326) для полезного увеличения микроскопа получим: 500А ( Ги ( 1000А.
Микроскоп с видимым увеличением меньше 500А не позволяет различать глазом все тонкости структуры предмета, которые изображаются как раздельные микрообъективом данной апертуры А. Однако использование микроскопов с видимым увеличением больше !ОООА нецелесообразно, так как нельзя выявить более мелкую структуру предмета по сравнению с той, которая различается при полезном увеличении.
68. Глубина изображаемого пространства для микроасопа При наблюдении через микроскоп рассматриваемый предмет помещают в его передней фокальной плоскости. Однако достаточно резкие изображении будут получаться и для точек предмета, находящихся перед фокальной плоскостью и эа ней. Эта часть пространства предметов, расположенная вдоль оптической оси, которая достаточно резко изображается оптической системой, называется глубиной изображаемого ирасгпранство. Для случая микроскопа она складывается из трех глубин: аккомодацнонной, геометрической и дифракционной (волновой). 19б Аккомодационная глубина.
В процессе наблюдения объемного предмета глаз аккомодирует на различно удаленные точки. Благодаря субъектявному восприятию результатов этого процесса у наблюдателя создается впечатление, что все просматриваемое по глубине пространство видно одновременно резким. Аналогичным будет процесс восприятия по глубине пространства изображений при наблюдении через оптическую систему. Если глаз аккомодирует в пределах расстояния от 250 мм до бесконечности, то при наблюдении через микроскоп он будет видеть резкими изображения точек предметной плоскости, которая может располагаться в пространстве от передней фокальной плоскости до плоскости, удаленной от переднего фокуса на некоторое положительное расстояние г.
Если выходной зрачок микроскопа расположей вблизи его заднего фокуса, то это расстояние г, определяющее аккомодационную глубину изображаемого пространства, находят по формуле Ньютона (35) Т,„= г = 1м 1250 илн с учетом (317) (327) Геометрическая глубина. Если предмет расположен в передней фокальной плоскости микроскопа, то от любой точки предмета в глаз наблюдателя поступают пучки параллельных лучей. В этом случае на сетчатке глаза получается резкое изображение точек предметной плоскости без аккомодации.
Для точек предметной плоскости А„ расположенной за передним фокусом, и .плоскости А, расположенной перед ним (рис. 158), в глаз будут поступать соответственно расходящиеся и сходящиеся пучки лучей, а иа сетчатке вместо резкого изображения точки получается пятно размытия. Если диаметр этого пятна не будет больше некоторого предельного значения, связанного с угловым пределом разрешения глаза, то пятно размытия наблюдателем будет восприниматься как резкое изображение. Пусть точка А, расположена на расстоянии г, от переднего фокуса. Тогда согласно формуле Ньютона ее изображение А1 после микроскопа получится на расстоянии г( = — 1„''lг~.
(328) и и' л Выа.а Рис. 1ЗЗ. Схема дли определении глубины изображаемого пространства микро. скопа 197 Если по отношению к глазу точка А( будет находиться не ближе расстояния р~ (начало бесконечности), то это изображение будет казаться резким. Прн расстоянии между задним фокусом н глазом, равном гр, из рнс. 158 получим р| = г1 — гл Так как обычно ) г( ))) гр, то р1 = г1 н согласно (328) а1 /л /р1~ (329) Расстоянне р~ зависит от углового предела разрешения глаза н может определяться по одной нз формул: р = — /7. /Ф- если диаметр зрачка глаза меньше диаметра выходного зрачка микроскопа, нлн рьл = — ьг /аргл (330) если диаметр выходного зрачка микроскопа меньше диаметра зрачка глаза.
Полагая, что в микроскопе диаметр выходного зрачка меньше диаметра зрачка глаза, нз (329) с учетом (317), (323) н (330) окончательно получаем: аг = 125$гл/(ГА). Аналогичная зависимость со знаком «минус» получается для расстояния г,. Так как геометрическая глубина изображаемого пространства Т, = (г, — га) (см.
рис. 158), то (331) Тг = 25ОФгл/(ГА). Дифракпнонная глубина. Наличие днфракционных явлений в микроскопе увеличивает глубину изображаемого пространства на величину Т„= аХ/(2А»), (332) где а — показатель преломления иммерсни. Таким образом, полная глубина изображаемого пространства при наблюденвн в микроскоп является суммой трех глубин н согласно (327), (331) н (332) будет равна: Т = Та + Тг + Тл = 250/Г» + 250фгл/(ГА) + Пал/(2А~). (333) Из формулы (333) следует, что аккомодапионная глубина зависит только от видимого увеличения микроскопа, геометрическая — от видимого увеличения н апертуры, а дифракпионная— только от апертуры.
Следует также нметь в виду, что в микроскопах, в которых применяется окуляр с сеткой, Т, = О, так как глаз аккомоднрован на изображение сетки. 198 69. Объективы н окуляры микроскопа Большое разнообразие научно-технических задач, решаемых с помощью микроскопии, вызывает необходимость применения мнкроскопов с широким диапазоном нх характернстнк. Это достигается за счет использования различных сочетаний объективов н окуляров. Существующие конструкции различных мнкрообъектнвов можно классифицировать по следующим признакам: состоянию коррекции остаточных аберраций (ахроматы, апохроматы, планахроматы и т. д.); свойствам нммерснн (безыммерснонные и нммерснонные); особенностям оптических схем (линзовые, зеркальные, зеркально-лннзовые); длине тубуса микроскопа. Мехаиической длиной тубуса, представляющего собой трубу, называется расстояние от нижнего среза 2 тубуса, куда ввинчивается микрообъектнв, до верхнего среза 1, куда вставляется окуляр (рнс.
159). В большинстве микроскопов, применяемых для наблюдения в проходящем свете, механическая длина тубуса составляет !60 мм, а для наблюдения в отраженном свете— 190 мм. В мнкрообъектнвах с механической длиной тубуса 160 мм расстояние от предметной плоскости 4 до нижнего среза тубуса 33 мм в микроскопах старых моделей н 45 мм в микроскопах современных моделей. Расстояние от плоскости изображения 2 после мнкрообъектнва, совпадающей с передней фокальной плоскостью окуляра, до верхнего среза 13 мм. Следовательно, расстояние от плоскости предмета до плоскости изображения после мнкрообъектнва составляет !80 мм в микроскопах старых моделей н 192 мм в микроскопах современных моделей.
При постоянной длине тубуса микроскопа обеспечивается замена объективов н окуляров микроскопа, входящих в данный комплект, так, чтобы для любого объектива комплекта создаваемое нм изображение совпадало с передней фокальной плоскостью любого окуляра комплекта. Основными характеристиками обьектнвов микроскопа являются линейное увеличение н числовая апертура, значения которых гравируются на оправе мнкрообъектнва. Объективы современных микроскопов имеют увеличение.! ... 120" н числовую апертуру 0,0! ... 1,4. Конструкция оптической схемы микрообъектнва тем сложнее, чем выше его апертура и увеличение и чем совершеннее коррекция остаточных аберраций.
Объективы-ахроматы с увеличением 5 ... 1О" и апертурой до 0,2 состоят из ивчх двухлинзовых склеенных компонентов. Прн повышении апертуры до 0,3 необходимо добавлять фронтальную плосковыпуклую линзу. Иммерснонный объектив-ахромат с увеличением 90" н апертурой 1,25 (обозпа'- !39 Рыс. !59. Тубус ыыкроскопа Ркс. 1бо. Объсктыа мыкроскопа чается 90х1,25) состоит из четырех компонентов: фронтальной плосковыпуклой линзы, положительного мениска и двух двух- линзовых склеенных компонентов. В объективах-апохроматах для лучшего исправления хроматических аберраций применяются кристаллы (флюорнт и квасцы). Отличительной особенностью объективов с исправленной кривизной изображения (планахроматы и планапохроматы) является использование отрицательного компонента или менисковой линзы значительной толщины.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
