микроскопелупа (1060962), страница 2
Текст из файла (страница 2)
огда с учетом (320) диаметр выходного зрачка микроскопа 0' = 2п(ч 1я ол. (321) Так как при аберрацнонном расчете микрообъектива обеспечивается его апланатическая коррекция, то по условию синусов вместо (321) следует иметь в виду В' = 2~„'~а з1п п,.ь, (322) где п з1п оь = А — числовая апертура микроскопа.
194 Принимая во внимание (317) и (322), окончательно получим: 0' = 600А/Г. (323) Из рис. 156 находим удаление выходного зрачка ар от по- следней поверхности окуляра: з ° =Ф +зл °, где з~ ° — задний фокальный отрезок окуляра, длина которого зависит от конструкции оптической схемы окуляра; отрезок хр ° определяется по формуле Ньютона ~Р = ~ок~ ~Р При наблюдении в микроскоп зрачок глаза нужно совмещать с выходным зрачком микроскопа. Следует также иметь в виду, что выходной зрачок микроскопа в большинстве случаев меньше диаметра зрачка глаза.
67. Разрешающая способность микроскопа Разрешающая способность микроскопа характеризуется величиной, обратной линейному пределу разрешения. Согласно дифракционной теории Аббе линейный предел разрешения микроскопа, т. е. минимальное расстояние между точкамн предмета, которые изображаются как раздельные, определяется по формуле 6 = Х/(2А), (324) где 6 — линейный предел разрешения; Х вЂ” длина волны света, в котором проводится наблюдение; А — числовая апертура, или просто апертура, микроскопа (микрообъектива).
Из формулы (324) следует, что для' повышения разрешающей способности микроскопа нужно уменьшать длину волны света и увеличивать числовую апертуру микроскопа. Первая возможность реализуется путем фотографирования исследуемых предметов в ультрафиолетовом излучении. Апертура микроскопа определяется по формуле А = а з1п оз, где зш аз ~ 1. Значение апертурного угла современных высококачественных мнкрообъектнвов доведено практически до предела. Другая возможность увеличения апертуры — применение иммерсионной жидкости, помещаемой между рассматриваемым предметом и микрообьективом. В качестве такой жидкости используют воду (а яз 1,33), кедровое масло (л т 1,52), монобромнафталин (л ж 1,7) и др. Чтобы глаз наблюдателя мог полностью использовать разрешающую способность микроскопа, определяемую по формуле (324), необходимо иметь соответствующее видимое 'увеличение. Если две точки передней фокальиой плоскости оптической системы равположены друг от друга на линейном расстоянии 6 (рис.
157), то ~з. !вз угловое расстояние менщу зтимя точкамн в пространстве изображений ф' = ба1~'. ь Глаз наблюдателя будет воспринимать зти точки как раздельные, если угловое расстояние -Ф' г/ между ними будет не меньше уг- лового предела разрешения глаза Рне. 157. Слепа пла ппрелеланна ,„, т. е. пплеаипгп уаелнееиии микроекопа ф = 5» ль Фел (325) Из формул (325), (324) и (317) следует, что видимое увеличение микроскопа Г > (5ООА/Х) ф,„. (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 ер,л = 0,0006 ... 0,0012 согласно (326) для полезного увеличейия микроскопа получим: 500А ( Гп ~ 100ОА.
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 1000А нецелесообразно, так как нельзя выявить более мелкую структуру предмета по сравнению с той, которая различается при полезном увеличении. 68.
Глубина изображаемого пространства для микроскопа При наблюдении через микроскоп рассматриваемый предмет помещают в его передней фокальной плоскости. Однако достаточно резкие изображении будут получаться н для точек предмета, находящихся перед фокальной плоскостью и за ней. Эта часть пространства предметов, расположенная вдоль оптической оси, которая достаточно резко изображается оптической системой, называется глубиной изобрааааемого пространство.
Для случая микроскопа оиа складывается из трех глубин: аккомодационной, геометрической и дифракционной (волновой). !вз Аккомодациовиая глубина. В процессе наблюдения обьемного предмета глаз аккомодирует на различно удаленные точки. Благодаря субъективному восприятию результатов этого процесса у яаблюдателя 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 аккомоцирует в пределах расстояния от 250 мм до бесконечности, то прн наблюдении через микроскоп ои 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 а, определяющее аккомодационную глубину изображаемого пространства, находят по формуле Ньютона (35) Та„= г = 7"' /250 или с учетом (317) 7'а„= 250/Г'.
(327) Геометрическая глубина. Если предмет расположен в передней фокальной плоскости микроскопа, тр от любой точки предмета в глаз наблюдателя поступают пучки параллельных лучей. В этом случае на сетчатке глаза получается резкое изображение точек предметной плоскости без аккомодацин. Для точек предметной плоскости А„ расположенной за передним фокусом, и плоско. сти А,„ расположенной перед ннм (рис.
158), в глаз будут поступать соответственно расходящиеся и сходящиеся пучки лучей, а на 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 размытня наблюдателем будет восприниматься как резкое изображение. Пусть точка А, расположена на расстоянии г, ат переднего фокуса. Тогда согласно формуле Ньютона ее изображение А| после микроскопа получится на расстоянии г( = — 7„'!гь (328) и и' 49 Вмл Рнс.
!ба. Схема ллн онрелеленнн глубннм наобрамаемого пространства мннро. слона Если по отношению к глазу точка А( будет находиться не ближе расстояния Р» (начало бесконечности), то зто изображение будет казаться резким. При расстоянии между задним фокусом и глазом, равном зр, из рнс. 158 получим Р~ = г( — гр . Так как обычно ) г(),Р зр, то р~ = г~ н согласно (328) з~ = — 7»» ~Р~е». (329) Расстояние р» зависит ат углового предела разрешения глаза и может определяться по одной из формул: Рьа = ~-~»лlфг»» если диаметр зрачка глаза меньше диаметра выходного зрачка микроскопа, или Р~ = — г!'»»ф (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) и (330) окончательно получаем: = 125фгл/(ГА). Аналогичная зависимость со знаком чминусз получается для расстояния а,. Так как геометрическая глубина изображаемого пространства Т„= (г, — з,) (см. рис. !58), то (331) Т = 250ф» ДГА). Дифракпнонная глубина. Наличие дифракционных явлений в микроскопе увеличивает глубину изображаемого пространства на величину 7 и = лй/(2А'), (332) где л — показатель преломления иммерснн. Таким образом. полная глубина изображаемого пространства при наблюдении в микроскоп является суммой трех глубин и согласно(327), (331) и (332) будет равна: Т = Т, + Т, + Т„= 250(ГГз + 250ф,„/(ЙА) + лд!(2Аз). (333) Из формулы (333) следует, что аккомодационная глубина зависит только от видимого увеличения микроскопа, геометрическая — от видимого увеличения и апертуры, а дифракцнонная— только от апертуры.
Следует также иметь в виду, что в микроскопах, в которых применяется окуляр с сеткой, Т, = О, так как глаз аккомодирован на изображение сетки. 198 69. Объектнвы н окуляры микроскопа Большое разнообразна научно-техннческих задач, решаемых с помощью микроскопии, вызывает необходимость применения микроскопов с широким диапазоном нх характеристик. Это достигается за счет использования различных сочетаний объективов н окуляров. Существующие конструкции различных мнкрообъектнвов можно классифицировать по следующим признакам: состоянию коррекции остаточных аберраций (ахромати, апохроматы, планахроматы н т.
д.); свойствам нммерснн (безыммерснонные н иммерснонные); . особенностям оптических схем (лннзовые, зеркальные, зеркально-линзовые); длине тубуса микроскопа. Механической длиной гпубуса, представляющего собой трубу, называется расстояние от нижнего среза 2 тубуса, куда ввинчивается мнкрообьектив, до верхнего среза 1, куда вставляется окуляр (рис. 159).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
