Борн М.,Вольф Э. - Основы оптики (1070649), страница 62
Текст из файла (страница 62)
Иногда предпочтение отдается более сложной трехлинзовой слтггелте (ряс. 6.25, б), тогда как в других случаях оказывается достаточпои одиночник линза. Условия освещсяня в микроскопах требуют более полного обсуждения и будут рассмотрены ниже, в пп. 8.6.3 и 10.5.2. 6 6.6. Микроскоп Калкущаяся величина предмета определяется вели иной его иэобраэкепэя на сетчатке, В случае невооруженного глаза кажущийся размер записит от т гла, под которым предмет виден. Для нормального глаза ншшеиькке расстояние .отчетливого зрения, как указывалось в ч 6,1, примерно равно 25 см.
Зто рас- [гп. 6 о!Нпческнк пенповм, Фоенивующиг пзпввкжьккя 238 (2) так что М=1+ — =1+ —; 25 )М 11! ' (3) в последнем выршкенни фокуснос расс!панне )' илллеряется всантиметрах,Так как у обычно мало !ю сравнению с 25 см, увеличение можно записать как М 25 )71 ' (4) На практике различные типы луп, например просгая двояковыпуклая линза н ахроматический дублет, очень часто исгюльзукпся в карманных лупах овмквгкв !7куогкд уд в Е- 1 \ ! ! нГ Рко. б.27. Скока, пякюотрпруюплвя прпнпкп устройства чпкроскопк.
нли в лупе часапшнка. Часто встречается система из двух раздельных плоско- выпуклых линз, сходная с окуляром Рпмсдена (см. рис. 6.13, б). Очевидно что прв большом поле зрения и большом увеличении расстояние между предметом и глазом становится недопустимо малым. По этом причине Галилей предложил около 1610 г. конструкпню лшкроскоглп, оптическая система которого состояла пз кой!утке!)клкусного обьектнва и окуляра-лупы. Б такой системе увеличение осуществляется в две ступени (рис. 6.27). Объекшип микроскопа образует увеличсиис изображения предмета в плоскоста, удобной длн рассматрнпзния !срез окуляр. Увели!ение объектива равно — ь,)ь„где 5о и 5„— рабочие расстояния объектива, удовлетпоряюшне соотношению (2). Если ),— фокусное расстояние окуляра, измеренное в сантиметрах, то его увеличение, согласно (4), равняется 257)7л(, Следовательно, стояние наиболее удобно для рассматривания деталей предмета. Если перед глазом пол!встать собирательную линзу, то рассматриваемый! предает можа!! значительно прпш!изить к глазу.
И хотя такая линза образу!о мнимо!. увеличенное изображение иа расстоянии, превышаюшел! расстояние по предме-га (рнс. 6.26), рассматривать сго удобнее, чем сам предмет. йлвеличеииг приборов, служа- У' 1 =---:.,== — — — щих для рассматривания близких прсдмл-гов. опреглеслялтся как отяопп'пне углового размера изображения, находящегося на расстоянии Рпс. б.25. Лупа. наилучшего зрения (обычно 25 сл) к угловому размеру предмета, отнесенного на то жс расстояние. Зто эквивалентно определению обычного линейного увеличения М в том случае, когда изображение находится па расстоянии наилучшего зрения от выходного, зрачка прибора. Для простой линзы (см. рнс.
6.26) нлкеел! у" М =- — = —. Т" где 5'= 25 см — 'расстояние наилучшего зрения. Согласно (4.4.31) 1 ! 1 ь лт )М' в 6.6). ННКГОШГОП увеличение всей скстемы равно зз И - ч ))) й' Отрицательная величина М указывает иа то, что иэображение гюлучаегся перевер>гтым. Увеличения объектива 'и окуляра обычно даются в описании микроскопа Отдельно. Другая величина, представляющая интерес при описании микроскопического Объектива, — это его числовая апертура (Ч, А ), Она была определена в п. 4.8 2 как произведение п з!п О, где 0 — полонина угловой зяерт)ры в пространстве преднета (т.
е. поло. й вина угла при вершине конуса лучей, исходящих из осевой точки предмета и попадаю>цих на объектив), а и— показатель преломленкя среды н про- л) з) в) страцсгзе прод»>ста. Этз зсппчина рнс Э йз Г>авек>>чвв> нк>гйоскопов. служит мерой гш тОлькО светосп.чы а — в ла гв чм к ва — л лчаа > алкчавв ОбЬЕКтиэа, Но, КаК будЕт ПОКаЗаНΠ — оа Г лкча»в., п. 8.6.8, и его рззржпаюшей способности, т. е. предельчой Чсткости детаЛЕй, КотОрую он даЕт.
Здесь мы рэсскангем о способах получения;шивысп>ей числовой апсртуры. Объективы микроскопа, вообще говоря, должны быть хорошо исправлены на сферическую и хроматнчес«ук> аберрации, а также на кому, так кзк онн нрсдназначевы для работы с предельно болыпн»ш апертурами. Для объектива с неболышнм увсличснисм ( )ОК) можно воспользоваться системой нз двух отдельных склегнны» ахроматических лниз (рис. 6.28, а), исправленной ва сферическую аберрацию и ком) . Однако такая комбинация линз пе годится для Объективов с большим увеличеничм (-60'ч и больше).
В этом случае применяются другие системы линз, в которых используется существование нэ сфера. ческих поверхностях апланатичссьих точек (см. и. 4г2,3). Ейго осуществляется Рко 6.2З. Уненьшенне углового рвскожкснкн лучей в микроскопе. следующим образом. Предмет помещается в точке Р вблизи плоско-выпуклой линзы (рис 6.29, о). Пространство»>с>«згу предметом и линзой заполняется »!полом с показателем прсломлеши л, очень близ«>>м к показателю прело»щения линзы. Если С вЂ” центр кривизны пспргшлгнпой поверхнгкти линзы, а г— ее радиус кривизны, то мнимое н»обр.окснис Р, точки Р, отстоящей от С на расстоянии г>/г>„находится на расстоянии л,г, От С н обе эти точки связаны >словнем апланатизма. Таким путем дгючягается большая числовая апертура и в системе >меныпастся расхождение л»чей, исходящих из Р, Г>ез внесения мопохроматическпх аберраций. Оливка прн этом возникает хроматическая аберрация и сс следует с«омпецсировать осг шьнои и сты* ош нческой системы.
[тл. 6 240 Оптически> пРиБОРИ, ФОРмиРующие изОИРАжеиие )с[ожссо еше уменьшить расхождение лучей дополнительным положительным менисков Р) [рис 6 29, б). Центр кривизны передней поверхности мениска находится в точке Рп а радиус его задней поиердиссстсс выбирается таь, ч собы Р была аплзиатической точкой этой поверхности. У!учн, преломлс нные ня задней поверхности меииска, образуют мнимое изображение в другой апланатической точке Р«. ,[ Добавление других менксков даес пскледовательный ряд мнимых изображений Р, Р«,, лежащих все дальше и дальше от Р.
Таким Обрзюм, угловое расхождение лучей становптс>с все меньше и меньше Однако редко прим«ияют болыпс двух лшсз, гак как нельзя полностью скомпенсировать вносимую ими хроматическую аберрз~сссю. Описанные выше плд ерсссояныг объективы позволяют работать с более широким конусом лучен, чем сухие обзеклисзы такого лсе диаметра Б случае сухих объектив«а лучи, выходящие из покровного стекла, зашнщающего рассматриваеммй предмет, попадают в зочд>х и, ~с[ссдссс>ксссяссп спк.пясякжгя иаруясу. Следовательно, расхоясдеипе .«с чсн увеличивается. Прн использовании же объективов с масляной иммсрсией лучи, выходящие из покровного стеклз, не ппеломлиются. Наибольшую числовую апертуру [ 1,4> чожно подучить только у таких опъектпв ис.
Значнтелыю оольшие требования предъявляются к опъскгивам микроскопа, прелиачиачеииым для расютс,с в б.,сиждгде«дс,сж[мддг ней ультрафиолетовой ! й — 2500 д), вишмой и близкоп нпфракраснон ооластях спектра. Так, яапрпмср, если микроскоп должен испо.сьзоваться в сочетании со спсктрографом и фотометром, необходиРис З ЗО ЗРР««Д»иьса Озье«таз чя«РО. Ма вЫсоКая СтЕпеНЬ ахроматизапии. скопа Ьурда. Расчетом ахроматических объекти- вов к микроскопгос нпервые спстемати. чески занялся Бурх 1291 "*), взявший зз основу аналитическое решение 1!!Иярнппсльда для дзухзерсг«лыюй зплапатпчсской системы, о которои упоминалось в 44 [О, Бурх иапссл, что сели шсловая апсртура превышает 0 5, то по крайнев мере одно из зеркал должно оысь асфсрическим.
Тем не менее в верка.сьиык системах певозмогкио Осушестзсмь сакпе же большие числовые апертуры, как в хороших нммерснанных объективах. Типичный ахроматический объектив Бурда показан схематически из рис. 6.30. Не считая ахромагичности, его ос. ионное достоинство заключас.гся в бо.сыссоч рабочем риссчоясссссс, т. е.
расстоянии ыежду предметом н ближайшей поверхностью объектива. Оно может быть столь жс. больпсим, как н фокусное расстояние объектива. Недостатком таков системы является присутствие второго:серка,са, загоражинакдпего часть света. Б системах с малой шкловой апертурой, использую>них сферические поверхности, такое «эагора>кинапис» можес презышзть 4бэ>. Рассмэсрииалнсь также и зеркально-лннзовыс объективы Рипсроскопов.
Так, была предложена система, в которой отражения происходят внутри стекла нз концеитрп'ссскы сфери ~ескссд сюкрытьсх серебро>с ппверхиостях [001. Се. рсбсро на второй поверхности нанесено так. что «загораживание> успньшеис до 20«л«, Двухзеркальный объектив с отпоситслыю малым «заго[шживзнием» описан Грейс»с [й! [. Ои при»сснпл кварпсвьсс н ф.суоритовыс ссотспоссесстьс с большой кривизной, кшорые с~рсс условии обешпчения необходимой «пветоиой» ') Этп«мстод зреддожеп Лммчм [Зя[. *'! В дсэдпд его «тат»Р гпд>рва«с« та«ме ПО>ор равввх к«следозаяиа пч ахраматич«схим ОО»с«там«м дд«м«кдск«асс«э, 241 лнгарвтРРЛ коррекнин в ультрафиолетовых н видимых областях спектра вполне заменяют поверхности сложной формы, необходимые при работе с зеркалами.
Обычно предметы, исследуемые под микроскопом, сами не светятся и, следовательно, нуждаются в постороннем освешеннн. Во многих случаях рассматриваемые предметы представляют собой тонкий срез прозрачного всшества н наблюдаются в проходящем свете. В системах с небольшой числовой апертурой (Ч. А.
до 0,25) вполне достаточно рассеянного дневного света, отраженного под углом от вогнутого зсркала. В других случаях необходимо пользоватьсн искусственными псточнпнзмн. Кля большей кон!)ентрз~г!«и света применяется вспомогательная система линз, нли конденсор. Существует много различных способов освещения микроскопических объектов; два из ннх будут описаны в гл. 1О. В настоящем параграфе содержались только основные сведения о микроскопе. Полное обсуждение вопросов, связанных с формированием изображения в микроскопе, нуждается в более гииких методах (см.
п. 8.6.3 и Я К.о н !О.аг), ЛИТЕРАТУРА 1. О!сбоизгу о1 Лрр106 Рьу»Ч«ь, еб. Ьу О(вгеЬгоох, Масппбви, Ьаибоп, 1923, Чо). 1Ч. Аи )ийобнс!Юи 1о Лири«6 Опись, Р!Ьизи, Со«~бои, 1930, Чо). 11. 3. О. Л. В о и 1г у, Ор«Мое 1и«1гшипяа1е. Мззюи, Рати, 1946. 4. О. А. ! а с и Ь ь, Риис«шеи(аы а1 Ор1!са! Ря 0 ие»пик, МсГ«ап-НН1, Нет Уон«, 1943. 5. !!.
Не)ш Ь а 11», НаидЬисЬ бег Рьуз!о!оа!пьеи Ор(!Ь, !.. Чгвь, 11«и«Ьигя, Ье~р«16, 3 Либ., 1 (1909), И (1911), И! (1910). б. 1, Р. С. 5 о и 1 Ь в 11, Ап 1п(габос1шп (о РЬузш1оя!св( ОР(1«ь Ох!о««(Ои!ч. Ргем, 1937. 7. )Ч. Мс г1е, К. й ! с Ь1е «, М. К о1«г, Оаз РЬо!сигар««« сЬеОЬ)еа(!ч, Зрппкег, Ч)еппа, 1932. 8 КГ. Та у! от, Н. ЧГ. 1.ее, Ргос РЬуь Зос. 47, 602 (!933).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
