Лекции 2014-го года (1125726), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Критерий Рэлея – примерно27,3%, критерий Спарроу – больше 0% (неприменим длявизуальных наблюдений).Качество оптической системыКачество системы характеризуется числом Штреля:St= h(0)/h0(0).Для объектива микроскопа St>0.8Типы оптических системЕсли аберрации в пределах поля зрения малы (существенноменьше λ/4), то система называется дифракционноограниченной (объектив микроскопа, зеркало телескопа).Но малые аберрации существуют только дляапланатических точек, вне их изображения размываются.Если аберрации велики, система называется геометрическиограниченной (объективы фотоаппаратов и проч.).
Длягеометрически ограниченной системы формированиеизображения хорошо описывается с помощьюгеометрической оптики. Изображения объемных предметовимеют практически одинаковое качество по всему полю.В геометрически-ограниченной системе уменьшение апертуры(закрытие диафрагмы) в определнных пределах улучшаеткачество изображения (уменьшается кружок нерезкости), а вдифракционно-ограниченной системе – ухудшает всегда(размывается диск Эри).Функция передачи контрастав оптической системеСтепень контрастности изображения (отношение контрастапредмета в контрасту его изображения) быстро убывает с ростомпространственной частотыПонятие оптического срезаОптический срез – плоскость в пространствепредметов, изображение которой создает микроскоп взависимости от своей настройки.При визуальном наблюдении оптический срез трудноразличим из-за аккомодации глаза.Окрестности оптического среза (выше- инижележащие плоскости) размываются микроскопом,и степень этого размытия определяет толщину(глубину) так называемого «резко изображаемогопространства».Объемное изображение точки видеальной оптической системеИзображение точки есть искажение волнового фронтав плоскости изображения.PSF (point spread function) – функция рассеяния точки(ФРТ).Изображение точки в плоскости передается дискомЭри, параметры которого определяются свойствамилинзы (объектива).Для свободной от аберраций оптической системыразмер диска Эри определяется только ее апертурой.Изображение точки вдоль оси описываетсяэллиптической перетяжкой.Объемноеизображение точки(функция рассеянияточки – PSF)в идеальнойоптической системеПроекции объемного изображения точки (ФРТ)в поперечной и меридиональной плоскостяхХарактеристика перетяжкиFWHM – full width at halfmaximum (ширина наполувысоте).FWHM являетсяколичественной мерой дляописания различныхоптических картин.Данная характеристикаявляется исчерпывающей,только если известнафункция на графике.Разрешающаяспособность по оси zРасстояние от центра до первого дифракционногоминимума по оси z рассчитывается по формуле:z = 2λn/(NA)2,где λ - длина волны света, n – коэффициентпреломления среды, и NA – числовая апертураобъектива.Соотношение аксиального и радиального разрешения(по критерию Рэлея) составляет:z/r = 3.28*n/NAГлубина поля зренияГлубина резкого поля зрения – область пространства,расположенная выше и ниже плоскости фокусировкиобъектива, где расфокусировка изображения точки непревышает половины радиуса диска Эри (или кружканерезкости).Максимально допустимая величина расфокусировкипри микрофотографии приближенно определяетсякак одна четверть расстояния до дифракционногоминимума по оси z.За счет аккомодации глаза глубина поля зрения привизуальном наблюдении увеличивается.Толщина резко изображаемойобласти предметаМаксимально допустимая величина расфокусировкиприближенно определяется как:dилиλ - длина волны света, n – коэффициент преломлениясреды, и NA – числовая апертура объектива.где«Оптический срез» – слой резко изображаемого пространства.Под «толщиной оптического среза» подразумевается слой,центр которого находится в фокусе (реальный оптическийсрез), а толщина равна удвоенной величине допустимойрасфокусировки.Глубина изображенияГлубина изображения – область пространства,расположенная выше и ниже плоскостифокусировки, где расфокусировка изображения непревышает допустимого кружка нерезкости.Допустимый размер кружка нерезкостиопределяется детектором (глаз, камера).Глубина поля зрения и глубина изображениясвязаны обратной нелинейной зависимостью.Максимальная глубина изображения достигаетсяпри использовании иммерсионного объектива,минимальная – с объективом малого увеличения.Оптические срезыОптический срез – часть препарата, изображение которойразмыто в пределах половины диска Эри.
Его толщина дляиммерсионных объективов составляет менее 1 мкм.Глубина поля зрения и резкогоизображенияУвеличениеАпертура(NA)Глубина полязрения (мкм)Глубинаизображения (мм)4x0.127.20.1310x0.206.80.820x0.41.73.840x0.650.6512.860x0.950.3029.8100x1.4 (имм.)0.2180Лекция 5Окуляр, типы окуляровБинокулярная насадкаКонденсоры светлого поляУстановка света по КелеруОкуляр микроскопаТипы окуляров:Гюйгенса – х5-х25Рамсдена – х4-х15Компенсационный – имеет хроматическую разностьувеличений (только в сочетании с объективом)Ортоскопические – х10-х16- Широкопольный (окулярное число свыше 180)- Сверхширокопольный (окулярное число свыше225)Окуляры с вынесенным зрачкомОкуляры с внутренней фокусировкойХарактеристики окуляраКонструкция (положение переднего фокуса)– Гюйгенса, Рамсдена и др.Увеличение – x4-x25Размер поля зрения в мм – 8-26,5Расстояние до выходного зрачкаНаличие диоптрийной настройки (±5D)Конструкция окуляровКрасная полоса указывает положение переднегофокуса (плоскость первичного изображения)Ортоскопический окулярПоле зрения окуляраГюйгенса (х5-х25) – 8-10 ммОртоскопические:Стандартные (х10-х16) – 18-20 ммWide (х10-х12,5) – 20 или 22 ммSuper Wide (х10) – 26,5 ммУвеличение и поле зрениямикроскопаУвеличение микроскопа равно произведениюувеличения объектива на увеличениепромежуточной линзы (бинокулярной насадки) и наувеличение окуляра.Максимальное поле зрения обусловленоконструкцией объектива и тубусом микроскопа.Величина поля зрения микроскопа равна полюзрения окуляра (в мм), деленному на увеличениеобъектива и промежуточной линзы (бинокулярнойнасадки).Поле зрения и конструкциямикроскопаСтандартный диаметр тубуса микроскопа – 23,2 мм.Для сверхширокопольных окуляров необходимувеличенный диаметр всего тубуса.
Конструктивноон возрастает до 28 мм.Сверхширокопольные окуляры могут эффективноиспользоваться только в сочетании с объективамиувеличенного поля зрения.Размер поля зрения с окуляром10х/22 (WF) без насадки.ОбъективДиаметр (мм)1х2.5x4x10x20x40x60x100x228.85.52.21.10.550.370.22Сочетание окуляра иобъективаКоррекция на аберрации объектива – CF, CFIВеличина поля зрения (FN для окуляра) – WF, SWF,UWF. Для реализации широкого поля зрения (25-26,5мм) необходим соответствующий микроскоп (сшироким тубусом) и объектив.Для достижения максимальной глубины резкостипри заданном разрешении применяетсявысокоапертурный объектив с малым увеличением+ сильный окулярПолезное общее увеличение микроскопа:500 NAob. < Vob.
X Voc. X Vt. <2000 NAob.Диапазон полезных увеличенийОбъективОкулярУвел. (NA)10x 12.5x 15x 20x 25x2.5x4x10x25x40x40x60x60x100x———xx—x—x(0.08)(0.12)(0.35)(0.50)(0.75)(1.00)(0.95)(1.40)(1.30)——xxxxxxx—xxxxxxx—xxxx—x—x—xxx——————Бинокулярнаянасадка,конструкция1-5 – оптические элементынасадки.1 – линза2 – призма для наклоналучей3 – светоделительнаяпризма (пентапризма)Разделение лучей вбинокулярной насадкеРасстояние между Е1 и Е2 должно соответствоватьмежзрачковому расстоянию (у большинства людей –55-75 мм)Настройка бинокулярнойнасадки микроскопа1. Установить межзрачковое расстояние такимобразом, чтобы два изображения полностьюсовместились (объектив х20-х40)2.
Сфокусировать микроскоп, используя объективх40.3. Ввести объектив с увеличением не более х4-х5 и,установив диоптрийную подстройку на 0,сфокусировать изображение для правого глаза.4. Сфокусировать изображение для левого окулярас помощью диоптрийной подстройки.5. Убедиться, что фокусировка для объектива х40 неизменилась.Освещение препарата вмикроскопеПри увеличении х1000 яркость освещения препаратадолжна примерно в 1 млн.
раз превышатьосвещенность помещения. Поэтому необходимаспециальная система освещения препарата.Осветитель – удаленный источник света соптической системой, создающей параллельныйпучок света.Конденсор – короткофокусная система, создающаяконус света, фокусирующийся на препарате.Осветитель микроскопа(светлое поле)Осветители: встроенные и навесные.Основной тип ламп – лампы накаливания(галогеновые) – 20, 30 и 100 Вт.Напряжение – 6 В или 12 В.Спираль лампы – плотная, в плоскостиизображения, как правило, прямоугольная.Юстировка лампы – винты на домике (вверх-вниз,вправо-влево).Коллектор – 3-х линзовый.Полевая диафрагма – встроенная (внутриколлектора) или вынесенная (внутри станинымикроскопа).Применение светофильтровОсновные цели – увеличение контрастаизображения и/или подбор правильной цветовойгаммы.Нейтральные светофильтры (ND) – позволяютувеличить накал лампы и скорректироватьцветовую температуру.Цветные светофильтры: коррекция цветовойтемпературы лампы (конверсионные);увеличение контраста при использованииахроматов (зеленый, оранжевый); избирательноеувеличение контраста в окрашенных препаратах.Типы конденсоров длямикроскопаАхроматический АббеАпланатическийАхроматический-апланатическийКонденсоры сухие и иммерсионныеКонденсоры с переменной апертурой –панкратические и с откидной линзойОсновные светлопольныеконденсорыРабочий отрезок и апертураконденсоровСтандартный (около 2 мм) (NA= 1,4-0,8)Удлиненный (свыше 4 мм) -- LWD (NA=0,55)Особо длинный (свыше 2 см) -- ELWD(NA=0,2-0,3)Конденсор с откидной линзой (NA: 0,9/0,2)Панкратический (NA меняется от 1,2 до 0,3)Оптическоесогласованиеобъектива иконденсораХод лучей в микроскопах с конечной ибесконечной оптической длиной тубусаСопряженные плоскостиСетчаткаВыходной зрачок(диск Рамсдена)ГлазОкулярПлоскостиосветителяПромежу-точнаялинзаЗФП объективаПромежуточноеизображениеПлоскостиизображенияОбъективПрепаратКонденсорДиафрагма конденсора(апертурная)Полевая диафрагмаКоллекторИсточник света(нить лампы)Сопряженные оптическиеплоскости в микроскопе1 группа:– спираль лампы– апертурная диафрагма (конденсора)– задняя фокальная плоскость объектива– входной зрачок глаза (диск Рамсдена)2 группа:– полевая диафрагма (осветителя)– препарат– диафрагма поля зрения (передний фокус)окуляра– сетчатка глазаУстановка света по Келеру1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
