Mikroskopların optik prensipleri ve performansı
Geleneksel optik mikroskop, bir optik sistem ve bunları destekleyen mekanik bir yapıdan oluşur. Optik sistem, tamamı çeşitli optik cam türlerinden yapılmış karmaşık büyütücü mercekler olan bir objektif merceği, bir göz merceği ve bir yoğunlaştırıcı merceği içerir. Objektif mercek örnek görüntüyü büyütür, onun büyütülmesi M şeyi aşağıdaki formülle yapılır: M şey=Δ ∕ f' şey, burada f' şey objektif merceğin odak uzaklığıdır, Δ mesafe olarak anlaşılabilir Objektif merceği ile mercek arasında. Göz merceği, insan gözlemi için 250 mm'lik kişinin önünde hayali bir görüntüye büyütülmüş objektif merceğin görüntüsü olacaktır; bu, insanların çoğunluğunun **** gözlem pozisyonunu hissettiği, M gözünün büyütülmesinin göz merceği { {2}}/f'eye, f'eye odak uzaklığının göz merceğidir. Mikroskopun toplam büyütmesi, objektif ve göz merceğinin çarpımıdır, yani M=M nesne * M göz merceği=Δ * 250∕f'göz * f;nesne. Objektif merceğin ve göz merceğinin odak uzunluğunun azaltılmasının, mikroskobun görebileceği ** ve anahtarın diğer mikroorganizmalarının toplam büyütmesini sağlayacağı, aynı zamanda sıradan büyüteçle arasındaki farkı da görebileceği görülebilir.
Peki, daha ince nesneleri görebilmemiz için büyütmeyi artırmak amacıyla f'objektif f'göz merceğini sınırsız olarak azaltmak düşünülebilir mi? Cevap hayır! Bunun nedeni, görüntü için kullanılan ışığın doğasının bir tür elektromanyetik dalga olması ve dolayısıyla yayılma sürecinde kaçınılmaz olarak kırınım ve girişim olgusu üretmesidir; tıpkı engellerle karşılaşıldığında su yüzeyinde her gün görülen dalgaların yuvarlanabilmesi gibi. İki su dalgası sütunu, aynı şeyi güçlendirmek veya zayıflatmak için birbiriyle buluşabilir. Nokta şeklindeki ışık yayan bir nesneden gelen ışık dalgaları objektif merceğe işaret ettiğinde, objektif merceği artık bir noktada toplanamadığında, çerçevenin objektif merceği ışığın yayılmasını, kırınımını ve girişimi engeller. belirli bir büyüklükte nokta oluşumu, aynı zamanda zayıf ve giderek azalan halenin çevresinin bir dizi yoğunluğu da vardır, Avery noktası için parlak noktanın merkezi olarak adlandırdığımız, belirli bir mesafeye yakın iki ışık yayan nokta iki nokta için teyit edilemeyene kadar iki nokta çakışacaktır. Riley, iki noktanın merkez mesafesi Airy noktasının yarıçapına eşit olduğunda, iki noktanın ayırt edilebileceğine dair bir kriter önerdi; iki ışık yayan nokta arasındaki mesafe e=0.61 olarak hesaplandı. ∕n.sinA=0.61, ışık dalgalarının dalga boyuna girdiği ∕NA'ya, insan gözü yaklaşık 0.4-0 dalga boyuna sahip ışık dalgaları tarafından alınabilir. 0,7 um, n, orta kırılma indeksinin ışık yayma noktası için; burada ışık yayma noktası, ışık yayma noktasının kırılma indisinde bulunur. Işık yayan noktanın, örneğin havada, n ≈ 1, suda, n ≈ 1,33 olduğu ve yarının objektif mercek çerçeve açısının ışık yayan noktası için A'nın olduğu ortamın kırılma indeksi, NA Objektif merceğin sayısal açıklığı olarak bilinir. Yukarıdaki formülden, objektif mercek, insan gözünün görsel * keskin dalga boyunun yaklaşık 0 olması nedeniyle, ışığın dalga boyu ve insan gözünün sınırlamalarının sayısal açıklığı ile iki nokta arasındaki mesafeyi ayırt edebilir. 5 um ve A açısı 90 dereceden fazla değildir, sinA her zaman 1'den küçüktür, mevcut ışık ileten ortam için * kırılma indisi yaklaşık 1,5'tir, dolayısıyla e değeri her zaman şu değerden büyüktür: 0.2 um, bu optik mikroskop mesafenin en küçük sınırını * ayırt edebilir. Mikroskop büyütmeli görüntüleme aracılığıyla, nesne nokta aralığının objektif lens çözünürlüğünün bazı NA değerlerinin insan gözüyle ayırt edilebilecek kadar büyütülmesini istiyorsanız, şuna ihtiyacınız vardır: Büyük veya eşit { {31}}.15mm, burada deneysel insan gözü için 0.15mm, gözün önüne 250mm mesafede yerleştirilen iki mikro nesneyi * küçük arasında ayırt edebilir, yani M Büyük veya eşit (0.15 ∕ 0.61 içine) NA ≈ 500N.A, gözlem yapmak için Gözlemin çok zahmetli olmaması için M'nin iki katı yeterli olacaktır yani 500N.A Küçüktür veya eşit M 1000NA'dan küçük veya ona eşit, mikroskop aralığının toplam büyütmesinin makul bir seçimidir ve bu durumda toplam büyütme anlamsızdır, çünkü objektif merceğin sayısal açıklığı * küçük çözülebilir değerle sınırlıdır Büyütmeyi artırmak için mesafe küçük nesnelerin ayrıntılarını ayırt etmek imkansız hale geldi.
