Optiskā mikroskopija – izskaidrotas optisko lēcu īpašības un redzamās gaismas difrakcija
Kopš mikroskopa cilvēki ir redzējuši sīkus organismus un šūnas, kas nekad agrāk nav redzētas. Palielināmais stikls ir attīstījies no visvienkāršākā viena lēca līdz saliktajam mikroskopam ar sarežģītu struktūru. Pēc vairāk nekā 100 gadu nepārtrauktas izpētes un uzlabošanas pašreizējā optiskā mikroskopa struktūra ir salīdzinoši pilnīga, un izšķirtspēja būtībā ir tuvu teorētiskajai vērtībai. Tāpēc to plaši izmanto medicīnā, bioloģijā, dažādās zinātniskās pētniecības, mācību un ražošanas jomās, piemēram, materiālos.
1. Optiskās lēcas raksturojums
1. Gaismas laušana Viendabīgā izotropā vidē gaisma izplatās pa taisnu līniju starp diviem punktiem. Izejot cauri caurspīdīgiem objektiem ar dažādu blīvumu, notiek refrakcija. Tas ir saistīts ar faktu, ka gaisma dažādos medijos pārvietojas ar dažādu ātrumu. Kad gaismas stari, kas nav perpendikulāri caurspīdīga objekta virsmai (piemēram, no gaisa), nonāk caurspīdīgā objektā (piemēram, stiklā), gaisma mainīs virzienu savā saskarnē un veidos laušanas leņķi ar normālu.
2. Stikla lēcas veiktspēja Lēca ir visvienkāršākā un vissvarīgākā mikroskopa optiskās sistēmas optiskā sastāvdaļa. Objektīvās lēcas, okulāri un kondensatori sastāv no vienas vai vairākām lēcām. Pēc formas tos var iedalīt trīs kategorijās: izliektas lēcas, plakani spoguļi un ieliektas lēcas. Visbiežāk izmantotās kombinācijas ir izliektas lēcas un ieliektas lēcas. Kad plakanas gaismas stars iziet cauri izliektai lēcai, tas saplūst un krustosies vienā punktā, ko sauc par "fokusu". Plakni, kas iet caur fokusa punktu un ir perpendikulāra optiskajai asij, sauc par "fokālo plakni". Ir divi fokusa punkti, fokusa punktu objekta telpā sauc par "objekta fokusa punktu", bet fokusa plakni tur sauc par "objekta fokusa plakni"; otrādi, fokusa punktu attēla telpā sauc par "attēla fokusa punktu". Fokālo plakni pie sauc par "attēla kvadrātveida fokusa plakni". Kad gaisma iziet cauri ieliektai lēcai, tā veido vertikālu virtuālu attēlu; kad tas iziet cauri izliektai lēcai, tas veido apgrieztu reālu attēlu. Ekrānā var parādīties reāli attēli, savukārt virtuālie attēli nevar parādīties.
3. Galvenais attēlveidošanu ietekmējošais faktors – aberācija Objektīvu apstākļu dēļ jebkura optiskā sistēma var veidot teorētiski ideālu attēlu, taču dažādu fāzu atšķirību esamība ietekmē attēla kvalitāti.
2. Redzamās gaismas difrakcija
Neliela apertūra optiskā instrumentā ir līdzvērtīga mazam apaļam caurumam, caur kuru iziet gaisma. Tā kā perifērā spilgtā gredzena intensitāte ir salīdzinoši zema, to parasti ir grūti atšķirt un identificēt ar neapbruņotu aci, un ir redzams tikai centrālais gaišais plankums. Galvenais ir samazināt apgaismojuma avota viļņa garumu. Tāpēc diviem maziem objektu punktiem, kas atrodas ļoti tuvu viens otram, attiecīgie divi Airy plankumi pārklājas viens ar otru, un pat abu objektu punktu attēlus nevar atšķirt. Redzams, ka optisko instrumentu izšķirtspēja ir ierobežota gaismas difrakcijas dēļ.
