Tradicionālais gaismas mikroskops sastāv no vairākām daļām
Tradicionālie optiskie mikroskopi galvenokārt sastāv no optiskām sistēmām un to atbalsta mehāniskajām struktūrām. Optiskās sistēmas ietver objektīvu lēcas, okulārus un kondensatora lēcas, kas visas ir sarežģītas palielināšanas stikli, kas izgatavoti no dažādiem optiskajiem stikliem. Objektīva lēca palielina parauga attēlu, un tā palielinājumu M objekts nosaka pēc šādas formulas: M objekts=Δ∕f' objekts , kur f' objekts ir objektīva fokusa attālums un Δ var saprast kā attālumu starp objektīvu un okulāru. Okulārs vēlreiz palielina attēlu, ko veido objektīva lēca, un veido virtuālu attēlu 250 mm attālumā no cilvēka acs priekšpusē novērošanai. Šī ir ērtākā novērošanas pozīcija lielākajai daļai cilvēku. Okulāra palielinājums M eye=250/f' eye, f' eye ir okulāra fokusa attālums. Kopējais mikroskopa palielinājums ir objektīva lēcas un okulāra reizinājums, tas ir, M=M objekts*M acs=Δ*250/f' eye *f; objektu. Redzams, ka, samazinot objektīva lēcas un okulāra fokusa attālumu, palielināsies kopējais palielinājums, kas ir galvenais, lai ar mikroskopu varētu redzēt baktērijas un citus mikroorganismus, un tā arī ir atšķirība starp to un parastajiem palielināmajiem stikliem.
Tātad, vai ir iespējams bez ierobežojumiem samazināt f' objekta f' sietu, lai palielinātu palielinājumu, lai mēs varētu redzēt smalkākus objektus? Atbilde ir nē! Tas ir tāpēc, ka attēlveidošanai izmantotā gaisma būtībā ir sava veida elektromagnētiskais vilnis, tāpēc izplatīšanās procesā neizbēgami radīsies difrakcijas un traucējumu parādības, tāpat kā ikdienas dzīvē redzamie viļņi uz ūdens virsmas, saskaroties ar šķēršļiem. , un divas ūdens viļņu kolonnas var stiprināt viens otru, kad tie satiekas Vai vājināt to pašu. Kad gaismas vilnis, ko izstaro punktveida gaismas objekts, nonāk objektīva lēcā, objektīva rāmis kavē gaismas izplatīšanos, kā rezultātā rodas difrakcija un traucējumi. Ir virkne gaismas gredzenu ar vāju un pakāpeniski vājāku intensitāti. Centrālo gaišo punktu mēs saucam par gaisīgo disku. Kad divi gaismu izstarojošie punkti atrodas tuvu noteiktam attālumam, divi gaismas punkti pārklājas, līdz tos nevarēs apstiprināt kā divus gaismas punktus. Rayleigh ierosināja sprieduma standartu, domājot, ka tad, ja attālums starp divu gaismas punktu centriem ir vienāds ar Airy diska rādiusu, var atšķirt divus gaismas punktus. Pēc aprēķina, attālums starp diviem gaismu izstarojošiem punktiem šajā brīdī ir e=0.61 入/n.sinA=0.61 I/NA, kur I ir gaismas viļņa garums, viļņa garums gaismas, ko var uztvert cilvēka acs, ir aptuveni 0.4-0,7 um, un n ir tās vides refrakcijas indekss, kurā atrodas gaismu izstarojošais punkts, piemēram, gaisā, n ≈1, ūdenī , n≈1,33 un A ir puse no gaismu izstarojošā punkta atvēršanās leņķa pret objektīva objektīva rāmi, un NA sauc par objektīva objektīva skaitlisko apertūru. No iepriekš minētās formulas var redzēt, ka attālumu starp diviem punktiem, kurus var atšķirt ar objektīva lēcu, ierobežo gaismas viļņa garums un skaitliskā apertūra. Tā kā cilvēka acs asākās redzes viļņa garums ir aptuveni 0,5 um un leņķis A nedrīkst pārsniegt 90 grādus, sinA vienmēr ir mazāks par 1. Pieejamais maksimālais refrakcijas indekss gaismas caurlaidības vide ir aptuveni 1,5, tāpēc e vērtība vienmēr ir lielāka par 0,2 um, kas ir minimālais robežattālums, ko optiskais mikroskops var atšķirt. Palieliniet attēlu caur mikroskopu, ja vēlaties palielināt objekta punkta attālumu e, ko var izšķirt ar objektīva objektīvu ar noteiktu NA vērtību, kas ir pietiekami liela, lai to varētu izšķirt cilvēka acs, jums ir nepieciešams Es lielāks par vai vienāds ar {{26 }},15 mm, kur {{30}},15 mm ir cilvēka acs eksperimentālā vērtība Minimālais attālums starp diviem mikroobjektiem, ko var atšķirt 250 mm acu priekšā, tātad M Lielāks par vai vienāds ar (0,15∕0,61 collu) NA≈500N.A, lai novērojums nebūtu pārāk darbietilpīgs, pietiek ar M dubultošanu, tas ir, 500N. A Mazāks vai vienāds ar M Mazāks vai vienāds ar 1000N.A ir saprātīgs mikroskopa kopējā palielinājuma izvēles diapazons. Neatkarīgi no tā, cik liels ir kopējais palielinājums, tam nav jēgas, jo objektīva objektīva skaitliskā apertūra ir ierobežojusi minimālo izšķiramo attālumu, un, palielinot palielinājumu, nav iespējams atšķirt vairāk. Mazie objekti ir detalizēti.
Attēlveidošanas kontrasts ir vēl viens būtisks optisko mikroskopu jautājums. Tā sauktais kontrasts attiecas uz melnbalto kontrastu vai krāsu atšķirību starp blakus esošajām attēla virsmas daļām. Cilvēka acij ir grūti spriest par spilgtuma starpību zem 0.02. ir nedaudz jutīgāks. Dažiem mikroskopa novērošanas objektiem, piemēram, bioloģiskajiem paraugiem, spilgtuma atšķirība starp detaļām ir ļoti maza, un mikroskopa optiskās sistēmas projektēšanas un ražošanas kļūdas vēl vairāk samazina attēla kontrastu un apgrūtina atšķiršanu. Šobrīd objekta detaļas nav skaidri saskatāmas nevis tāpēc, ka kopējais palielinājums ir pārāk mazs, ne arī objektīva skaitliskā apertūra nav pārāk maza, bet gan tāpēc, ka attēla plaknes kontrasts ir pārāk zems.
Gadu gaitā cilvēki ir smagi strādājuši, lai uzlabotu mikroskopa izšķirtspēju un attēla kontrastu. Ar nepārtrauktu datortehnoloģiju un rīku attīstību tiek nepārtraukti uzlabota arī optiskā dizaina teorija un metodes. Kopā ar izejmateriālu veiktspējas uzlabošanu, procesu un Nepārtraukta noteikšanas metožu uzlabošana un novērošanas metožu jauninājumi ir padarījuši optiskā mikroskopa attēlveidošanas kvalitāti tuvu difrakcijas robežas pilnībai. Cilvēki izmantos paraugu krāsošanu, tumšo lauku, fāzes kontrastu, fluorescenci, traucējumus, polarizāciju un citas novērošanas metodes, lai izveidotu optisko mikroskopu. Tas var pielāgoties visu veidu paraugu izpētei. Lai gan elektronu mikroskopi, ultraskaņas mikroskopi un citi palielināšanas attēlveidošanas instrumenti pēdējos gados ir iznākuši secīgi un dažos aspektos tiem ir izcils sniegums, tie joprojām nav pieejami lētuma, ērtības, intuīcijas ziņā un īpaši piemēroti dzīvo organismu izpētei. Gaismas mikroskopa sāncensis, kas joprojām stingri noturas. No otras puses, apvienojumā ar lāzeru, datoru, jaunām materiālu tehnoloģijām un informācijas tehnoloģijām, senais optiskais mikroskops ir atjaunojošs un parāda enerģisku vitalitāti. Digitālais mikroskops, lāzerkonfokālais skenēšanas mikroskops, tuvā lauka skenēšanas mikroskops, divu fotonu mikroskops un Bezgalīgā straumē parādās dažādas jaunas funkcijas vai instrumenti, kas spēj pielāgoties dažādiem jauniem vides apstākļiem, kas vēl vairāk paplašina optisko mikroskopu pielietojuma jomu. Cik aizraujoši ir klinšu veidojumu mikroskopiskie attēli, kas augšupielādēti no Marsa roveriem! Mēs varam pilnībā ticēt, ka optiskais mikroskops dos labumu cilvēcei ar atjauninātu attieksmi.
