Ένα παραδοσιακό μικροσκόπιο φωτός αποτελείται από πολλά μέρη
Τα παραδοσιακά οπτικά μικροσκόπια αποτελούνται κυρίως από οπτικά συστήματα και τις υποστηρικτικές μηχανικές δομές τους. Τα οπτικά συστήματα περιλαμβάνουν αντικειμενικούς φακούς, προσοφθάλμιους φακούς και φακούς συμπυκνωτή, οι οποίοι είναι όλοι περίπλοκοι μεγεθυντικοί φακοί κατασκευασμένοι από διάφορα οπτικά γυαλιά. Ο αντικειμενικός φακός μεγεθύνει την εικόνα του δείγματος και η μεγέθυνσή του M αντικείμενο καθορίζεται από τον ακόλουθο τύπο: M αντικείμενο=Δ∕f' αντικείμενο , όπου f' αντικείμενο είναι η εστιακή απόσταση του αντικειμενικού φακού και Δ μπορεί να κατανοηθεί ως η απόσταση μεταξύ του αντικειμενικού φακού και του προσοφθάλμιου φακού. Το προσοφθάλμιο μεγεθύνει ξανά την εικόνα που σχηματίζεται από τον αντικειμενικό φακό και σχηματίζει μια εικονική εικόνα στα 250 mm μπροστά από το ανθρώπινο μάτι για παρατήρηση. Αυτή είναι η πιο άνετη θέση παρατήρησης για τους περισσότερους ανθρώπους. Η μεγέθυνση του προσοφθάλμιου M eye=250/f' eye, f' eye είναι η εστιακή απόσταση του προσοφθάλμιου. Η συνολική μεγέθυνση του μικροσκοπίου είναι το γινόμενο του αντικειμενικού φακού και του προσοφθάλμιου φακού, δηλαδή M=M αντικείμενο*M eye=Δ*250/f' eye *f; αντικείμενο. Μπορεί να φανεί ότι η μείωση της εστιακής απόστασης του αντικειμενικού φακού και του προσοφθάλμιου φακού θα αυξήσει τη συνολική μεγέθυνση, η οποία είναι το κλειδί για την προβολή βακτηρίων και άλλων μικροοργανισμών με μικροσκόπιο, και είναι επίσης η διαφορά μεταξύ αυτού και των συνηθισμένων μεγεθυντικών φακών.
Λοιπόν, είναι δυνατόν να μειωθεί το f' αντικειμένου f' πλέγμα χωρίς όριο, έτσι ώστε να αυξηθεί η μεγέθυνση, ώστε να μπορούμε να δούμε πιο λεπτά αντικείμενα; Η απάντηση είναι όχι! Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το φως που χρησιμοποιείται για την απεικόνιση είναι ουσιαστικά ένα είδος ηλεκτρομαγνητικού κύματος, επομένως φαινόμενα περίθλασης και παρεμβολής θα συμβούν αναπόφευκτα κατά τη διαδικασία διάδοσης, όπως ακριβώς οι κυματισμοί στην επιφάνεια του νερού που μπορούν να φανούν στην καθημερινή ζωή μπορούν να πάνε γύρω όταν συναντούν εμπόδια , και δύο στήλες από κύματα νερού μπορούν να δυναμώσουν το ένα το άλλο όταν συναντηθούν ή να εξασθενήσουν το ίδιο. Όταν το κύμα φωτός που εκπέμπεται από ένα φωτεινό αντικείμενο σε σχήμα σημείου εισέρχεται στον αντικειμενικό φακό, το πλαίσιο του αντικειμενικού φακού εμποδίζει τη διάδοση του φωτός, με αποτέλεσμα την περίθλαση και την παρεμβολή. Υπάρχει μια σειρά από ελαφρούς δακτυλίους με ασθενή και βαθμιαία εξασθένιση έντασης. Ονομάζουμε το κεντρικό φωτεινό σημείο ως Αέρινο δίσκο. Όταν δύο σημεία εκπομπής φωτός βρίσκονται κοντά σε μια ορισμένη απόσταση, τα δύο φωτεινά σημεία θα επικαλύπτονται μέχρι να μην μπορούν να επιβεβαιωθούν ως δύο φωτεινά σημεία. Ο Rayleigh πρότεινε ένα πρότυπο κρίσης, πιστεύοντας ότι όταν η απόσταση μεταξύ των κέντρων των δύο φωτεινών κηλίδων είναι ίση με την ακτίνα του Airy δίσκου, μπορούν να διακριθούν τα δύο φωτεινά σημεία. Μετά τον υπολογισμό, η απόσταση μεταξύ των δύο σημείων εκπομπής φωτός αυτή τη στιγμή είναι e=0.61 入/n.sinA=0.61 I/NA, όπου I είναι το μήκος κύματος του φωτός, το μήκος κύματος του φωτός που μπορεί να ληφθεί από το ανθρώπινο μάτι είναι περίπου 0.4-0.7um, και n είναι ο δείκτης διάθλασης του μέσου όπου βρίσκεται το σημείο εκπομπής φωτός, όπως στον αέρα, n ≈1, στο νερό, n≈1,33 και A είναι το ήμισυ της γωνίας ανοίγματος του σημείου εκπομπής φωτός στο πλαίσιο του αντικειμενικού φακού και NA ονομάζεται αριθμητικό άνοιγμα του αντικειμενικού φακού. Μπορεί να φανεί από τον παραπάνω τύπο ότι η απόσταση μεταξύ δύο σημείων που μπορούν να διακριθούν από τον αντικειμενικό φακό περιορίζεται από το μήκος κύματος του φωτός και το αριθμητικό άνοιγμα. Δεδομένου ότι το μήκος κύματος της πιο οξείας όρασης του ανθρώπινου ματιού είναι περίπου 0,5um, και η γωνία Α δεν μπορεί να υπερβαίνει τις 90 μοίρες, το sinA είναι πάντα μικρότερο από 1. Ο μέγιστος δείκτης διάθλασης των διαθέσιμων Το μέσο μετάδοσης φωτός είναι περίπου 1,5, επομένως η τιμή e είναι πάντα μεγαλύτερη από 0.2um, που είναι η ελάχιστη οριακή απόσταση που μπορεί να διακρίνει το οπτικό μικροσκόπιο. Μεγεθύνετε την εικόνα μέσω μικροσκοπίου, εάν θέλετε να μεγεθύνετε την απόσταση του σημείου αντικειμένου e που μπορεί να επιλυθεί από τον αντικειμενικό φακό με μια συγκεκριμένη τιμή ΝΑ που είναι αρκετή για να επιλυθεί από το ανθρώπινο μάτι, χρειάζεστε Μεγαλύτερο ή ίσο με {{26 }}.15 mm, όπου {{30}}.15 mm είναι η πειραματική τιμή του ανθρώπινου ματιού Η ελάχιστη απόσταση μεταξύ δύο μικροαντικειμένων που μπορεί να διακριθεί στα 250 mm μπροστά από τα μάτια, άρα M μεγαλύτερη από ή ίσο με (0,15∕0,61 in) NA≈500N.A, για να μην είναι πολύ επίπονη η παρατήρηση, αρκεί να διπλασιαστεί το M, δηλαδή 500N. A Μικρότερο ή ίσο με M Μικρότερο ή ίσο με 1000N.A είναι ένα εύλογο εύρος επιλογής της συνολικής μεγέθυνσης του μικροσκοπίου. Ανεξάρτητα από το πόσο μεγάλη είναι η συνολική μεγέθυνση, δεν έχει νόημα, επειδή το αριθμητικό διάφραγμα του αντικειμενικού φακού έχει περιορίσει την ελάχιστη επιλύσιμη απόσταση και είναι αδύνατο να γίνει διάκριση περισσότερο αυξάνοντας τη μεγέθυνση. Τα μικρά αντικείμενα είναι λεπτομερή.
Η αντίθεση απεικόνισης είναι ένα άλλο βασικό ζήτημα των οπτικών μικροσκοπίων. Η λεγόμενη αντίθεση αναφέρεται στην ασπρόμαυρη αντίθεση ή διαφορά χρώματος μεταξύ γειτονικών τμημάτων στην επιφάνεια της εικόνας. Είναι δύσκολο για το ανθρώπινο μάτι να κρίνει τη διαφορά φωτεινότητας κάτω από το 0.02. είναι λίγο πιο ευαίσθητο. Για ορισμένα αντικείμενα παρατήρησης μικροσκοπίου, όπως βιολογικά δείγματα, η διαφορά φωτεινότητας μεταξύ των λεπτομερειών είναι πολύ μικρή και τα σφάλματα σχεδιασμού και κατασκευής του οπτικού συστήματος μικροσκοπίου μειώνουν περαιτέρω την αντίθεση απεικόνισης και καθιστούν δύσκολη τη διάκριση. Αυτή τη στιγμή, οι λεπτομέρειες του αντικειμένου δεν μπορούν να φανούν καθαρά, όχι επειδή η συνολική μεγέθυνση είναι πολύ χαμηλή, ούτε το αριθμητικό διάφραγμα του αντικειμενικού φακού είναι πολύ μικρό, αλλά επειδή η αντίθεση του επιπέδου εικόνας είναι πολύ χαμηλή.
Με τα χρόνια, οι άνθρωποι έχουν εργαστεί σκληρά για να βελτιώσουν την ανάλυση και την αντίθεση απεικόνισης του μικροσκοπίου. Με τη συνεχή πρόοδο της τεχνολογίας και των εργαλείων των υπολογιστών, η θεωρία και οι μέθοδοι του οπτικού σχεδιασμού βελτιώνονται επίσης συνεχώς. Σε συνδυασμό με τη βελτίωση της απόδοσης της πρώτης ύλης, της διαδικασίας και Η συνεχής βελτίωση των μεθόδων ανίχνευσης και η καινοτομία των μεθόδων παρατήρησης έχουν κάνει την ποιότητα απεικόνισης του οπτικού μικροσκοπίου κοντά στην τελειότητα του ορίου περίθλασης. Οι άνθρωποι θα χρησιμοποιήσουν χρώση δειγμάτων, σκοτεινό πεδίο, αντίθεση φάσης, φθορισμό, παρεμβολές, πόλωση και άλλες τεχνικές παρατήρησης για να φτιάξουν το οπτικό μικροσκόπιο που μπορεί να προσαρμοστεί στην έρευνα όλων των ειδών δειγμάτων. Παρόλο που τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια, τα μικροσκόπια υπερήχων και άλλα όργανα μεγεθυντικής απεικόνισης έχουν κυκλοφορήσει διαδοχικά τα τελευταία χρόνια και έχουν ανώτερη απόδοση από ορισμένες απόψεις, εξακολουθούν να μην είναι διαθέσιμα όσον αφορά τη φθηνότητα, την ευκολία, τη διαίσθηση και ιδιαίτερα κατάλληλα για έρευνα σε ζωντανούς οργανισμούς. Αντίπαλος του μικροσκοπίου φωτός, το οποίο εξακολουθεί να κρατά γερά το έδαφος του. Από την άλλη, σε συνδυασμό με το λέιζερ, τον υπολογιστή, τη νέα τεχνολογία υλικών και την τεχνολογία πληροφοριών, το αρχαίο οπτικό μικροσκόπιο αναζωογονείται και δείχνει ζωηρή ζωντάνια. Ψηφιακό μικροσκόπιο, λέιζερ ομοεστιακό μικροσκόπιο σάρωσης, μικροσκόπιο σάρωσης κοντινού πεδίου, μικροσκόπιο δύο φωτονίων και Υπάρχουν διάφορες νέες λειτουργίες ή όργανα που μπορούν να προσαρμοστούν σε διάφορες νέες περιβαλλοντικές συνθήκες εμφανίζονται σε ένα ατελείωτο ρεύμα, το οποίο επεκτείνει περαιτέρω το πεδίο εφαρμογής των οπτικών μικροσκοπίων. Πόσο συναρπαστικές είναι οι μικροσκοπικές εικόνες από βραχώδεις σχηματισμούς που ανέβηκαν από τα ρόβερ του Άρη! Μπορούμε να πιστέψουμε πλήρως ότι το οπτικό μικροσκόπιο θα ωφελήσει την ανθρωπότητα με μια ενημερωμένη στάση.
