Πώς να ορίσετε και να υπολογίσετε την απόδοση του οπτικού μικροσκοπίου
1. Αριθμητικό διάφραγμα
Το αριθμητικό διάφραγμα συντομεύεται ως NA. Το αριθμητικό διάφραγμα είναι η κύρια τεχνική παράμετρος του αντικειμενικού φακού και του συμπυκνωτικού φακού και είναι ένα σημαντικό σύμβολο για να κρίνουμε την απόδοση και των δύο (ειδικά για τον αντικειμενικό φακό). Το μέγεθος της αριθμητικής του τιμής σημειώνεται αντίστοιχα στο περίβλημα του αντικειμενικού φακού και του συμπυκνωτικού φακού.
Το αριθμητικό διάφραγμα (NA) είναι το γινόμενο του δείκτη διάθλασης (n) του μέσου μεταξύ του μπροστινού φακού του αντικειμενικού φακού και του αντικειμένου που πρόκειται να επιθεωρηθεί και του ημιτόνου του μισού της γωνίας διαφράγματος (u). Ο τύπος είναι ο εξής: NA=nsinu/2
Η γωνία διαφράγματος, γνωστή και ως "γωνία στομίου καθρέφτη", είναι η γωνία που σχηματίζεται από το σημείο αντικειμένου στον οπτικό άξονα του αντικειμενικού φακού και η πραγματική διάμετρος του μπροστινού φακού του αντικειμενικού φακού. Όσο μεγαλύτερη είναι η γωνία του διαφράγματος, τόσο μεγαλύτερη είναι η ροή φωτός που εισέρχεται στον αντικειμενικό φακό, η οποία είναι ανάλογη με την πραγματική διάμετρο του αντικειμενικού φακού και αντιστρόφως ανάλογη με την απόσταση του εστιακού σημείου.
Όταν παρατηρείτε με μικροσκόπιο, εάν θέλετε να αυξήσετε την τιμή NA, η γωνία διαφράγματος δεν μπορεί να αυξηθεί. Ο μόνος τρόπος είναι να αυξηθεί η τιμή του δείκτη διάθλασης n του μέσου. Με βάση αυτή την αρχή, παράγονται αντικειμενικοί φακοί εμβάπτισης στο νερό και αντικειμενικοί φακοί εμβάπτισης λαδιού. Επειδή η τιμή του δείκτη διάθλασης n του μέσου είναι μεγαλύτερη από 1, η τιμή ΝΑ μπορεί να είναι μεγαλύτερη από 1.
Το μέγιστο αριθμητικό διάφραγμα είναι 1,4, το οποίο έχει φτάσει στο όριο τόσο θεωρητικά όσο και τεχνικά. Επί του παρόντος, το βρωμοναφθαλίνιο με υψηλό δείκτη διάθλασης χρησιμοποιείται ως μέσο. Ο δείκτης διάθλασης του βρωμοναφθαλενίου είναι 1,66, επομένως η τιμή ΝΑ μπορεί να είναι μεγαλύτερη από 1,4.
Πρέπει να επισημανθεί εδώ ότι για να παιχτεί πλήρως ο ρόλος του αριθμητικού ανοίγματος του αντικειμενικού φακού, η τιμή ΝΑ του συμπυκνωτικού φακού θα πρέπει να είναι ίση ή ελαφρώς μεγαλύτερη από αυτή του αντικειμενικού φακού κατά την παρατήρηση.
Το αριθμητικό διάφραγμα σχετίζεται στενά με άλλες τεχνικές παραμέτρους και σχεδόν καθορίζει και επηρεάζει άλλες τεχνικές παραμέτρους. Είναι ανάλογο με την ανάλυση, ανάλογο με τη μεγέθυνση και αντιστρόφως ανάλογο με το βάθος εστίασης. Καθώς η τιμή NA αυξάνεται, το πλάτος του οπτικού πεδίου και η απόσταση εργασίας θα μειωθούν ανάλογα.
2. Ψήφισμα
Η ανάλυση του μικροσκοπίου αναφέρεται στην ελάχιστη απόσταση μεταξύ δύο σημείων αντικειμένων που μπορούν να διακριθούν καθαρά από το μικροσκόπιο, γνωστή και ως «ποσοστό διάκρισης». Ο τύπος υπολογισμού του είναι σ=λ/ΝΑ
Όπου σ είναι η ελάχιστη απόσταση ανάλυσης. λ είναι το μήκος κύματος του φωτός. NA είναι το αριθμητικό διάφραγμα του αντικειμενικού φακού. Η ανάλυση του ορατού αντικειμενικού φακού καθορίζεται από δύο παράγοντες: την τιμή NA του αντικειμενικού φακού και το μήκος κύματος της πηγής φωτισμού. Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή ΝΑ, τόσο μικρότερο είναι το μήκος κύματος του φωτός φωτισμού και όσο μικρότερη είναι η τιμή σ, τόσο μεγαλύτερη είναι η ανάλυση.
Για να αυξηθεί η ανάλυση, δηλαδή να μειωθεί η τιμή του σ, μπορούν να ληφθούν τα ακόλουθα μέτρα:
1. Μειώστε την τιμή του μήκους κύματος λ και χρησιμοποιήστε μια πηγή φωτός μικρού μήκους κύματος.
2. Αυξήστε την τιμή μέσου n για να αυξήσετε την τιμή NA (NA=nsinu/2).
3. Αυξήστε την τιμή u της γωνίας διαφράγματος για να αυξήσετε την τιμή NA.
4. Αυξήστε την αντίθεση μεταξύ φωτεινού και σκοτεινού.
3. Μεγέθυνση και αποτελεσματική μεγέθυνση
Λόγω των δύο μεγεθύνσεων του αντικειμενικού φακού και του προσοφθάλμιου φακού, η συνολική μεγέθυνση Γ του μικροσκοπίου θα πρέπει να είναι το γινόμενο της μεγέθυνσης του αντικειμενικού φακού και της μεγέθυνσης του προσοφθάλμιου φακού Γ1:
Γ= Γ1
Προφανώς, σε σύγκριση με τον μεγεθυντικό φακό, το μικροσκόπιο μπορεί να έχει πολύ μεγαλύτερη μεγέθυνση και η μεγέθυνση του μικροσκοπίου μπορεί εύκολα να αλλάξει ανταλλάσσοντας τον αντικειμενικό φακό και τον προσοφθάλμιο φακό με διαφορετικές μεγεθύνσεις.
Η μεγέθυνση είναι επίσης μια σημαντική παράμετρος του μικροσκοπίου, αλλά δεν μπορεί κανείς να πιστέψει τυφλά ότι όσο μεγαλύτερη είναι η μεγέθυνση τόσο το καλύτερο. Το όριο της μεγέθυνσης του μικροσκοπίου είναι η αποτελεσματική μεγέθυνση.
Η ανάλυση και η μεγέθυνση είναι δύο διαφορετικές αλλά συγγενείς έννοιες. Σχεσιακός τύπος: 500NA<><>
Όταν το αριθμητικό διάφραγμα του επιλεγμένου αντικειμενικού φακού δεν είναι αρκετά μεγάλο, δηλαδή η ανάλυση δεν είναι αρκετά υψηλή, το μικροσκόπιο δεν μπορεί να διακρίνει τη λεπτή δομή του αντικειμένου. Αυτή τη στιγμή, ακόμη και αν η μεγέθυνση είναι υπερβολικά αυξημένη, η λαμβανόμενη εικόνα μπορεί να είναι μόνο μια εικόνα με μεγάλο περίγραμμα αλλά ασαφείς λεπτομέρειες. , που ονομάζεται μη έγκυρη μεγέθυνση. Αντίθετα, εάν η ανάλυση πληροί τις απαιτήσεις, αλλά η μεγέθυνση είναι ανεπαρκής, το μικροσκόπιο έχει την ικανότητα να αναλύει, αλλά η εικόνα εξακολουθεί να είναι πολύ μικρή για να φαίνεται καθαρά από τα ανθρώπινα μάτια. Επομένως, για να δοθεί πλήρης σημασία στην ικανότητα ανάλυσης του μικροσκοπίου, το αριθμητικό άνοιγμα θα πρέπει να ταιριάζει εύλογα με τη συνολική μεγέθυνση του μικροσκοπίου.
4. Βάθος εστίασης
Βάθος εστίασης είναι η συντομογραφία του βάθους εστίασης, δηλαδή, όταν χρησιμοποιείτε μικροσκόπιο, όταν η εστίαση είναι σε ένα συγκεκριμένο αντικείμενο, όχι μόνο όλα τα σημεία στο επίπεδο αυτού του σημείου μπορούν να φαίνονται καθαρά, αλλά και μέσα σε ένα συγκεκριμένο πάχος παραπάνω και κάτω από το επίπεδο, Για να είμαστε σαφείς, το πάχος αυτού του καθαρού τμήματος είναι το βάθος εστίασης. Εάν το βάθος εστίασης είναι μεγάλο, μπορείτε να δείτε ολόκληρο το στρώμα του υπό εξέταση αντικειμένου, ενώ εάν το βάθος εστίασης είναι μικρό, μπορείτε να δείτε μόνο ένα λεπτό στρώμα του υπό εξέταση αντικειμένου. Το βάθος εστίασης έχει την ακόλουθη σχέση με άλλες τεχνικές παραμέτρους:
1. Το βάθος εστίασης είναι αντιστρόφως ανάλογο με τη συνολική μεγέθυνση και το αριθμητικό διάφραγμα του αντικειμενικού φακού.
2. Το βάθος εστίασης είναι μεγάλο και η ανάλυση μειώνεται.
Λόγω του μεγάλου βάθους πεδίου του αντικειμενικού φακού χαμηλής μεγέθυνσης, είναι δύσκολο να τραβήξετε φωτογραφίες με τον αντικειμενικό φακό χαμηλής μεγέθυνσης. Αυτό θα περιγραφεί με περισσότερες λεπτομέρειες σε μικροφωτογραφίες.
5. Διάμετρος οπτικού πεδίου (FieldOfView)
Κατά την παρατήρηση ενός μικροσκοπίου, η φωτεινή κυκλική περιοχή που φαίνεται ονομάζεται οπτικό πεδίο και το μέγεθός της καθορίζεται από το διάφραγμα πεδίου στον προσοφθάλμιο φακό.
Η διάμετρος του οπτικού πεδίου ονομάζεται επίσης πλάτος του οπτικού πεδίου, το οποίο αναφέρεται στο πραγματικό εύρος του επιθεωρούμενου αντικειμένου που μπορεί να φιλοξενηθεί στο κυκλικό οπτικό πεδίο που φαίνεται κάτω από το μικροσκόπιο. Όσο μεγαλύτερη είναι η διάμετρος του οπτικού πεδίου, τόσο πιο εύκολη είναι η παρατήρησή του.
Υπάρχει ο τύπος:
F=FN/
Στον τύπο, F - η διάμετρος του οπτικού πεδίου.
FN - αριθμός πεδίου (FieldNumber, συντομογραφία FN, σημειωμένο στο εξωτερικό της κάννης του προσοφθάλμιου φακού).
- τη μεγέθυνση του αντικειμενικού φακού.
Μπορεί να φανεί από τον τύπο:
1. Η διάμετρος του οπτικού πεδίου είναι ανάλογη με τον αριθμό των οπτικών πεδίων.
2. Αυξάνοντας το πολλαπλάσιο του αντικειμενικού φακού μειώνεται η διάμετρος του οπτικού πεδίου. Επομένως, εάν μπορείτε να δείτε ολόκληρη την εικόνα του επιθεωρημένου αντικειμένου κάτω από τον φακό χαμηλής ισχύος και να αλλάξετε σε έναν αντικειμενικό φακό υψηλής ισχύος, μπορείτε να δείτε μόνο ένα μικρό μέρος του επιθεωρημένου αντικειμένου.
6. Κακή κάλυψη
Το οπτικό σύστημα του μικροσκοπίου περιλαμβάνει και την καλυπτρίδα. Λόγω του μη τυποποιημένου πάχους του γυαλιού καλύμματος, η οπτική διαδρομή του φωτός μετά την είσοδο στον αέρα από το γυαλί καλύμματος αλλάζει, με αποτέλεσμα μια διαφορά φάσης, η οποία είναι κακή κάλυψη. Η δημιουργία κακής κάλυψης επηρεάζει την ποιότητα του ήχου του μικροσκοπίου.
Σύμφωνα με τους διεθνείς κανονισμούς, το τυπικό πάχος του γυαλιού καλύμματος είναι {{0}},17mm και το επιτρεπόμενο εύρος είναι 0.16-0,18mm. Η διαφορά σε αυτό το εύρος πάχους έχει υπολογιστεί στην κατασκευή του αντικειμενικού φακού. Το 0,17 που σημειώνεται στο περίβλημα του αντικειμενικού φακού υποδεικνύει το πάχος του γυαλιού καλύμματος που απαιτείται από τον αντικειμενικό φακό.
7. Απόσταση εργασίας WD
Η απόσταση εργασίας ονομάζεται επίσης απόσταση αντικειμένου, η οποία αναφέρεται στην απόσταση από την επιφάνεια του μπροστινού φακού του αντικειμενικού φακού μέχρι το αντικείμενο που πρόκειται να επιθεωρηθεί. Κατά την επιθεώρηση με μικροσκόπιο, το προς επιθεώρηση αντικείμενο πρέπει να είναι μεταξύ μίας και δύο φορές της εστιακής απόστασης του αντικειμενικού φακού. Επομένως, αυτό και η εστιακή απόσταση είναι δύο έννοιες. Αυτό που συνήθως ονομάζεται εστίαση είναι στην πραγματικότητα η ρύθμιση της απόστασης εργασίας.
Στην περίπτωση ενός συγκεκριμένου αριθμητικού διαφράγματος του αντικειμενικού φακού, η απόσταση εργασίας είναι μικρή και η γωνία διαφράγματος μεγάλη.
Αντικειμενικός φακός υψηλής μεγέθυνσης με μεγάλο αριθμητικό διάφραγμα και μικρή απόσταση εργασίας
