Η διαφορά μεταξύ θετικής και αρνητικής αντίθεσης φάσης σε ένα μικροσκόπιο
Ανάλογα με τη διαμόρφωση και τη φύση του δακτυλίου φάσης που είναι τοποθετημένος στο αντικειμενικό πίσω εστιακό επίπεδο, τα δείγματα μπορούν να παρατηρηθούν σε θετική ή αρνητική αντίθεση φάσης. Αυτό το διαδραστικό σεμινάριο μελετά τη σχέση μεταξύ του surround (S), της περίθλασης (D) και των φωτεινών σωματιδίων που προκύπτουν (κύματα P), καθώς και της μικροσκοπίας αντίθεσης θετικής και αρνητικής φάσης. Επιπλέον, παρουσιάζεται η γεωμετρία της πλάκας φάσης και αντιπροσωπευτικές δειγματοληπτικές εικόνες.
Όταν οι άνθρωποι το χρησιμοποιούν στην εργασία τους τώρα, οι περισσότεροι ερευνητές βρίσκονται στην αρνητική διαφορά και τώρα η θετική διαφορά δεν παίζει πολύ ρόλο στην τρέχουσα επιστημονική ερευνητική εργασία.
Το σεμινάριο προετοιμάζει την εικόνα φάσης με ένα τυχαία επιλεγμένο δείγμα που εμφανίζεται στο παράθυρο εικόνας αντίθεσης φάσης και η αντίστοιχη σχέση κυμάτων εμφανίζεται στον αριστερό γείτονα του παραθύρου της εικόνας. Για να χρησιμοποιήσετε το σεμινάριο, χρησιμοποιήστε τον κέρσορα του ποντικιού για να μετακινήσετε τη μετάφραση μεταξύ της θετικής και αρνητικής αντίθεσης φάσης ή του ρυθμιστικού λειτουργίας αντίθεσης φάσης έντονου φωτισμού. Όταν μεταφράζεται το ρυθμιστικό, οι εικόνες που εμφανίζονται στο παράθυρο εικόνας αντίθεσης φάσης αλλάζουν τον τρόπο εμφάνισης του δείγματος στην τρέχουσα λειτουργία απεικόνισης που έχει οριστεί από το ρυθμιστικό. Επίσης, κάτω από το γράφημα κυματομορφής υπάρχει μια πλάκα φάσης που αλλάζει σχήμα για να ταιριάζει με τη λειτουργία απεικόνισης που έχει επιλεγεί από το ρυθμιστικό. Για να προβάλετε ένα νέο δείγμα, χρησιμοποιήστε το αναπτυσσόμενο μενού Επιλεγμένο δείγμα για να επιλέξετε άλλο δείγμα.
Μια γραφική παράσταση της διαμόρφωσης της πλάκας φάσης, των σχέσεων κυμάτων και των διανυσμάτων που σχετίζονται με τη δημιουργία εικόνων θετικής και αρνητικής αντίθεσης φάσης παρουσιάζεται στο Σχήμα 1. Παρουσιάζονται επίσης παραδείγματα δειγμάτων που απεικονίζονται με αυτές τις τεχνικές. Σε μια οπτική διαμόρφωση θετικής αντίθεσης φάσης (επάνω σειρά της εικόνας στο σχήμα 1), το μέτωπο κύματος surround (S) διέρχεται από την πλάκα φάσης, με αποτέλεσμα μια καθαρή μετατόπιση φάσης 180 μοιρών προώθησης φάσης, κατά 1/4 του μήκους κύματος ( 1 μισό μήκος κύματος). Τα προηγμένα μέτωπα κύματος surround είναι πλέον σε θέση να συμμετέχουν σε καταστροφικές παρεμβολές με κύματα περίθλασης (D) στο ενδιάμεσο επίπεδο εικόνας. Στις περισσότερες περιπτώσεις, η απλή προώθηση της σχετικής φάσης του περιβάλλοντος μετώπου κύματος από μόνη της δεν αρκεί για να οδηγήσει στη δημιουργία εικόνων υψηλής αντίθεσης στα μικροσκόπια Nikon. Αυτό συμβαίνει επειδή το πλάτος των κυμάτων surround είναι σημαντικά μεγαλύτερο από αυτό των κυμάτων με διάθλαση και καταστέλλει την προκύπτουσα εικόνα που παράγεται από παρεμβολές από ένα κλάσμα του συνολικού αριθμού των κυμάτων. Προκειμένου να μειωθεί το περιβάλλον μέτωπο κύματος σε μια τιμή πιο κοντά στο πλάτος των κυμάτων που διαθλώνται (και να πραγματοποιηθεί παρεμβολή στο επίπεδο εικόνας), η αδιαφάνεια στον δακτύλιο φάσης του αντικειμενικού φακού προκύπτει με την εφαρμογή ενός ημιδιαφανούς μετάλλου (ουδέτερη αυξανόμενη πυκνότητα ) επίστρωση Δάπεδο. Τα γύρω κύματα φωτός, τα οποία περνούν σχεδόν πλήρως μέσω του δακτυλίου φάσης από το σχεδιασμό, με μικροσκόπιο αντίθεσης φάσης, μειώνονται σημαντικά σε πλάτος από την αδιαφάνεια της πλάκας φάσης σε μια τιμή στην περιοχή από 10 έως 30 τοις εκατό της αρχικής έντασης.
Επειδή το προκύπτον κύμα σωματιδίων παράγεται από την παρεμβολή* των περιβαλλόντων και περιθλασμένων μετώπων κύματος, το πλάτος του κύματος σωματιδίου (P) που παράγεται από την παρεμβολή μεταξύ των μετώπων κύματος που φτάνουν στο επίπεδο εικόνας είναι τώρα πολύ μικρότερο από το περιβάλλον όταν βρίσκεται σε σεξουαλικό εφαρμόζεται επίστρωση πυκνότητας. Το καθαρό αποτέλεσμα είναι η μετατροπή της σχετικής διαφοράς φάσης που εισάγεται από το πέρασμα του φωτός που αναδύεται από το επίπεδο της εικόνας μέσω του δείγματος σε μια διαφορά στο πλάτος (ένταση). Επειδή το ανθρώπινο μάτι θα ερμηνεύσει τη διαφορά στην ένταση ως αντίθεση, το δείγμα είναι πλέον ορατό στον προσοφθάλμιο μικροσκοπίου και μπορεί επίσης να αποτυπωθεί στη μεμβράνη με συμβατικά συστήματα κάμερας ή ψηφιακά, χρησιμοποιώντας συσκευές CCD ή CMOS. Όλα τα συστήματα αντίθεσης θετικής φάσης προωθούν επιλεκτικά τη φάση του μετώπου κύματος γραμμικού περιβάλλοντος (S) σε σχέση με το μέτωπο κύματος με διάθλαση σφαιρικής (D). Τα δείγματα με υψηλότερο δείκτη διάθλασης από το περιβάλλον μέσο εμφανίζονται πιο σκούρα σε ουδέτερο γκρι φόντο, ενώ αυτά με χαμηλότερο δείκτη διάθλασης από το μέσο κολύμβησης φαίνονται πιο φωτεινά από το γκρι φόντο.
Προκειμένου να τροποποιηθεί ο χωρικός διαχωρισμός των περιθλαμένων μετώπων κύματος που περιβάλλουν τη φάση και το πλάτος σε ένα οπτικό σύστημα αντίθεσης φάσης, έχει εισαχθεί ένας αριθμός διαμορφώσεων πλάκας φάσης. Επειδή η πλάκα φάσης βρίσκεται στο ή πολύ κοντά στο αντικειμενικό οπίσθιο εστιακό επίπεδο (επίπεδο περίθλασης), όλο το φως που διέρχεται από το μικροσκόπιο πρέπει να διέρχεται από αυτό το στοιχείο. Το τμήμα της πλάκας φάσης στη δακτυλιοειδή εστία του συμπυκνωτή ονομάζεται συζυγής περιοχή, ενώ η υπόλοιπη περιοχή ονομάζεται συμπληρωματική περιοχή. Η συζευγμένη περιοχή περιέχει το υλικό που είναι υπεύθυνο για την αλλαγή της φάσης του περιβάλλοντος (μη διάθλασης) φωτός κατά συν ή πλην 90 μοίρες σε σχέση με το περιθλαμένο μέτωπο κύματος. Γενικά, η περιοχή του δακτυλίου συζυγούς φάσης είναι ευρύτερη (περίπου 25 τοις εκατό ) από την περιοχή που ορίζεται από την εικόνα του δακτυλίου συμπύκνωσης για να μειωθεί η ποσότητα του περιβάλλοντος φωτός που διαδίδεται στη συμπληρωματική περιοχή.
Οι περισσότερες πλάκες φάσης που διατίθενται από σύγχρονους κατασκευαστές μικροσκοπίων είναι από αυτές που παρασκευάζονται με εναπόθεση λεπτών διηλεκτρικών και μεταλλικών μεμβρανών σε κενό σε γυάλινη πλάκα ή τοποθετημένες απευθείας στην επιφάνεια του φακού του αντικειμενικού μικροσκοπίου. Ο ρόλος της διηλεκτρικής μεμβράνης είναι να διαχωρίζει το φως, ενώ η μεταλλική μεμβράνη μειώνει την ένταση του μη διαθλασμένου φωτός. Μερικοί κατασκευαστές χρησιμοποιούν πολλαπλές αντιανακλαστικές επιστρώσεις σε συνδυασμό με το φιλμ για να μειώσουν την ποσότητα της λάμψης και της αντανάκλασης του αδέσποτου φωτός πίσω στο οπτικό σύστημα. Εάν η πλάκα φάσης δεν σχηματίζεται στην επιφάνεια ενός φακού, συνήθως συγκολλάται μεταξύ διαδοχικών φακών που βρίσκονται στο εστιακό επίπεδο κοντά στο πίσω μέρος του αντικειμενικού φακού. Το πάχος και ο δείκτης διάθλασης του διηλεκτρικού, του μετάλλου και των αντιανακλαστικών επικαλύψεων, καθώς και του οπτικού τσιμέντου, επιλέγονται προσεκτικά για να παραχθεί η επιθυμητή μετατόπιση φάσης μεταξύ των συμπληρωματικών και συζευγμένων περιοχών της πλάκας φάσης. Με οπτικούς όρους, μια πλάκα φάσης που αλλάζει τη φάση σε σχέση με το περιβάλλον φως για να περιθλά το φως κατά 90 μοίρες (είτε θετικό είτε αρνητικό) ονομάζεται πλάκα τετάρτου κύματος λόγω της επίδρασης της διαφοράς οπτικής διαδρομής σε αυτήν.
Μια επισκόπηση της αντίστροφης θετικής φάσης φαίνεται στο Σχήμα 1. Η πλάκα αντίθεσης θετικής φάσης (αριστερή πλευρά του σχήματος 1) ωθεί το κύμα περιβάλλοντος κατά 1/4 μήκους κύματος, λόγω του δακτυλίου διάβρωσης στη γυάλινη πλάκα, το οποίο μπορεί να μειωθεί από το άνω πέρασμα στην πλάκα υψηλού δείκτη Η φυσική διαδρομή του κύματος που ελήφθη. Λόγω της αλληλεπίδρασης με το δείγμα, όταν οι περιθλαμένες ακτίνες του δείγματος (D) επιβραδύνονται, η διαφορά οπτικής διαδρομής μεταξύ των κυμάτων που κυκλώνουν και της περίθλασης που αναδύονται από την πλάκα φάσης είναι μισό μήκος κύματος επί 1/4 μήκος κύματος. Το καθαρό αποτέλεσμα είναι μια 180-διαφορά οπτικής διαδρομής μοιρών μεταξύ των περιβαλλόντων και των περιθλασμένων κυμάτων, η οποία έχει ως αποτέλεσμα καταστροφικές παρεμβολές για δείγματα υψηλού δείκτη διάθλασης μεταξύ των επιπέδων εικόνας. Η καμπύλη πλάτους για τη θετική φάση απέναντι από το καταστροφικό κύμα παρεμβολής φαίνεται στο πάνω γράφημα του Σχήματος 1. Το κύμα σωματιδίων (P) που προκύπτει έχει μικρότερο πλάτος από το κύμα περιβάλλοντος (S), κάνοντας έτσι το αντικείμενο να φαίνεται σε σύγκριση με ένα σχετικά πιο σκούρο φόντο. Κάτω, εικόνα των πράσινων φυκών Zygnema φαίνεται στα δεξιά (με την ένδειξη DL). Το διάνυσμα που αντιπροσωπεύεται από την πρόοδο του μήκους κύματος 1/4, το οποίο εμφανίζεται ως 90-μοιρών αριστερόστροφα περιστρεφόμενο surround κύμα σε αντίθεση θετικής φάσης, εμφανίζεται μεταξύ του σχήματος και της εικόνας στο Σχήμα 1.
Εναλλακτικά, τα οπτικά στοιχεία μικροσκοπίου μπορούν επίσης να κατασκευαστούν για να παράγουν μια αρνητική φάση απέναντι, όπως φαίνεται στο κάτω μέρος του Σχήματος 1, στην οποία περίπτωση τα κύματα περιβάλλοντος (S) καθυστερούν (και όχι τόσο προχωρημένα) κατά ένα τέταρτο του μήκους κύματος σε σχέση με το το ένα κύμα περίθλασης (D). Ως αποτέλεσμα, τα δείγματα με υψηλούς δείκτες διάθλασης εμφανίζονται πιο φωτεινά σε ένα πιο σκούρο γκρι φόντο (δείτε την κάτω εικόνα με την ένδειξη BM στο Σχήμα 1). Στην αρνητική φάση απέναντι, η αντικειμενική πλάκα φάσης περιέχει έναν ανυψωμένο δακτύλιο που επιβραδύνει τη φάση (αντί να προωθήσει τη φάση ως τη θετική φάση απέναντι), περνώντας ένα τέταρτο μήκους κύματος σε σχέση με τη φάση του περιθλαμένου κύματος ως περιβάλλοντα κύμα μηδενικής τάξης . Επειδή τα κύματα διάθλασης έχουν καθυστερήσει κατά ένα τέταρτο του μήκους κύματος καθώς περνούν μέσα από το δείγμα, η διαφορά οπτικής διαδρομής μεταξύ των περιβαλλόντων και των περιθλαμένων κυμάτων εξαλείφεται και το δείγμα υψηλού δείκτη διάθλασης παρεμβαίνει εποικοδομητικά στο επίπεδο εικόνας. Σημειώστε ότι το κύμα σωματιδίου (P) που προκύπτει είναι μεγαλύτερο σε πλάτος από το κύμα περιβάλλοντος (S) σε αντίθεση αρνητικής φάσης. Εμφανίζεται επίσης μια αντίστροφη αρνητική φάση, όπου το διάνυσμα κύματος περίπλου διέρχεται από μια περιστροφή 90 μοιρών δεξιόστροφα του διανυσματικού διαγράμματος.
