Οι τέσσερις οπτικές αρχές των μικροσκοπίων
1, Διάθλαση και δείκτης διάθλασης
Το φως διαδίδεται σε ευθεία γραμμή μεταξύ δύο σημείων σε ένα ομοιογενές ισότροπο μέσο. Όταν διέρχεται από διαφανή αντικείμενα διαφορετικής πυκνότητας, η διάθλαση συμβαίνει λόγω των διαφορετικών ταχυτήτων διάδοσης του φωτός σε διαφορετικά μέσα. Όταν οι ακτίνες φωτός που δεν είναι κάθετες στην επιφάνεια ενός διαφανούς αντικειμένου (όπως το γυαλί) εκπέμπονται από τον αέρα, η κατεύθυνση των ακτίνων φωτός αλλάζει στη διεπιφάνειά του και σχηματίζει μια γωνία διάθλασης με την κανονική.
2, Απόδοση φακών
Οι φακοί είναι τα πιο βασικά οπτικά στοιχεία που συνθέτουν το οπτικό σύστημα ενός μικροσκοπίου. Τα στοιχεία του αντικειμενικού φακού, του προσοφθάλμιου φακού και του συμπυκνωτή αποτελούνται όλα από έναν ή πολλαπλούς φακούς. Σύμφωνα με τα διαφορετικά σχήματά τους, μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες: κυρτούς φακούς (θετικοί φακοί) και κοίλους φακούς (αρνητικούς φακούς). Όταν μια δέσμη φωτός παράλληλη προς τον οπτικό άξονα τέμνεται σε ένα σημείο μέσω ενός κυρτού φακού, αυτό το σημείο ονομάζεται εστιακό επίπεδο και το επίπεδο που διέρχεται από την τομή και είναι κάθετο στον οπτικό άξονα ονομάζεται εστιακό επίπεδο. Υπάρχουν δύο εστιακά σημεία, το εστιακό σημείο στο χώρο του αντικειμένου ονομάζεται "εστιακό σημείο αντικειμένου" και το εστιακό επίπεδο σε αυτό το σημείο ονομάζεται "εστιακό επίπεδο αντικειμένου". Αντίθετα, το εστιακό σημείο στο χώρο της εικόνας ονομάζεται "εστιακό σημείο εικόνας", και το εστιακό επίπεδο σε αυτό το σημείο ονομάζεται "εστιακό επίπεδο εικόνας". Αφού περάσει μέσα από έναν κοίλο φακό, το φως σχηματίζει μια όρθια εικονική εικόνα, ενώ ένας κυρτός φακός μια όρθια πραγματική εικόνα. Οι πραγματικές εικόνες μπορούν να εμφανιστούν στην οθόνη, ενώ οι εικονικές εικόνες όχι.
3, Ο βασικός παράγοντας που επηρεάζει την απεικόνιση - η εκτροπή
Λόγω αντικειμενικών συνθηκών, κανένα οπτικό σύστημα δεν μπορεί να δημιουργήσει θεωρητικά ιδανικές εικόνες και η παρουσία διαφόρων εκτροπών επηρεάζει την ποιότητα της απεικόνισης. Παρακάτω γίνεται μια σύντομη εισαγωγή σε διάφορες παρεκκλίσεις.
1. Η διαφορά χρώματος είναι ένα σοβαρό ελάττωμα στην απεικόνιση του φακού, το οποίο εμφανίζεται όταν χρησιμοποιούνται πολλαπλά χρώματα φωτός ως πηγές φωτός και το μονοχρωματικό φως δεν προκαλεί χρωματική διαφορά. Το λευκό φως αποτελείται από επτά τύπους: κόκκινο, πορτοκαλί, κίτρινο, πράσινο, μπλε, μπλε και μοβ. Τα μήκη κύματος κάθε τύπου φωτός είναι διαφορετικά, επομένως ο δείκτης διάθλασης κατά τη διέλευση ενός φακού είναι επίσης διαφορετικός. Με αυτόν τον τρόπο, ένα σημείο στην πλευρά του αντικειμένου μπορεί να σχηματίσει ένα χρωματικό σημείο στην πλευρά της εικόνας. Η κύρια λειτουργία των οπτικών συστημάτων είναι η εξάλειψη της χρωματικής εκτροπής.
Η διαφορά χρώματος περιλαμβάνει γενικά τη διαφορά χρώματος θέσης και τη διαφορά χρώματος μεγέθυνσης. Η διαφορά χρώματος θέσης προκαλεί την εικόνα να έχει κηλίδες ή φωτοστέφανα όταν παρατηρείται σε οποιαδήποτε θέση, καθιστώντας την εικόνα θολή. Και η χρωματική εκτροπή της μεγέθυνσης κάνει την εικόνα να έχει χρωματιστές άκρες.
2. Η σφαιρική εκτροπή αναφέρεται στη μονοχρωματική εκτροπή σημείων στον άξονα, που προκαλείται από τη σφαιρική επιφάνεια του φακού. Το αποτέλεσμα της σφαιρικής εκτροπής είναι ότι μετά την απεικόνιση ενός σημείου, δεν είναι πλέον ένα φωτεινό σημείο, αλλά ένα φωτεινό σημείο με σταδιακά θολωμένα μεσαία άκρα, γεγονός που επηρεάζει την ποιότητα της απεικόνισης.
Η διόρθωση της σφαιρικής εκτροπής επιτυγχάνεται συχνά με τη χρήση συνδυασμών φακών. Καθώς η σφαιρική εκτροπή κυρτών και κοίλων φακών είναι αντίθετη, μπορούν να επιλεγούν διαφορετικά υλικά κυρτών και κοίλων φακών και να κολληθούν μεταξύ τους για να την εξαλείψουν. Η σφαιρική εκτροπή του αντικειμενικού φακού στο παλιό μοντέλο μικροσκοπίου δεν διορθώθηκε πλήρως και θα πρέπει να αντιστοιχιστεί με τον αντίστοιχο αντισταθμιστικό προσοφθάλμιο για να επιτευχθεί το αποτέλεσμα διόρθωσης. Η σφαιρική εκτροπή των γενικών νέων μικροσκοπίων εξαλείφεται εντελώς από τον αντικειμενικό φακό.
3. Το Huixia Huixia ανήκει στη μονοχρωματική εκτροπή σημείων εκτός άξονα. Όταν ένα αντικείμενο εκτός άξονα απεικονίζεται με μια δέσμη μεγάλου διαφράγματος, η εκπεμπόμενη δέσμη διέρχεται μέσω του φακού και δεν τέμνεται πλέον σε ένα σημείο. Η εικόνα ενός φωτεινού σημείου θα σχηματίσει ένα σχήμα σαν κουκκίδα, που μοιάζει με κομήτη, εξ ου και το όνομα "κώμα".
4. Ο αστιγματισμός είναι επίσης μια μονόχρωμη εκτροπή εκτός άξονα που επηρεάζει τη διαύγεια. Όταν το οπτικό πεδίο είναι μεγάλο, τα σημεία του αντικειμένου στην άκρη είναι μακριά από τον οπτικό άξονα και η δέσμη γέρνει υπερβολικά, προκαλώντας αστιγματισμό μετά τη διέλευση του φακού. Ο αστιγματισμός αναγκάζει το αρχικό σημείο του αντικειμένου να γίνει δύο ξεχωριστές και κάθετες σύντομες γραμμές μετά την απεικόνιση, οι οποίες συνδυάζονται στο ιδανικό επίπεδο εικόνας για να σχηματίσουν ένα ελλειπτικό σημείο. Ο αστιγματισμός εξαλείφεται μέσω πολύπλοκων συνδυασμών φακών.
5. Καμπυλότητα πεδίου, γνωστή και ως «καμπυλότητα πεδίου εικόνας». Όταν υπάρχει καμπυλότητα πεδίου στον φακό, το σημείο τομής ολόκληρης της δέσμης δεν συμπίπτει με το ιδανικό σημείο εικόνας. Αν και μπορούν να ληφθούν καθαρές εικόνες σε κάθε συγκεκριμένο σημείο, ολόκληρο το επίπεδο εικόνας είναι μια καμπύλη επιφάνεια. Αυτό καθιστά δύσκολο να δει κανείς καθαρά ολόκληρη την επιφάνεια της εικόνας κατά τη μικροσκοπική εξέταση, καθιστώντας δύσκολη την παρατήρηση και τη φωτογραφία. Επομένως, οι αντικειμενικοί φακοί που χρησιμοποιούνται για τη μελέτη μικροσκοπίων είναι γενικά αντικειμενικοί στόχοι επίπεδων πεδίων, οι οποίοι έχουν ήδη διορθώσει την καμπυλότητα του πεδίου.
6. Οι διάφορες εκτροπές που αναφέρθηκαν προηγουμένως, εκτός από την παραμόρφωση πεδίου, επηρεάζουν όλες την καθαρότητα της εικόνας. Η παραμόρφωση είναι ένας άλλος τύπος εκτροπής όπου η ομοκεντρικότητα της δέσμης δεν διακυβεύεται. Επομένως, δεν επηρεάζει την καθαρότητα της εικόνας, αλλά προκαλεί παραμόρφωση στο σχήμα σε σύγκριση με το αρχικό αντικείμενο.
