ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Разрешающая способность и полезное увеличение из "Лабораторные оптические приборы " Важной характеристикой микроскопа является его разрешающая способность, т. е. способность давать раздельные изображения двух соседних элементов объекта. Разрешающая способность ограничена явлениями дифракции света и зависит только от апертуры объектива и длины волны света. В результате дифракции изображение бесконечно малой светящейся точки имеет вид круглого светлого диска конечного размера, окруженного несколькими слабыми светлыми кольцами (так называемый кружок или диск Эри). Освещенность первого кольца составляет всего лишь 1,7% от освещенности центрального диска. Так как кольца очень малы, то их можно видеть только в сильные окуляры (не менее 15 ). [c.14] А — числовая апертура объектива. [c.14] Такой же спектр — 1-го порядка (лучи на рисунке не показаны) образуется по другую сторону от нулевого максимума. [c.15] Отверстие объектива таково, что лучи спектров второго (пунктирные линии) и более высоких порядков уже не попадают в него. [c.15] Таким образом, при освещении объекта параллельным пучком лучей, проходящих вдоль оптической оси, разрешаемое расстояние вдвое больше, чем в случае двух самосветящихся точек. Если же освещающий пучок направлен вкось и составляет с осью угол т ), то нулевой максимум смещается к краю зрачка объектива, а у противоположного края зрачка сможет поместиться первый максимум лучей, дифрагированных на угол, вдвое больший -ф, т. е. микроскоп сможет разрешить решетку, интервал которой б вдвое меньше. Поэтому освещение препарата производится сходящимся пучком лучей с апертурой Ад, которая несколько меньше апертуры А или, в пределе, равна ей. [c.16] то же значение, которое указано в формуле (I. 11) для случая самосветящихся объектов. [c.16] Если препарат имеет достаточно мелкую периодическую структуру (таковы, например, диатомеи — кремниевые панцыри водорослей), то можно наблюдать (вынув окуляр) дифракционные спектры в выходном зрачке объектива. [c.16] Из формулы (I. 14) видно, что разрешающую способность микроскопа можно повысить двумя способами увеличивая апертуру объектива и осветительной системы или уменьшая длину волны света, освещающего препарат. [c.16] Для увеличения апертуры пространство между препаратом и фронтальной линзой объектива заполняется иммерсионной жидкостью, в качестве которой чаще всего применяется иммерсионное масло ( д = 1,515), а также водный раствор глицерина, вода и др. Так как показатель преломления иммерсионной жидкости больше единицы, то апертура согласно формуле (I. 7) повышается в п раз, и в объектив попадают также и лучи, составляющие с осью больший угол, чем в случае сухой системы, где между фронтальной линзой и препаратом находится воздух. [c.16] На рис. 7 показано различие между сухой и иммерсионной системами. В плоскости препарата предельный апертурный угол сухой системы меньше угла иммерсионной системы. При помощи иммерсии удается повысить апертуру объектива до 1,4. [c.17] Так как разрешающая способность микроскопа ограничена, то его увеличение также ограничено некоторым преде- Ллом, который носит название Г полезного увеличения. Прини- Амая во внимание разрешаю-г Ащую способность глаза (I. 1), находим, что на расстоянии С Гч наилучшего видения (250 мм) глаз может разрешать детали, интер-вал между которыми равен D. е, т. е. 0,15- 0,30 мм. Полезное Зувеличение микроскопа должно быть таким, чтобы разрешаемое им расстояние o также имело видимую величину 0,15- 0,30 мм, т. е. [c.17] Согласно формуле (I. 9) при увеличениях больше ЮООЛ диаметр выходного зрачка становится меньше 0,5 мм, что ведет к уменьшению яркости изображения. При меньших размерах зрачка ясно видна дифракция, и изображение становится нерезким. Кроме того, наблюдению начинают мешать энтоптические явления, которые заключаются в следующем. Хрусталик, стекловидное тело и другие элементы глаза всегда несколько неоднородны. При малых размерах зрачка в результате этих дефектов на сетчатке глаза образуются более или менее резкие тени, которые искажают изображение препарата. [c.18] Увеличения больше ЮООЛ применяются в микрофотографии, а также при визуальных наблюдениях, когда приходится изучать очень мелкие структуры в течение длительного времени. В последнем случае во избежание энтоптических явлений можно использовать двойной микроскоп, принцип которого заключается в следующем (рис. 8). [c.18] Объектив 2 создает изображение объекта 1 на матовом стекле 3. Стекло рассеивает свет, увеличивая апертуру пучка, попадающего в дополнительный объектив 4, который дает вторичное изображение в фокальной плоскости окуляра 5. [c.18] Таким образом, первичное изображение рассматривается не в окуляр, а в дополнительный микроскоп слабого увеличения 4—5. Размер выходного зрачка достаточно большой, так как он определяется апертурой и увеличением только второго микроскопа. В то же время общее увеличение такой системы больше, чем у обычного микроскопа, и достигает ЗОООЛ. Для того, чтобы зернистая структура матового стекла не мешала наблюдению, стекло приводится во вращение. [c.18] Вернуться к основной статье