ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Волновая теория образования изображения в микроскопе. Предел разрешения из "Оптика микроскопов " Поскольку в большинстве случаев исследуемые под микроскопом объекты очень малы и могут быть сравнимы с длиной световой волны, при рассмотрении вопроса об образовании изображения в микроскопе уже нельзя ограничиваться понятиями геометрической оптики. Более глубокое и всестороннее изучение структуры оптического изображения, оценка качества изображения, даваемого микроскопом, возможны лишь с точки зрения волновой природы света. [c.24] Волновая теория света позволяет рассматривать процесс образования изображения микроскопической структуры объекта как результат дифракционного и интерференционных явлений, возникающих при прохождении света через объект и оптическую систему микроскопа. [c.24] Дифракционное изображение светящейся точки. В реальных оптических системах волновая поверхность претерпевает ограничение своих размеров от оправ линз и специальных диафрагм, вследствие чего изображение светящейся точки, даваемое даже безаберрационной системой, представляет собой дифракционную фигуру рассеяния. [c.24] Пусть из выходного зрачка Р[Р ч (рис. П.5) идеальной оптической системы исходит сферическая волна 5 Р[Р Р 2 — сечение поверхности волны меридиональной плоскостью). Центр поверхности волны совпадает с точкой Во, являющейся изображением осевой точки предмета. Распределение освещенности в точке Во и ее окрестности на плоскости изображения рассматривается как результат интерференции когерентного света, исходящего из каждой точки волновой поверхности, являющейся, согласно принципу Гюйгенса—Френеля, источником когерентного излучения. [c.24] Для данной оптической системы, согласно инварианту Лагранжа—Гельмгольца, величина сохраняет свое числовое значение во всех промежуточных средах. [c.25] Вычисления по формуле (П.34) показывают, что безаберрационная система изображает светящуюся точку в монохромати- ческом свете в виде дифракционной фигуры, состоящей из центрального яркого пятна (кружка Эри) диаметром 2x3,83 оптических единиц, в котором освещенность быстро убывает от центра к периферии, и ряда светлых концентрических колец, разделенных темными промежутками, в которых освещенность падает до нуля (см. табл. У.2). [c.25] Практически установлено, что при благоприятных условиях глаз еще способен различать два изс ражения, если падение освещенности АЕ между двумя максимумами будет составлять не менее 5%, что соответствует величине = 3,3. [c.26] Пример. Определить радиусы кружков Эри в пространствах предметов и изображений для объектива, увеличение которого V = 100 и числовая апертура Л = 1,3, если Я = 0,55 мкм. [c.26] Дифракционная теория изображения в микроскопе по Аббе. Разрешающая способность микроскопа. Теория изображения в микроскопе Аббе была создана на основе когерентного света для несамосветящихся объектов. Для наглядности теории в качестве предмета была применена диадакционная решетка. [c.27] При прохождении параллельного пучка лучей 5 через решетку С возникает дифракция Фраунгофера (рис. 11.8), в результате чего в задней фокальной плоскости Р объектива 1 возникают интерференционные спектры различного порядка 5х,. . ., 5 . [c.27] Однако рассматриваемый случай относится к прямому освещению. Используя конденсор или другое осветительное устройство, можно создавать круговое косое освещение, при котором освещаемые лучи составляли бы с осью системы угол (или апертуру А ). Вследствие того что на решетке создается между соседними пучками разность хода d sin можно подобрать угол таким образом, чтобы получить в фокальной плоскости объектива два спектральных максимума при числовой апертуре объектива А /2, т. е. уменьшить вдвое наименьшее разрешаемое расстояние d. [c.28] Применяя ультрафиолетовое излучение, можно довести предел разрешения до 0,1 мкм. При использовании особо контрастного метода освещения этот размер может быть уменьшен в 10 раз. [c.28] Значения Г , удовлетворяющие неравенству (П.43), называются значениями полезного увеличения микроскопа. [c.29] Применение увеличения меньшего, чем нижний предел полезного увеличения, не дает возможности различать все те детали предмета, которые может изобразить объектив с данной числовой апертурой А. Увеличение, превышающее высший предел полезного увеличения и получаемое применением окуляра с меньшим фокусным расстоянием, бесполезно, поскольку при нем не представляется возможным выявить никаких новых деталей предмета по сравнению с тем, какие различаются при полезном увеличении. Кроме того, как следует из формулы (11.18), диаметр выходного зрачка микроскопа при увеличениях, превышающих ЮООЛ, становится меньше 0,5 мм это приводит к уменьшению яркости изображения, которое становится менее резким вследствие заметной дифракции и энтоптических явлений из-за неоднородности строения хрусталика и стекловидного тела глаза [35]. [c.29] АБЕРРАЦИИ. ОПТИЧЕСКИЕ СРЕДЫ. [c.31] Выходящие из оптической системы реальные пучки лучей обычно теряют гомоцентричность, что приводит к снижению качества изображения. Возникающие при этом различного рода перезкости в плоскости изображения носят название аберраций оптических систем. [c.31] В практике расчетов оптических систем микроскопов принято разделять аберрации на две группы монохроматические и хроматические. [c.31] К основным геометрическим монохроматическим аберрациям относятся аберрации широкого пучка (сферическая и кома) и полевые (астигматизм, кривизна поля, дисторсия). [c.31] Для тонкого компонента из формул (III.5) вытекают два важных следствия. [c.34] Вернуться к основной статье