оптикалык аспаптар

Кіріспе

Негізгі бөлігі нәрсенің кескінін беретін кандай да бір оптикалық жүйе болып табылатын сан алуан оптикалык аспаптардьщ жүмыс істеу әрекеті геометриялық оптика заңдарына негізделген. Атқаратын қызметтеріне карай оптикалық аспаптар проекциялық аппараттар, микроскоптар, телескоптар, фотоаппараттар және басқалар болып бөлінеді. Проекциялық оптикалық аспаптар. Проекциялык аспаптарға экранда нәрсенің шын, үлкейтілген кескінін беретін оптикалық аспаптар жатады. Бұл аспаптардың үш түрі бар: диаскоп (диа — мөлдір деген мағына береді), (ол экранға мөлдір денелерді проекциялайды); этоскоп (экранға мөлдір емес нәрселерді проекциялайды); эпидиаскоп (экранға мөлдір де, мөлдір емес те нәрселерді проекциялайды). Барлық жағдайларда да нәрсе объектив пен фокус және қос фокус аралығында орналастырылады. Дене фокусқа неғүрлым жакын орналасса, проекциялық аппарат соғүрлым үлкейтілген кескін береді. Диаскоптың қуатты жарық көзінен шығатын жарық ағыны конденсатордың (линзалар жүйесі) көмегімен диапозитивке (мөлдір объект) бағытталады. Жарық ағынын күшейту үшін кейде жарық көзінің артына ойыс айна кояды, ол жарықты шағылдырып, оны кейін линзалар жүйесіне бағыттайды.

Конденсаторды кішкене жарык көзінің кескінін объективке беретіндей етіп орналастырады, ал ол өз кезегінде диапозитивті экранда проекциялайды. Мөлдір емес нәрселерді, мысалы кітаптағы суреттерді көрсету үшін оларды ойыс айнаның фокусында орналаскан шамнан келетін сәулелердің көмегімен жарьщтапдырады. Жарық ағыны суреттен шағылып, жазык айнаға түееді, одан әрі жарықтылығы күшті объективтің көмегімен экранға түседі. Мұндай аспан эпископдоп аталады.

Микроскоп

Микроскоп (грек. mіkros – ұсақ және skopeo – көремін) – жай көзге көрінбейтін нысандардың (немесе олардың құрылымдық бөліктерінің) бірнеше есе үлкейтілген кескінін алатын оптикалық прибор. Микроскоп бактериялар, органикалық клеткалар, майда кристалдар, қорытпалардың құрылымы, т.б. өлшемдері көздің көру мүмкіндігінен аз (ажыратқыш шамасы 0,1 мм-ге тең) нысандарды зерттеуге арналған. Микронысандардың пішінін, өлшемін, құрылымын, т.б. сипаттамаларын анықтауға, элементтерінің ара қашықтығы 0,2 мкм-ге дейінгі құрылымдарды ажыратып көруге мүмкіндік береді. Линзаның немесе екі линзадан тұратын жүйенің заттардың үлкейтілген кескінін беретін қасиеттері 16 ғасырдың өзінде белгілі болған. Микроскопты алғаш рет ғылыми – зерттеу жұмыстарына қолдану ісі жануарлар тіні мен өсімдік ұлпаларының клеткалық құрылысын анықтаған (1665) ағылшын ғалымы Р.Гук және Микроскоптың жәрдемімен микроорганизмдерді ашқан (1673 – 77) голланд ғалымы А.Левенгук есімдерімен байланысты. 1872 – 73 жылы неміс ғалымы Э.Аббе жасаған Микроскопта өздігінен сәуле шығармайтын нысандар кескінінің түзілу теориясы әр түрлі микроскопты зерттеу әдістерінің дамуына зор ықпал етті. Микроскоптың оптикалық сұлбасы және әсер ету принципі. Электронды микроскоп Зат тұратын үстелде орналасқан нысан жасанды жарықпен (шам және линза-коллектор), айнаның және конденсордың көмегімен жарықтандырылады. Нысанды үлкейту объектив пен окуляр арқылы жүзеге асырылады. Объектив нысанның төңкерілген шын және үлкейтілген кескінін береді. Окуляр, әдетте, ең жақсы көрінетін қашықтықта (D=250 мм) нысанның екінші ретті үлкейтілген жорамал (жалған) кескінін түзеді. Егер окулярды кескінді оның алдыңғы окуляры фокусының алдына келетіндей етіп ығыстырса, онда окулярдың түзетін кескіні шын және оны экранда немесе фотопленкада алуға болады.

Микроскоптың жалпы үлкейтуі объектив пен окуляр үлкейтулерінің көбейтіндісіне тең: Г=bЧГок, мұндағы Гок окуляр үлкейтуінің номинал мәні. Объективтің үлкейтуі: b=D/f об формуласымен өрнектеледі, мұндағы D – объективтің артқы фокусы және окулярдың алдыңғы фокусының ара қашықтығы; f об – объективтің фокусаралық ара қашықтығы. Окулярдың үлкейтуі лупаның үлкейтуі сияқты мына формуламен өрнектеледі: Гок=250/f ок, мұндағы f ок – окулярдың фокус аралық қашықтығы. Әдетте, Микроскоптың объективі 6,3-тен 100-ге, ал окуляры 7-ден 15-ке дейін үлкейте алады. Сондықтан Микроскоптың жалпы үлкейтуі 44-тен 1500-ге дейінгі аралықта жатады. Иристік далалық және апертуралық диафрагмалар жарық шоғын шектеу және оның шашырауын кеміту қызметін атқарады. Микроскоптың негізгі сипаттамасы оның ажыратқыштық шамасы (қабілеттілігі). Микроскоптың ажыратқыштық шамасы шектеулі болады, ол жарық дифракциясымен түсіндіріледі. Микроскопты алғаш рет ғылыми-зерттеу жұмыстарына қолданғандар жануарлар тіні мен өсімдік ұлпаларының клеткалық құрылысын анықтаған (1665) ағылшын ғалымы Роберт Гук және микроскоптың жәрдемімен микро организмдерді ашқан (1673 – 77) голланд ғалымы Антони Ван Левенгук болды. Микроскоптың түрлері (типтері) Қолдану облыстарына не болмаса бақылау әдістеріне байланысты анықталады. Биологиялық микроскоп микробиологияда, гистологияда, цитологияда, ботаникада, медицинада зерттеулер жүргізуге, ал физикада, химияда, т.б. мөлдір денелерге бақылау жүргізуге арналған. Биологиялық зерттеулерде осымен қатар люминесценттік және инвертирленген Микроскоптар қолданылады.

Металлографикалық микроскоп – металдар мен қорытпалардың микроқұрылымын зерттеуге; поляризациялық Микроскоп – қосымша поляризациялық қондырғылармен жабдықталған және негізінен минералдар мен кендердің шлифтерін зерттеуге; стереомикроскоптар – бақыланатын заттардың көлемді кескіндерін алу үшін; өлшеуіш Микроскоптар – машина жасау саласында дәл өлшеулер жүргізуге арналған. Аталғандардан басқа арнайы Микроскоп да бар: фотоэмульсиядағы ядролық бөлшектердің іздерін анықтайтын микроскоп; 20000С-қа дейінгі қыздырылған нысандарды зерттейтін микроскоп; операцияларда қолданылатын хирургиялық микроскоп, интерференциялық микроскоп.

1-сурет: Микроскоп монокулярлы МИКРОМЕД С-12

Үйектегіш микроскоп 

Үйектегіш микроскоп — минералдар мен тау жыныстарын зерттеуге арналған оптикалық құрал. Үйектегіш микроскопты алғаш ағылшын ғалымы Р.Сорби жасаған (1858). Биологиялық микроскоптан айырмашылығы оның құрылысында мөлдір Исландия шпатынан жасалған екі призма (николь) бар. Оның біреуі микроскоп үстелшесінің астында орналасқан үйектегіш, ол жарықты бір жазықтықта үйектейді. Үйектелген жарық тастілімге түскенде, құрылыс ерекшелігіне қарай тербеліс бағытын өзгертпейді немесе тербелістері бір-біріне перпендикуляр және жылдамдықтары әр түрлі екі сәулеге бөлінеді. Бұл сәулелер объективтің үстіндегі екінші призмаға (талдағыш) келгенде бір жазықта тербеліп, бір-біріне әсер етіп, қосарланып сыну шамасына сәйкес интерференциялық түс береді.

Үйектегіш микроскопты пайдаланып, тау жыныстарының минералдық құрамын, мөлшері мен өлшемін, пішіні мен бір-бірімен қарым-қатынасын, өзгерістерін, құрылымын, қалыптасуын, т.б. анықтауға болады. Минералдарды шоқталған жарық көмегімен үйектегіш микроскопта зерттеу үшін үйектегіштің үстіне Лазо линзасы, ал оптикалық қасиеттерін кеңістікте зерттеу үшін Федоров үстелшесі орнатылады.

Электронды микороскоп.

Электронды микроскоптың көрсеткіштік қабілеті өте жоғары. Қазіргі электронды микроскоптың көрсеткіштік қабілеттілігі 0,1-0,3 нм-ге дейін жетеді. Электрондық микроскоптың құрылыс принципі жарық микроскопына ұқсас, сәулелерінің рөлін электр тоғымен қыздырылған вакуумда орналасқан V пішінді фольфрам жібі электрондар тасқынының қызметін атқарады, әйнек линзалардың орнында электромагниттік линзалар орналасқан. Жарық микроскопының объективі мен окулярының орнына электрондық микроскоптың магниттік катушкалары сәйкес келеді. Электронды микроскопта (ЭМ) міндетті түрде ваккум болуы қажет, себебі ауада электрондар алысқа кете алмайды, оттегі, азот немесе көмір қышқыл газы молекулалармен кездессе, олар бөгеліп өз жолын өзгертіп шашырай кетеді. Электрондар тасқынының бағытын қажетіне қарай қуатты электр өрісі немесе магнит өрісімен өзгертуге болады. Электрондардың жылдамдығы үдесе, электрондық микроскоптың шешуші кабілеті артады.

Электронды микроскоптың экраны мен фотопластинкада 50 000 есе үлкейтуге, фотошығаруда одан да көп есе үлкейтуге (10) болады. Қазіргі уақытта флуоресценцияланатын экраннан электронды-микроскопиялық суреттерді сандық телекамерамен компьютерге беріледі. Принтерді пайдалана отырып, суреттерді шығара алады. Электронды микроскоптың көмегімен металл мен кристалды торларда зерттеуге қолданады.

Электронды микроскоптарда жарықтың орнына электрон сәулелері қолданылады, осыған байланысты қолданылатын қуаттың күші 50—100 кВ-қа дейін барады, ал толқын ұзындығы 0,056—0,035 А°-ге жетеді. Толқын ұзындығы неғұрлым қысқа болса, микроскоптың көрсеткіштік қабілеттілігі сорғұрлым артатынын физика курсынан жақсы білеміз. Осыған байланысты электронды микроскоптардың көрсеткіштік қабілеттілігі —1—7 А°-ға, ал үлкейткіштік қабілеттілігі 600 000-ға дейін жетеді. Электронды микроскоптың көмегімен қарайтын заттың қалыңдығы 400—600А° препаратты көруге болады, өйткені қалың препараттан электрондар өте алмайды, олардың өткізгіштік қасиеті нашар. Электронды микроскопқа препарат дайындайтын приборды ультрамикротом деп атайды. Осы прибордың көмегімен жұқа кесінді жасап, оны объекті торына бекітіп, арнайы бояулармен бояп, электронды микроскоппен қарайды. Электрон сәулелері препарат арқылы өткенде объектінің үлкейтілген «көлеңкесі» экранға түседі.