1. Структура й робота мікроскопа

Принцип дії мікроскопа пояснюється на Рис. 3, на якому представлена оптична схема. Препарат 7 перебуває на предметному столику перед мікрооб'єктивом 8 на відстані, трохи більшому його фокусної відстані Fоб. Об'єктив утворює дійсне, збільшене й перевернене зображення T у площині діафрагми 10, що лежить за переднім фокусам Fок окуляра 11. Це проміжне зображення розглядається через окуляр, який дає додаткове, збільшення й утворює уявне зображення 7" на відстані найкращого бачення D=250мм. При цьому на сітківці ока утворюється дійсне зображення предмета.

Якщо окуляр здвинути так, щоб зображення T виявилося перед переднім фокусом окуляра, то зображення, що отримуємо через окуляр, стає дійсним і його можна вивести на екрані або фотоплівці. Загальне збільшення мікроскопа дорівнює добутку збільшень об'єктива й окуляра:

,

де ,

Гок=,

Δ - відстань від заднього фокуса об'єктива до переднього фокуса окуляра (оптична довжина тубуса), f'об і f'ок – фокусні відстані об'єктива й окуляра. Звичайно об'єктиви мікроскопа мають збільшення від 6,3 до 100, а окуляри від 7 до 15; тому загальне збільшення мікроскопа лежить у межах від 44 до 1500.

Рис. 3. Принципова оптична схема мікроскопа

Освітлювальна система мікроскопа складається з лампи 7, колектора 2, плоского дзеркала 4 і конденсора 6. Із площиною препарату 7 з'єднані діафрагма окуляра 10 і освітлювальна, діафрагма 3, зазвичай регулюється. Конус променів, який може бути сприйнятий об'єктивом, обмежується апертурною діафрагмою 5, з якою з'єднана діафрагма 5, апертурною освітлювальною діафрагмою, і ниткою лампи розжарювання 1. При такому розташуванні джерела світла й діафрагм забезпечується рівномірне освітлення поля зору навіть при вкрай неоднорідної яскравості джерела.

Основні механічні й оптичні вузли мікроскопа показані на Рис. 4, де зображений розріз мікроскопа. На штативі є предметний столик 6, під яким розташований конденсор 7. Тубусотримач 2 тримає тубус 3 з окуляром 4 і револьвер з об'єктивами 5. Фокусування мікроскопа проводиться пересуванням тубусотримача за допомогою грубого та мікрометричного механізму 1. Дзеркало 8 направляє світло в конденсор мікроскопа.

Рис. 4. Розріз біологічного мікроскопа й хід променів: 1 - мікрометр;

2 - тубусотримач; 3 - тубус; 4 - окуляр; 5 - об'єктив; 6 – предметний столик;

7 - конденсор; 8 - дзеркало.

Роздільна здатність ока обмежена й становить 0,2мм. Роздільна здатність характеризується розв'язною відстанню, тобто мінімальною відстанню між двома сусідніми частками, при якому вони ще видні роздільно. Щоб збільшити роздільну здатність, використовується мікроскоп. Роздільну здатність визначають співвідношенням:

,

де λ - довжина хвилі світла;

n - показник переломлення середовища, що перебуває між об'єктивом і об'єктом;

α - кутова апертура, рівна половині кута розкриття вхідного в об'єктив пучка променів, що формують зображення.

Добуток n sіnα=A називають числовою апертурою об'єктива. Ця найважливіша характеристика об'єктива вигравірувана на його оправі. У більшості досліджень застосовують сухі об'єктиви, що працюють у повітряному середовищі (n=1). Об'єктив дає збільшене проміжне зображення об'єктива, яке розглядають в окуляр, як у лупу. Окуляр збільшує проміжне зображення об'єктива й не може підвищити роздільної здатності мікроскопа.

Загальне збільшення мікроскопа дорівнює добутку збільшень об'єктива й окуляра. Рекомендується починати мікроаналіз із використанням слабкого об'єктива, щоб спочатку оцінити загальний характер структури на великій площі. Після перегляду структури при малих збільшеннях мікроскопа використовують об'єктив з такою роздільною здатністю, щоб побачити необхідні дрібні деталі структури.

Окуляр вибирають так, щоб чітко були видні деталі структури, збільшені об'єктивом. Власне збільшення окуляра вигравіруване на його оправі (наприклад, ).

У металографії мікроаналізу застосовують непрозорі для світлових променів об'єктиву - мікрошліфи, які розглядають в мікроскоп при відбитому світлі. Наведення на різкість здійснюють грубо, обертанням макрогвинта. Тонке наведення на різкість – обертанням мікрогвинта, який переміщає об'єктив стосовно нерухливому предметному столику.

Для огляду різних ділянок шліфа предметний столик разом зі шліфом переміщають гвинтами щодо нерухливого об'єктива у два взаємно перпендикулярних напрямках.