5.2. Оптическая микроскопия.

Параметры оптического микроскопа. Для исследования и измерения малых объектов используются оптические микроскопы. Оптическая схема микроскопа (рис.5.2) включает в себя как минимум две линзы – объективную L₁ и окулярную L2. Объект располагается перед фокальной плоскостью объективной линзы, которая дает перевернутое действительное увеличенное изображение объекта, расположенное за фокальной плоскостью окуляра. Окуляр дает прямое мнимое изображение объекта. Остальные конструктивные детали микроскопа предназначены для создания оптимального освещения объекта и направления света от осветителя на объект и от объекта в глаз или на проекционный экран.

Основными параметрами микроскопа является увеличение, разрешение глубина резкости. Разрешение – минимальное расстояние между двумя точками, при котором они различимы. Разрешение оптического микроскопа рассчитывается по формуле: , где  --длина волны света, α - апертурный угол (угол между крайним лучом конического светового пучка на входе (выходе из) оптической системы и ее оптической осью), D – диаметр линзы. Дифракция на конструктивных элементах микроскопа (оправы линз, диафрагмы) приводит к изображению любой точки объекта в виде интерференционной картины, состоящей из концентрических светлых и темных полос, т.е. изображение точки имеет определенные размеры. Две близко расположенные точек различимы, если их интерференционные изображения не сливаются. Чем больше длина волны используемого света и меньше диаметр линзы, тем больше размеры изображения. При расстоянии между точками меньше длины волны они становятся неразличимы. Длина волны накладывает физические ограничения на разрешение оптического микроскопа.

Увеличение микроскопа равно произведению увеличений всех линз, участвующих в формировании изображения. Но дифракционный предел разрешающей способности микроскопа делает использование увеличения более 2000^х нецелесообразным.

Глубина резкости изображения характеризует четкость изображения точек объекта, расположенных в различных плоскостях. Любая оптическая система дает изображение на плоскости (экран, фотопластинка, сетчатка глаза); объекты же в большинстве случаев трёхмерны. Отдельные точки трехмерного объекта находятся на различных расстояниях от оптической системы, и им соответствуют сопряженные точки, расположенные в разных плоскостях. (Сопряженные точки в оптике - две точки, которые по отношению к оптической системе являются объектом и его изображением). Светящаяся точка О (рис.5.3) дает резкое изображение О` в плоскости ММ, сопряженной с ЕЕ. Но точки А и В дают резкие изображения в A` и B`, а в плоскости ММ проектируются светлыми кружками, размер которых зависит от ограничения ширины пучков. Чем уже пучки тем, тем отчетливее изображение пространства предмета на плоскости. Диафрагма, наиболее сильно ограничивающая световой пучок, называется апертурной или действующей. Её роль может выполнять оправа какой-либо линзы или специальная диафрагма, если эта диафрагма сильнее ограничивает пучки света, чем оправы линз.