Что понимают под разрешающей способностью микроскопа

Разрешающая способность микроскопа

Технически возможно создать оптические микроскопы, объективы и окуляры которых дадут общее увеличение 1500-2000 и больше. Однако это нецелесообразно, так как возможность различить мелкие детали предмета ограничивается дифракционными явлениями. Вследствие этого изображение мельчайших деталей предмета теряет резкость, может возникнуть нарушение геометрического подобия изображения и предмета, соседние точки будут сливаться в одну, возможно полное исчезновение изображения. Поэтому в оптике существуют следующие понятия, которые характеризуют качество микроскопа:

Чем меньше предел разрешения, тем выше разрешающая способность микроскопа!

Предел разрешения обусловливает наименьший размер деталей, которые могут различаться в препарате с помощью микроскопа.

Теорию разрешающей способности микроскопа разработал директор завода К.Цейса в Йене профессор-оптик Э.Аббе (1840-1905). В качестве простейшего микропрепарата он взял дифракционную решетку ( рис. 2), изучил механизм формирования изображения в микроскопе и показал следующее.

а) б) в) г)

Если же взять решетку с меньшим периодом d’, то угол j’₁ будет больше угла U/2 и изображение не возникнет. Значит период решетки d можно принять за предел разрешения микроскопа Z. Тогда, используя формулу дифракционной решетки, запишем для k=1:

.

. (6)

Во время микроскопии световые лучи падают на объект под разными углами. При наклонном падении лучей (рис.3,г) предел разрешения уменьшается, так как в формировании изображения будут участвовать только лучи, образующие максимумы нулевого порядка и первого порядка с одной стороны, а угол j₁ будет равен апертурному углу U. Расчеты показывают, что формула для предела разрешения в этом случае принимает следующий вид:

Разрешающая способность микроскопа может быть повышена за счет использования иммерсии и уменьшения длины волны света. Повышение разрешающей способности при использовании иммерсии можно пояснить следующим образом. Если между объективом и объектом находится воздух (сухой объектив), то световой луч при переходе из покровного стекла в воздух, среду с меньшим показателем преломления, значительно изменяет свое направление в результате преломления, поэтому меньше лучей попадает в объектив. При использовании иммерсионной среды, показатель преломления которой приблизительно равен показателю преломления стекла, изменение хода лучей в среде не наблюдается и большее количество лучей попадает в объектив.

Наибольшая разрешающая способность у электронного микроскопа, так как длина волны при движении электрона в 1000 раз меньше длины световой волны.

Полезное увеличение микроскопа ограничено его разрешающей способностью и разрешающей способностью глаза.

Полезным увеличением микроскопа называют его максимальное увеличение, при котором глаз еще в состоянии различать детали, равные по величине пределу разрешения микроскопа.

. (10)

Подставляя в эту формулу Z из выражения (9), получим

. (11)

Источник

Как повысить разрешающую способность микроскопа?

Что такое разрешающая способность микроскопа? Это специальная оптическая величина. Благодаря ей мы получаем максимально качественное изображение. Зависит разрешение от длины световой волны и числовой апертуры (диаметра объектива). Элементы микроскопа, связанные с показателем его разрешения — это конденсор и объектив.

Немного о современных микроскопах

Даже школьные и учебные оптические приборы всё время совершенствуются, а значит повышается и их уровень разрешения. К примеру, сейчас есть объективы с апертурными углами (показателями синуса) близкими к единице, а способность к разрешению у таких моделей уже достигает возможного максимума. В данном случае есть возможность улучшить качество получаемой картинки с целью добиться её контрастности, чтобы различать объект наблюдения до мельчайших деталей. Для этих целей существует несколько приёмов.

Как известно, образование картинки происходит поэтапно. В первом этапе её получения участвует объектив, а на второй стадии окуляр её увеличивает до необходимой величины. Важно иметь в виду, что качество разрешения во многом зависит от работы объектива, а именно от первого этапа.

Как определить качество разрешения?

При покупке микроскопа обращайте внимание на корпус его объектива. Как правило, на корпусе изготовители всегда ставят величину апертуры. Чем больше она будет, тем лучше показатель разрешения.

Предел разрешения и понятие полезного увеличения

Эти два термина тесно связаны друг с другом. Наблюдателю следует ориентироваться на предельный показатель разрешения величиной 0,2 микрона. Такова цифра самого меньшего расстояния от линзы до объекта. При этом показателе можно хорошо различить мельчайшие детали и точки. Что касается полезного увеличения, о нём говорят в том случае, когда люди по максимуму используют способность оптического прибора к разрешению, наблюдая за объектом под определённым углом. Его называют предельно допустимым.

Можно ли повысить разрешение микроскопа?

Повысить разрешающую способность микроскопа можно двумя путями:

Увеличить показатель разрешения микроскопа можно и в домашних условиях, так как иммерсионное масло продаётся почти во всех магазинах оптики. Покупая себе ту или иную модель, обращайте внимание на качество линз и размер объектива — и тогда разрешение вашего микроскопа точно будет хорошего качества.

Источник

Микроскоп

Микроскоп предназначен для наблюдения мелких объектов с большим увеличением и с большей разрешающей способностью, чем дает лупа. Оптическая система микроскопа состоит из двух частей: объектива и окуляра. Объектив микроскопа образует действительное увеличенное обратное изображение предмета в передней фокальной плоскости окуляра. Окуляр действует как лупа и образует мнимое изображение на расстоянии наилучшего видения. По отношению ко всему микроскопу рассматриваемый предмет располагается в передней фокальной плоскости.

Оптическая схема микроскопа.

Увеличение микроскопа

Изображение, создаваемое объективом микроскопа в передней фокальной плоскости окуляра рассматривается через окуляр, который действует как лупа с видимым увеличением:

Общее увеличение микроскопа определяется как произведение увеличения объектива на увеличение окуляра: G=V_об*G_ок

Если известно фокусное расстояние всего микроскопа, то его видимое увеличение можно определить так же, как и у лупы:

Как правило, увеличение современных объективов микроскопов стандартизованное и составляет ряд чисел: 10, 20, 40, 60, 90, 100 крат. Увеличения окуляров тоже имеют вполне определенные значения, например 10, 20, 30 крат. Во всех современных микроскопах имеется комплект объективов и окуляров, которые специально рассчитываются и изготавливаются так, что подходят друг к другу, поэтому их можно комбинировать для получения разных увеличений.

Поле зрения микроскопа

При данном угловом поле окуляра линейное поле микроскопа в пространстве предметов тем меньше, чем больше его видимое увеличение.

Диаметр выходного зрачка микроскопа

Диаметр выходного зрачка микроскопа вычисляется следующим образом:
где A – передняя апертура микроскопа.

Диаметр выходного зрачка микроскопа обычно немного меньше диаметра зрачка глаза (0.5 – 1 мм).

При наблюдении в микроскоп зрачок глаза нужно совмещать с выходным зрачком микроскопа.

Разрешающая способность микроскопа

Одной из важнейших характеристик микроскопа является его разрешающая способность. Согласно дифракционной теории Аббе, линейный предел разрешения микроскопа, то есть минимальное расстояние между точками предмета, которые изображаются как раздельные, зависит от длины волны и числовой апертуры микроскопа:
Предельно достижимую разрешающую способность оптического микроскопа можно сосчитать, исходя из выражения для апертуры микроскопа . Если учесть, что максимально возможное значение синуса угла – единичное , то для средней длины волны можно вычислить разрешающую способность микроскопа:

Повысить разрешающую способность микроскопа можно двумя способами: * Увеличивая апертуру объектива, * Уменьшая длину волны света.

Иммерсия

Для того чтобы увеличить апертуру объектива, пространство между рассматриваемым предметом и объективом заполняется так называемой иммерсионной жидкостью – прозрачным веществом с показателем преломления больше единицы. В качестве такой жидкости используют воду , кедровое масло , раствор глицерина и другие вещества. Апертуры иммерсионных объективов большого увеличения достигают величины , тогда предельно достижимая разрешающая способность иммерсионного оптического микроскопа составит.

Применение ультрафиолетовых лучей

Для увеличения разрешающей способности микроскопа вторым способом применяются ультрафиолетовые лучи, длина волны которых меньше, чем у видимых лучей. При этом должна быть использована специальная оптика, прозрачная для ультрафиолетового света. Поскольку человеческий глаз не воспринимает ультрафиолетовое излучение, необходимо либо прибегнуть к средствам, преобразующим невидимое ультрафиолетовое изображение в видимое, либо фотографировать изображение в ультрафиолетовых лучах. При длине волны разрешающая способность микроскопа составит.

Кроме повышения разрешающей способности, у метода наблюдения в ультрафиолетовом свете есть и другие преимущества. Обычно живые объекты прозрачны в видимой области спектра, и поэтому перед наблюдением их предварительно окрашивают. Но некоторые объекты (нуклеиновые кислоты, белки) имеют избирательное поглощение в ультрафиолетовой области спектра, благодаря чему они могут быть «видимы» в ультрафиолетовом свете без окрашивания.

ÁÈÎÌÅÄ

Производство оптической техники

Квалифицированные специалисты в области микроскопии, всегда готовы предоставить Вам исчерпывающую информацию о нашем оборудовании.

Внимание!

Вся предоставленная на сайте информация, касающаяся комплектации, характеристик, а также стоимости продукции, носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437(2) Гражданского кодекса Российской Федерации.

Источник

Что понимают под разрешающей способностью микроскопа

2.2. фЕИОЙЮЕУЛЙЕ ИБТБЛФЕТЙУФЙЛЙ УЧЕФПЧПЗП НЙЛТПУЛПРБ

рПОСФЙЕ ТБЪТЕЫБАЭЕК УРПУПВОПУФЙ ВЩМП ЧЧЕДЕОП ьТОУФПН бВВЕ, ОЕНЕГЛЙН ЖЙЪЙЛПН НБФЕНБФЙЛПН, ЛПФПТЩК РТЕДМПЦЙМ ТБУУНБФТЙЧБФШ НБМЩЕ ХЮБУФЛЙ МАВПЗП ПВЯЕЛФБ ЛБЛ ДЙЖТБЛГЙПООХА ТЕЫЈФЛХ. фПЗДБ ЙЪПВТБЦЕОЙЕ, РПМХЮЕООПЕ У РПНПЭША ПРФЙЮЕУЛПК УЙУФЕНЩ, ЕУФШ ТЕЪХМШФБФ ЙОФЕТЖЕТЕОГЙЙ Й ДЙЖТБЛГЙЙ УЧЕФПЧЩИ МХЮЕК ОБ ДЙЖТБЛГЙПООЩИ ТЕЫЈФЛБИ, РТПЫЕДЫЙИ ЮЕТЕЪ ЬФХ УЙУФЕНХ. Й ПРТЕДЕМЙМ ТБЪТЕЫБАЭХА УРПУПВОПУФШ УЧЕФПЧПЗП НЙЛТПУЛПРБ. уИЕНБФЙЮОП ДЙЖТБЛГЙПООБС ТЕЫЈФЛБ РТЕДУФБЧМЕОБ ОБ ТЙУ. 7.

тЙУ. 8. дЙЖТБЛГЙПООЩЕ СЧМЕОЙС РТЙ ПВТБЪПЧБОЙЙ ЙЪПВТБЦЕОЙС ПВЯЕЛФЙЧПН:

уФТХЛФХТХ ПВЯЕЛФБ Ч ЙЪПВТБЦЕОЙЙ НПЦОП ОБВМАДБФШ ФПМШЛП Ч ФПН УМХЮБЕ, ЕУМЙ ПВЯЕЛФЙЧ РТПРХУЛБЕФ ИПФС ВЩ МХЮЙ, ДБАЭЙЕ ЙОФЕТЖЕТЕОГЙПООЩК НБЛУЙНХН РЕТЧПЗП РПТСДЛБ. ч ЬФПН УМХЮБЕ ОБ ЧФПТПК УФХРЕОЙ ЖПТНЙТПЧБОЙС ДЙЖТБЛГЙПООПЗП РТПНЕЦХФПЮОПЗП ЙЪПВТБЦЕОЙС ДЙЖТБЗЙТХАФ МХЮЙ, УППФЧЕФУФЧХАЭЙЕ ОХМЕЧПНХ Й РЕТЧПНХ ЙОФЕТЖЕТЕОГЙПООЩН НБЛУЙНХНБН. иБТБЛФЕТЙУФЙЛПК ТБЪТЕЫБАЭЕК УРПУПВОПУФЙ НЙЛТПУЛПРБ СЧМСЕФУС ХЗМПЧБС БРЕТФХТБ a ПВЯЕЛФЙЧБ НЙЛТПУЛПРБ, ТБЧОБС РПМПЧЙОЕ РПМОПЗП УЧЕФПЧПЗП ХЗМБ, РПРБДБАЭЕЗП Ч ПВЯЕЛФЙЧ. дЕФБМШ УФТХЛФХТЩ ПВЯЕЛФБ ТБЪНЕТПН d ТБЪТЕЫБЕФУС ПВЯЕЛФЙЧПН, ЕУМЙ ХЗМПЧБС БРЕТФХТБ ПВЯЕЛФЙЧБ ТБЧОБ ЙМЙ ВПМШЫЕ ХЗМБ, ПРТЕДЕМСАЭЕЗП ОБРТБЧМЕОЙЕ РЕТЧПЗП ДЙЖТБЛГЙПООПЗП НБЛУЙНХНБ (ТЙУ. 9,В,Ч):

тЙУ. 9. уИЕНБ ДЕКУФЧЙС БРЕТФХТЩ ПВЯЕЛФЙЧБ

еУМЙ НЕЦДХ ПВЯЕЛФЙЧПН Й ПВЯЕЛФПН ОБИПДЙФУС ОЕ ЧПЪДХИ, ЛПЬЖЖЙГЙЕОФ РТЕМПНМЕОЙС ЛПФПТПЗП ТБЧЕО 1, Б УТЕДБ У РПЛБЪБФЕМЕН РТЕМПНМЕОЙС n>1 (ТЙУ. 9,З), ФП Ч УППФЧЕФУФЧЙЙ У ЪБЛПОПН РТЕМПНМЕОЙС ДЙЖТБЗЙТПЧБООЩЕ МХЮЙ ЙЪНЕОСФ УЧПЈ ОБРТБЧМЕОЙЕ:

дЙЖТБЗЙТПЧБООЩК МХЮ РТЙ РТПИПЦДЕОЙЙ ПРФЙЮЕУЛЙ ВПМЕЕ РМПФОПК УТЕДЩ ТБУРПМПЦЕО ВМЙЦЕ Л ОПТНБМЙ ( j ‘ j ) Ч n ТБЪ. фБЛЙН ПВТБЪПН, ХНЕОШЫБАФУС ТБЪНЕТЩ ДЕФБМЙ ПВЯЕЛФБ Ч n ТБЪ, НБЛУЙНХНЩ РЕТЧПЗП РПТСДЛБ ЛПФПТПК РПРБДБАФ Ч ПВЯЕЛФЙЧ, Ф.Е:

тЙУ. 10. тБЪОПУФШ ИПДБ МХЮЕК РТЙ ЛПУПН ПУЧЕЭЕОЙЙ:

d = l/ n(sin b + sin a ).

ч ТБУУНПФТЕООЩИ УМХЮБСИ Ч ПВЯЕЛФЙЧ РПРБДБЕФ Й ХЮБУФЧХЕФ Ч ЖПТНЙТПЧБОЙЙ РТПНЕЦХФПЮОПЗП ЙЪПВТБЦЕОЙС ОХМЕЧПК НБЛУЙНХН. нЕФПД НЙЛТПУЛПРЙЮЕУЛПЗП ОБВМАДЕОЙС, ХДПЧМЕФЧПТСАЭЙК ЬФПНХ ХУМПЧЙА, ОПУЙФ ОБЪЧБОЙЕ НЕФПДБ УЧЕФМПЗП РПМС.
йЪ РТЙЧЕДЈООЩИ ТБУЮЈФПЧ УМЕДХЕФ, ЮФП РТЙ ОБВМАДЕОЙЙ Ч УЧЕФМПН РПМЕ РТЙ ЙУРПМШЪПЧБОЙЙ ЛПУПЗП ЙМЙ РТСНПЗП РБДБАЭЕЗП РХЮЛБ УЧЕФБ ОБЙНЕОШЫБС ЧЕМЙЮЙОБ ДЕФБМЕК УФТХЛФХТЩ, ТБЪТЕЫБЕНЩИ ПВЯЕЛФЙЧПН, МЕЦЙФ Ч РТЕДЕМБИ:

оБМЙЮЙЕ Ч УФТХЛФХТЕ ПВЯЕЛФБ ВПМЕЕ НЕМЛЙИ ЮБУФЙГ ВЕЪ ПРТЕДЕМЕОЙС ЙИ ТБЪНЕТПЧ, НПЦЕФ ВЩФШ ХУФБОПЧМЕОП РТЙ УРЕГЙБМШОПН НЕФПДЕ ОБВМАДЕОЙС, ЛПЗДБ МХЮЙ, УППФЧЕФУФЧХАЭЙЕ ОХМЕЧПНХ НБЛУЙНХНХ, РПМОПУФША ХУФТБОСАФУС ЙЪ РПМС ЪТЕОЙС Й ЙЪПВТБЦЕОЙЕ ЖПТНЙТХЕФУС МЙЫШ ДЙЖТБЗЙТПЧБООЩНЙ МХЮБНЙ. фБЛПК НЕФПД ОБВМАДЕОЙС ОБЪЩЧБЕФУС НЕФПДПН ФЈНОПЗП РПМС (ТЙУ. 9, Е). ьФПФ НЕФПД ЮБУФП ЙУРПМШЪХЕФУС ДМС РПЧЩЫЕОЙС ЛПОФТБУФОПУФЙ ЙЪПВТБЦЕОЙС.
фПЮОЩК ФЕПТЕФЙЮЕУЛЙК ТБУЮЈФ РТЕДЕМБ ТБЪТЕЫБАЭЕК УРПУПВОПУФЙ УЧЕФПЧПЗП НЙЛТПУЛПРБ Ч ЛБЦДПН УМХЮБЕ ОЕ ЙНЕЕФ РТБЛФЙЮЕУЛПЗП УНЩУМБ, РПУЛПМШЛХ ОЕ ХЮЙФЩЧБАФУС НОПЗЙЕ ЖБЛФПТЩ: РПЗТЕЫОПУФЙ ПРФЙЛЙ Й АУФЙТПЧЛЙ, ИБТБЛФЕТ УФТХЛФХТЩ ПВЯЕЛФБ, ОБЧЩЛЙ ЙУУМЕДПЧБФЕМС Ч ПВТБЭЕОЙЙ У НЙЛТПУЛПРПН. пДОБЛП НПЦОП РТЙНЕТОП ПГЕОЙФШ ОБЙНЕОШЫЕЕ ТБЪТЕЫБЕНПЕ ТБУУФПСОЙЕ.
рПМПЧЙОБ РПМОПЗП ХЗМБ a РПРБДБАЭЕЗП Ч ПВЯЕЛФЙЧ УЧЕФБ УПЧТЕНЕООЩИ ПВЯЕЛФЙЧПЧ ОЕ РТЕЧЩЫБЕФ, РПЛБЪБФЕМШ РТЕМПНМЕОЙС ЙННЕТУЙЙ РТЙ ЙУРПМШЪПЧБОЙЙ ЛЕДТПЧПЗП НБУМБ n = 1,515, ДМЙОБ ЧПМОЩ ВЕМПЗП УЧЕФБ l 0,55 НЛН, ФПЗДБ:

хЧЕМЙЮЕОЙЕ = 500 б РТЕДУФБЧМСЕФ УПВПК ОЙЦОЙК РТЕДЕМ РПМЕЪОПЗП ХЧЕМЙЮЕОЙС, ФБЛ ЛБЛ НЕОШЫЕЕ ХЧЕМЙЮЕОЙЕ ОЕ РПЪЧПМЙФ ТБЪМЙЮЙФШ ЧУЕ ДЕФБМЙ ПВЯЕЛФБ, ЙЪПВТБЦЕОЙЕ ЛПФПТЩИ ЖПТНЙТХЕФУС ПВЯЕЛФЙЧПН У БРЕТФХТПК б. хЧЕМЙЮЕОЙЕ, РТЕЧЩЫБАЭЕЕ 1000 б, СЧМСЕФУС «ВЕУРПМЕЪОЩН», РПУЛПМШЛХ ПОП ОЕ ДБЈФ ЛБЛЙИ-МЙВП ОПЧЩИ ДЕФБМЕК Ч ЙЪПВТБЦЕОЙЙ ПВЯЕЛФБ. рПЬФПНХ ХЧЕМЙЮЕОЙЕ = 1000 б ОБЪЩЧБАФ ЧЕТИОЙН РТЕДЕМПН РПМЕЪОПЗП ХЧЕМЙЮЕОЙС.
рЕТЕД ЙУУМЕДПЧБОЙЕН УФТХЛФХТЩ ПВЯЕЛФБ ОЕПВИПДЙНП ФБЛ ЧЩВТБФШ ПВЯЕЛФЙЧ Й ПВЭЕЕ ХЧЕМЙЮЕОЙЕ НЙЛТПУЛПРБ, ЮФПВЩ ПВЕУРЕЮЙФШ ТБЪТЕЫЕОЙЕ ЙОФЕТЕУХАЭЙИ ДЕФБМЕК ПВЯЕЛФБ. дМС ЬФПЗП РТЕЦДЕ ЧУЕЗП ХУФБОБЧМЙЧБАФ РПМЕЪОПЕ ХЧЕМЙЮЕОЙЕ НЙЛТПУЛПРБ РП ЖПТНХМЕ

оБРТЙНЕТ, ДМС ПВЯЕЛФЙЧБ У ЮЙУМПЧПК БРЕТФХТПК 0,65 Й ВЕМПЗП УЧЕФБ ЗМХВЙОБ ТЕЪЛПЗП ЙЪПВТБЦЕОЙС Ч РМПУЛПУФЙ ПВЯЕЛФБ (ЗМХВЙОБ ТЕЪЛПУФЙ ПВЯЕЛФЙЧБ) ТБЧОБ 0,65 НЛН.

Источник

6.2. Микроскоп

Микроскоп предназначен для наблюдения мелких объектов с большим увеличением и с большей разрешающей способностью, чем дает лупа. Оптическая система микроскопа состоит из двух частей: объектива и окуляра. Объектив микроскопа образует действительное увеличенное обратное изображение предмета в передней фокальной плоскости окуляра. Окуляр действует как лупа и образует мнимое изображение на расстоянии наилучшего видения (рис. 6.4). По отношению ко всему микроскопу рассматриваемый предмет располагается в передней фокальной плоскости.

Рис. 6.4. Оптическая схема микроскопа.

6.2.1. Увеличение микроскопа

Действие микрообъектива характеризуют его линейным увеличением:

,

(6.5)

где – фокусное расстояние микрообъектива, – расстояние между задним фокусом объектива и передним фокусом окуляра, называемое оптическим интервалом или оптической длиной тубуса.

Изображение, создаваемое объективом микроскопа в передней фокальной плоскости окуляра рассматривается через окуляр, который действует как лупа с видимым увеличением:

.

(6.6)

Общее увеличение микроскопа определяется как произведение увеличения объектива на увеличение окуляра:

.

(6.7)

Если известно фокусное расстояние всего микроскопа, то его видимое увеличение можно определить так же, как и у лупы:

.

(6.8)

Как правило, увеличение современных объективов микроскопов стандартизованное и составляет ряд чисел: 10, 20, 40, 60, 90, 100 крат. Увеличения окуляров тоже имеют вполне определенные значения, например 10, 20, 30 крат. Во всех современных микроскопах имеется комплект объективов и окуляров, которые специально рассчитываются и изготавливаются так, что подходят друг к другу, поэтому их можно комбинировать для получения разных увеличений.

6.2.2. Поле зрения микроскопа

Поле зрения микроскопа зависит от углового поля окуляра , в пределах которого получается изображение достаточно хорошего качества:

.

(6.9)

При данном угловом поле окуляра линейное поле микроскопа в пространстве предметов тем меньше, чем больше его видимое увеличение.

6.2.3. Диаметр выходного зрачка микроскопа

Диаметр выходного зрачка микроскопа вычисляется следующим образом:

.

(6.10)

где – передняя апертура микроскопа.

Диаметр выходного зрачка микроскопа обычно немного меньше диаметра зрачка глаза (0.5 – 1 мм).

При наблюдении в микроскоп зрачок глаза нужно совмещать с выходным зрачком микроскопа.

6.2.4. Разрешающая способность микроскопа

Одной из важнейших характеристик микроскопа является его разрешающая способность. Согласно дифракционной теории Аббе, линейный предел разрешения микроскопа, то есть минимальное расстояние между точками предмета, которые изображаются как раздельные, зависит от длины волны и числовой апертуры микроскопа:

.

(6.11)

Предельно достижимую разрешающую способность оптического микроскопа можно сосчитать, исходя из выражения для апертуры микроскопа (). Если учесть, что максимально возможное значение синуса угла – единичное (), то для средней длины волны можно вычислить разрешающую способность микроскопа: .

Из выражения (6.11) следует, что повысить разрешающую способность микроскопа можно двумя способами: либо увеличивая апертуру объектива, либо уменьшая длину волны света, освещающего препарат.

Иммерсия

Для того чтобы увеличить апертуру объектива, пространство между рассматриваемым предметом и объективом заполняется так называемой иммерсионной жидкостью – прозрачным веществом с показателем преломления больше единицы. В качестве такой жидкости используют воду (), кедровое масло (), раствор глицерина и другие вещества. Апертуры иммерсионных объективов большого увеличения достигают величины , тогда предельно достижимая разрешающая способность иммерсионного оптического микроскопа составит .

Применение ультрафиолетовых лучей

Для увеличения разрешающей способности микроскопа вторым способом применяются ультрафиолетовые лучи, длина волны которых меньше, чем у видимых лучей. При этом должна быть использована специальная оптика, прозрачная для ультрафиолетового света. Поскольку человеческий глаз не воспринимает ультрафиолетовое излучение, необходимо либо прибегнуть к средствам, преобразующим невидимое ультрафиолетовое изображение в видимое, либо фотографировать изображение в ультрафиолетовых лучах. При длине волны разрешающая способность микроскопа составит .

Кроме повышения разрешающей способности, у метода наблюдения в ультрафиолетовом свете есть и другие преимущества. Обычно живые объекты прозрачны в видимой области спектра, и поэтому перед наблюдением их предварительно окрашивают. Но некоторые объекты (нуклеиновые кислоты, белки) имеют избирательное поглощение в ультрафиолетовой области спектра, благодаря чему они могут быть «видимы» в ультрафиолетовом свете без окрашивания.

6.2.5. Полезное увеличение микроскопа

Глаз наблюдателя сможет воспринимать две точки как раздельные, если угловое расстояние между ними будет не меньше углового предела разрешения глаза. Для того чтобы глаз наблюдателя мог полностью использовать разрешающую способность микроскопа, необходимо иметь соответствующее видимое увеличение.

Полезное увеличение – это видимое увеличение, при котором глаз наблюдателя будет полностью использовать разрешающую способность микроскопа, то есть разрешающая способность микроскопа будет такая же, как и разрешающая способность глаза.

Если две точки в передней фокальной плоскости микроскопа расположены друг от друга на расстоянии , то угловое расстояние между изображениями этих точек . Из выражений (6.11) и (6.8) можно вывести видимое увеличение микроскопа:

.

(6.12)

Поскольку обычно диаметр выходного зрачка микроскопа около 0.5 – 1 мм, угловой предел разрешения глаза 2´ – 4´. Если взять среднюю длину волны в видимой области спектра (0.5 мкм), то для полезного увеличения микроскопа можно вывести зависимость:

.

(6.13)

Микроскоп с видимым увеличением меньше 500А не позволяет различать глазом все тонкости структуры предмета, которые изображаются как раздельные данным объективом (). Использование видимого увеличения больше 1000А нецелесообразно, так как разрешающая способность объектива не позволяет полностью использовать разрешающую способность глаза ().

Источник