Ett traditionellt ljusmikroskop består av flera delar
Traditionella optiska mikroskop är huvudsakligen sammansatta av optiska system och deras stödjande mekaniska strukturer. De optiska systemen inkluderar objektivlinser, okular och kondensatorlinser, som alla är komplicerade förstoringsglas gjorda av olika optiska glasögon. Objektivlinsen förstorar bilden av provet, och dess förstoring M objekt bestäms av följande formel: M objekt=Δ∕f' objekt , där f' objekt är objektivets brännvidd och Δ kan förstås som avståndet mellan objektivlinsen och okularet. Okularet förstorar bilden som bildas av objektivlinsen igen och bildar en virtuell bild på 250 mm framför det mänskliga ögat för observation. Detta är den mest bekväma observationspositionen för de flesta. Förstoringen av okularet M eye=250/f' eye, f' eye är okularets brännvidd. Mikroskopets totala förstoring är produkten av objektivlinsen och okularet, det vill säga M=M objekt*M öga=Δ*250/f' öga *f; objekt. Man kan se att en minskning av brännvidden på objektivlinsen och okularet kommer att öka den totala förstoringen, vilket är nyckeln till att se bakterier och andra mikroorganismer med ett mikroskop, och det är också skillnaden mellan det och vanliga förstoringsglas.
Så, är det tänkbart att minska f'-objektet f'-nät utan begränsning, för att öka förstoringen, så att vi kan se mer subtila objekt? Svaret är nej! Detta beror på att ljuset som används för avbildning i huvudsak är en slags elektromagnetisk våg, så diffraktions- och interferensfenomen kommer oundvikligen att uppstå under fortplantningsprocessen, precis som de krusningar på vattenytan som kan ses i det dagliga livet kan gå runt när man stöter på hinder , och två kolumner av vattenvågor kan stärka varandra när de möts eller försvaga densamma. När ljusvågen som emitteras från ett punktformat lysande föremål kommer in i objektivlinsen, hindrar objektivlinsens ram utbredningen av ljus, vilket resulterar i diffraktion och interferens. Det finns en serie ljusringar med svag och gradvis försvagande intensitet. Vi kallar den centrala ljuspunkten som den luftiga skivan. När två ljusemitterande punkter är nära ett visst avstånd kommer de två ljuspunkterna att överlappa varandra tills de inte kan bekräftas som två ljuspunkter. Rayleigh föreslog en bedömningsstandard och tänkte att när avståndet mellan de två ljusfläckarnas centra är lika med radien på den luftiga skivan, kan de två ljusfläckarna särskiljas. Efter beräkning är avståndet mellan de två ljusemitterande punkterna vid denna tidpunkt e=0.61 入/n.sinA=0.61 I/NA, där I är ljusets våglängd, våglängden av ljus som kan tas emot av det mänskliga ögat är ungefär 0.4-0.7um, och n är brytningsindexet för mediet där den ljusemitterande punkten finns, såsom i luft, n ≈1, i vatten, n≈1,33, och A är hälften av öppningsvinkeln för den ljusemitterande punkten mot objektivlinsens ram, och NA kallas den numeriska bländaren för objektivlinsen. Det kan ses från formeln ovan att avståndet mellan två punkter som kan särskiljas av objektivlinsen begränsas av ljusets våglängd och den numeriska bländaren. Eftersom våglängden för det mänskliga ögats mest akuta syn är ungefär 0.5um och vinkeln A inte kan överstiga 90 grader, är sinA alltid mindre än 1. Det maximala brytningsindexet för tillgängliga ljustransmitterande medium är cirka 1,5, så e-värdet är alltid större än 0.2um, vilket är det minsta gränsavståndet som det optiska mikroskopet kan urskilja. Förstora bilden genom ett mikroskop, om du vill förstora objektets punktavstånd e som kan lösas upp av objektivlinsen med ett visst NA-värde tillräckligt för att lösas upp av det mänskliga ögat, behöver du Me Greater than eller lika med {{26 }}.15 mm, där {{30}}.15 mm är det mänskliga ögats experimentella värde. Det minsta avståndet mellan två mikroobjekt som kan urskiljas vid 250 mm framför ögonen, alltså M Större än eller lika med (0,15∕0,61 tum) NA≈500N.A, för att observationen inte ska bli alltför mödosam, räcker det med att dubbla M, det vill säga 500N. A Mindre än eller lika med M Mindre än eller lika med 1000N.A är ett rimligt urvalsområde för den totala förstoringen av mikroskopet. Oavsett hur stor den totala förstoringen är, är den meningslös, eftersom objektivlinsens numeriska bländare har begränsat det minsta lösbara avståndet, och det är omöjligt att särskilja mer genom att öka förstoringen. Små föremål är detaljerade.
Bildkontrast är en annan nyckelfråga för optiska mikroskop. Den så kallade kontrasten avser den svart-vita kontrasten eller färgskillnaden mellan intilliggande delar på bildytan. Det är svårt för det mänskliga ögat att bedöma skillnaden i ljusstyrka under 0.02. är lite känsligare. För vissa mikroskopobservationsobjekt, såsom biologiska prover, är ljusskillnaden mellan detaljerna mycket liten, och design- och tillverkningsfelen för det optiska mikroskopsystemet minskar bildkontrasten ytterligare och gör det svårt att särskilja. För närvarande kan detaljerna i objektet inte ses tydligt, inte för att den totala förstoringen är för låg, inte heller är den numeriska bländaren för objektivlinsen för liten, utan för att kontrasten i bildplanet är för låg.
Under åren har människor arbetat hårt för att förbättra mikroskopets upplösning och bildkontrast. Med den ständiga utvecklingen av datorteknik och verktyg förbättras teorin och metoderna för optisk design också kontinuerligt. Tillsammans med förbättringen av råmaterialprestanda, process och den kontinuerliga förbättringen av detektionsmetoder och innovationen av observationsmetoder har bildkvaliteten av det optiska mikroskopet nära perfektion av diffraktionsgränsen. Människor kommer att använda provfärgning, mörkt fält, faskontrast, fluorescens, interferens, polarisering och andra observationstekniker för att göra det optiska mikroskopet Det kan anpassa sig till forskning av alla typer av prover. Även om elektronmikroskop, ultraljudsmikroskop och andra förstorande bildinstrument har kommit ut successivt under de senaste åren, och har överlägsen prestanda i vissa aspekter, är de fortfarande inte tillgängliga när det gäller billighet, bekvämlighet, intuition och särskilt lämpliga för forskning om levande organismer. Rival till ljusmikroskopet, som fortfarande håller marken stadigt. Å andra sidan, i kombination med laser, dator, ny materialteknik och informationsteknologi, föryngrar det uråldriga optiska mikroskopet och visar kraftfull vitalitet. Digitalt mikroskop, laserkonfokalt svepmikroskop, närfältsscannande mikroskop, tvåfotonmikroskop och Det finns olika nya funktioner eller instrument som kan anpassa sig till olika nya miljöförhållanden dyker upp i en oändlig ström, vilket ytterligare utökar användningsområdet för optiska mikroskop. Hur spännande är inte de mikroskopiska bilderna av klippformationer som laddats upp från Mars rovers! Vi kan helt och fullt tro att det optiska mikroskopet kommer att gynna mänskligheten med en uppdaterad attityd.
