Grundlegende optische Prinzipien von Mikroskopen
(1) Brechung und Brechungsindex
Licht breitet sich in einem gleichmäßigen isotropen Medium geradlinig zwischen zwei Punkten aus. Wenn es durch transparente Objekte mit unterschiedlich dichtem Medium hindurchgeht, kommt es zur Brechung. Dies liegt an den unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeiten des Lichts in verschiedenen Medien. Wenn Lichtstrahlen, die nicht senkrecht zur Oberfläche eines transparenten Objekts verlaufen, aus der Luft auf ein transparentes Objekt (wie etwa Glas) treffen, ändert der Lichtstrahl an seiner Schnittstelle die Richtung und bildet mit der Normalen einen Brechungswinkel.
(2) Leistung der Linse
Die Linse ist das grundlegendste optische Element, aus dem das optische System eines Mikroskops besteht. Komponenten wie Objektivlinsen, Okulare und Kondensatoren bestehen aus einzelnen oder mehreren Linsen. Aufgrund ihrer unterschiedlichen Form können sie in zwei Kategorien unterteilt werden: Konvexlinsen (positive Linsen) und Konkavlinsen (negative Linsen).
Wenn ein Lichtstrahl parallel zur optischen Achse durch eine konvexe Linse geht und sich an einem Punkt schneidet, wird dieser Punkt als „Brennpunkt“ bezeichnet, und die Ebene, die durch den Schnittpunkt verläuft und senkrecht zur optischen Achse steht, wird als „Brennebene“ bezeichnet. Es gibt zwei Brennpunkte. Der Fokus im Objektraum wird als „Objektraumfokus“ bezeichnet, und die Brennebene dort wird als „Objektraumbrennebene“ bezeichnet; umgekehrt wird der Fokus im Bildraum als „Bildraumfokus“ bezeichnet. Die Brennebene dort wird als „Bildquadratbrennebene“ bezeichnet.
Wenn Licht durch eine konkave Linse fällt, entsteht ein aufrechtes virtuelles Bild, während eine konvexe Linse ein aufrechtes reales Bild erzeugt. Auf dem Bildschirm können reale Bilder erscheinen, virtuelle Bilder jedoch nicht.
(3) Fünf Abbildungsregeln von Konvexlinsen
1. Befindet sich das Objekt auf der Objektseite der Linse jenseits der doppelten Brennweite, entsteht auf der Bildseite innerhalb der doppelten Brennweite und außerhalb des Fokus ein verkleinertes, umgekehrtes reelles Bild.
2. Befindet sich das Objekt in der doppelten Brennweite der Objektseite der Linse, wird in der doppelten Brennweite der Bildseite ein umgekehrtes reelles Bild gleicher Größe gebildet.
3. Befindet sich das Objekt innerhalb der zweifachen Brennweite der Objektseite des Objektivs, jedoch außerhalb des Fokus, wird jenseits der zweifachen Brennweite der Bildseite ein vergrößertes, umgekehrtes Realbild gebildet.
4. Befindet sich das Objekt im objektseitigen Fokus der Linse, kann auf der Bildseite kein Bild erzeugt werden;
5. Wenn sich das Objekt im Fokus der Objektseite der Linse befindet, wird auf der Bildseite kein Bild erzeugt und ein vergrößertes aufrechtes virtuelles Bild wird auf der gleichen Seite der Objektseite der Linse an einer weiter vom Objekt entfernten Position erzeugt.
