Wie erkennen Sie die Vergrößerung der Okulare und Objektivlinsen eines optischen Mikroskops?
Die Vergrößerung eines optischen Mikroskops ist das Produkt aus der Vergrößerung der Objektivlinse und der Vergrößerung des Okulars. Wenn die Objektivlinse beispielsweise 10× und das Okular 10× groß ist, beträgt die Vergrößerung 10×10=100.
1. Einteilung der Objektivlinsen:
Objektivlinsen können je nach Einsatzbedingungen in Trockenobjektive und Flüssigkeitsimmersionsobjektive unterteilt werden; Flüssigkeitsimmersionsobjektive können in Wasserimmersionsobjektive und Ölimmersionsobjektive unterteilt werden (die üblicherweise verwendete Vergrößerung beträgt 90-100-fach).
Je nach Vergrößerung kann man zwischen Objektiven mit geringer Vergrößerung (weniger als 10-fach), Objektiven mit mittlerer Vergrößerung (etwa 20-fach) und Objektiven mit hoher Vergrößerung (40-65-fach) unterscheiden.
Je nach der Aberrationskorrektur wird zwischen achromatischen Objektivlinsen (häufig verwendete Objektivlinsen, die die chromatische Aberration von zwei Lichtfarben im Spektrum korrigieren können) und apochromatischen Objektivlinsen (Objektivlinsen, die die chromatische Aberration von drei Lichtfarben im Spektrum korrigieren können, teuer und selten verwendet) unterschieden.
2. Hauptparameter der Objektivlinse:
Zu den wichtigsten Parametern der Objektivlinse gehören: Vergrößerung, numerische Apertur und Arbeitsabstand.
① Die Vergrößerung bezieht sich auf das Verhältnis der Größe des vom Auge wahrgenommenen Bildes zur Größe der entsprechenden Probe. Sie bezieht sich eher auf das Längenverhältnis als auf das Flächenverhältnis. Beispiel: Die Vergrößerung beträgt 100×, was einer Probe mit einer Länge von 1 μm entspricht. Die Länge des vergrößerten Bildes beträgt 100 μm. Berechnet man sie auf Basis der Fläche, beträgt die Vergrößerung das 10,000-fache.
Die Gesamtvergrößerung eines Mikroskops entspricht dem Produkt aus der Vergrößerung von Objektiv und Okular.
②. Die numerische Apertur wird auch als Linsenöffnungsverhältnis bezeichnet und mit NA oder A abgekürzt. Sie ist der Hauptparameter der Objektivlinse und des Kondensators und ist proportional zur Auflösung des Mikroskops. Die numerische Apertur von Trockenobjektiven beträgt 0.05-0.95 und die numerische Apertur von Ölimmersionsobjektiven (Zedernöl) beträgt 1,25.
③. Der Arbeitsabstand bezieht sich auf den Abstand von der Unterseite der Frontlinse des Objektivs bis zur Oberseite des Deckglases der Probe, wenn die beobachtete Probe am klarsten ist. Der Arbeitsabstand des Objektivs hängt mit der Brennweite des Objektivs zusammen. Je länger die Brennweite des Objektivs, desto geringer die Vergrößerung und desto länger ist sein Arbeitsabstand. Beispiel: Ein 10x-Objektiv ist mit 10/0.25 und 160/0.17 gekennzeichnet, wobei 10 die Vergrößerung des Objektivs ist; 0,25 ist die numerische Apertur; 160 ist die Länge des Objektivtubus (in mm); 0,17 ist die Standarddicke des Deckglases (in mm). Der effektive Arbeitsabstand des 10x-Objektivs beträgt 6,5 mm und der effektive Arbeitsabstand des 40x-Objektivs beträgt 0,48 mm.
3. Die Funktion der Objektivlinse besteht darin, die Probe erstmals zu vergrößern. Sie ist die wichtigste Komponente, die die Leistung des Mikroskops bestimmt – die Höhe der Auflösung.
Die Auflösung wird auch als Auflösungsvermögen oder Auflösungsvermögen bezeichnet. Die Größe der Auflösung wird durch den numerischen Wert der Auflösungsdistanz ausgedrückt (der Mindestabstand zwischen zwei Objektpunkten, der aufgelöst werden kann). Bei der photopischen Distanz (25 cm) können normale menschliche Augen zwei Objektpunkte, die 0,073 mm voneinander entfernt sind, deutlich erkennen. Dieser Wert von 0,073 mm ist die Auflösungsdistanz normaler menschlicher Augen. Je kleiner die Auflösungsdistanz eines Mikroskops ist, desto höher ist seine Auflösung, was bedeutet, dass seine Leistung besser ist.
Die Auflösung eines Mikroskops wird durch die Auflösung der Objektivlinse bestimmt, die wiederum durch ihre numerische Apertur und die Wellenlänge des Beleuchtungslichts bestimmt wird.
Bei Verwendung einer normalen zentralen Beleuchtung (photopische Beleuchtung, bei der das Licht gleichmäßig durch die Probe fällt) beträgt die Auflösungsentfernung des Mikroskops d=0.61λ/NA
In der Formel bedeutet d die Auflösungsdistanz der Objektivlinse, Einheit nm.
λ – Wellenlänge des Beleuchtungslichts, Einheit nm.
NA ——Numerische Apertur der Objektivlinse
Beispielsweise beträgt die numerische Apertur eines Ölimmersionsobjektivs 1,25, der Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts beträgt 400-700 nm und die durchschnittliche Wellenlänge beträgt 550 nm, also d=270 nm, was ungefähr der halben Wellenlänge des Beleuchtungslichts entspricht. Im Allgemeinen beträgt die Auflösungsgrenze eines mit sichtbarem Licht beleuchteten Mikroskops 0,2 μm.
(2) Okular
Da es sich nahe an den Augen des Betrachters befindet, wird es auch als Okular bezeichnet. Es wird am oberen Ende des Objektivtubus installiert.
1. Okularstruktur
Normalerweise besteht das Okular aus zwei Sätzen oberer und unterer Linsen. Die obere Linse wird als Augenlinse bezeichnet, die untere als Sammellinse oder Feldlinse. Zwischen der oberen und unteren Linse oder unter der Feldlinse befindet sich eine Blende (deren Größe die Größe des Sichtfelds bestimmt). Da das Objekt genau auf der Blendenoberfläche abgebildet wird, kann ein kleines Haarstück als Zeiger auf die Blende geklebt werden, um ein Ziel mit einer bestimmten Eigenschaft anzuzeigen. Ein Okularmikrometer kann auch darauf platziert werden, um die Größe des beobachteten Objekts zu messen.
Je kürzer die Okularlänge, desto größer die Vergrößerung (da die Vergrößerung des Okulars umgekehrt proportional zur Brennweite des Okulars ist).
2. Die Funktion des Okulars
Es dient dazu, das klare reale Bild, das durch die Objektivlinse vergrößert wurde, so weit zu vergrößern, dass das menschliche Auge es leicht erkennen kann. Die Vergrößerung häufig verwendeter Okulare beträgt 5-16-fach.
3. Die Beziehung zwischen Okularen und Objektivlinsen
Die feinen Strukturen, die durch die Objektivlinse klar aufgelöst wurden, sind ohne erneute Vergrößerung durch das Okular nicht klar sichtbar und können nicht die Größe erreichen, die das menschliche Auge auflösen kann. Die feinen Strukturen, die durch die Objektivlinse nicht aufgelöst werden können, sind jedoch auch bei erneuter Vergrößerung durch das Hochleistungsokular nicht sichtbar. Es ist immer noch nicht klar, sodass das Okular nur als Lupe fungieren kann und die Auflösung des Mikroskops nicht verbessert. Manchmal ist es, obwohl die Objektivlinse zwei sehr nahe Objektpunkte auflösen kann, immer noch unmöglich, klar zu sehen, weil der Abstand zwischen den Bildern der beiden Objektpunkte kleiner ist als die Auflösungsdistanz des Auges. Daher stehen Okular und Objektivlinse in Beziehung zueinander und schränken sich gegenseitig ein.
