Die vier optischen Prinzipien von Mikroskopen
1, Brechung und Brechungsindex
Licht breitet sich geradlinig zwischen zwei Punkten in einem homogenen isotropen Medium aus. Beim Durchgang durch transparente Objekte unterschiedlicher Dichte kommt es aufgrund der unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeiten des Lichts in verschiedenen Medien zu Brechungen. Wenn Lichtstrahlen, die nicht senkrecht zur Oberfläche eines transparenten Objekts (z. B. Glas) stehen, von Luft emittiert werden, ändert sich die Richtung der Lichtstrahlen an ihrer Grenzfläche und bildet mit der Normalen einen Brechungswinkel.
2, Leistung von Linsen
Linsen sind die grundlegendsten optischen Komponenten, aus denen das optische System eines Mikroskops besteht. Die Komponenten Objektiv, Okular und Kondensor bestehen alle aus einer Einzel- oder Mehrfachlinse. Aufgrund ihrer unterschiedlichen Form lassen sie sich in zwei Kategorien einteilen: Konvexlinsen (Positivlinsen) und Konkavlinsen (Negativlinsen). Wenn sich ein Lichtstrahl parallel zur optischen Achse in einem Punkt durch eine konvexe Linse schneidet, wird dieser Punkt Brennebene genannt, und die Ebene, die durch den Schnittpunkt verläuft und senkrecht zur optischen Achse verläuft, wird Brennebene genannt. Es gibt zwei Brennpunkte, der Brennpunkt im Objektraum wird „Objektbrennpunkt“ genannt und die Brennebene an diesem Punkt wird „Objektbrennebene“ genannt; Im Gegensatz dazu wird der Brennpunkt im Bildraum als „Bildbrennpunkt“ bezeichnet, und die Brennebene an diesem Punkt wird als „Bildbrennebene“ bezeichnet. Nach dem Durchgang durch eine konkave Linse erzeugt das Licht ein aufrechtes virtuelles Bild, während eine konvexe Linse ein aufrechtes reales Bild erzeugt. Reale Bilder können auf dem Bildschirm angezeigt werden, virtuelle Bilder hingegen nicht.
3. Der Schlüsselfaktor, der die Bildgebung beeinflusst, ist Aberration
Aufgrund der objektiven Bedingungen kann kein optisches System theoretisch ideale Bilder erzeugen und das Vorhandensein verschiedener Aberrationen beeinträchtigt die Abbildungsqualität. Nachfolgend finden Sie eine kurze Einführung in verschiedene Aberrationen.
1. Farbunterschiede sind ein schwerwiegender Fehler bei der Linsenabbildung, der auftritt, wenn mehrere Lichtfarben als Lichtquellen verwendet werden und monochromatisches Licht keinen Farbunterschied erzeugt. Weißes Licht besteht aus sieben Arten: Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau, Blau und Lila. Die Wellenlängen jeder Lichtart sind unterschiedlich, daher ist auch der Brechungsindex beim Durchgang durch eine Linse unterschiedlich. Auf diese Weise kann ein Punkt auf der Objektseite einen Farbfleck auf der Bildseite bilden. Die Hauptfunktion optischer Systeme besteht darin, chromatische Aberration zu beseitigen.
Farbunterschiede umfassen im Allgemeinen Positionsfarbunterschiede und Vergrößerungsfarbunterschiede. Der Positionsfarbunterschied führt dazu, dass das Bild bei Betrachtung an jeder Position Flecken oder Lichthöfe aufweist, wodurch das Bild unscharf wird. Und die chromatische Aberration bei der Vergrößerung führt dazu, dass das Bild farbige Kanten aufweist.
2. Unter sphärischer Aberration versteht man die monochromatische Aberration von Punkten auf der Achse, die durch die sphärische Oberfläche der Linse verursacht wird. Das Ergebnis der sphärischen Aberration ist, dass ein Punkt nach der Abbildung kein heller Fleck mehr ist, sondern ein heller Fleck mit allmählich unscharfen Mittelkanten, was sich auf die Abbildungsqualität auswirkt.
Die Korrektur der sphärischen Aberration wird häufig durch den Einsatz von Linsenkombinationen erreicht. Da die sphärische Aberration von konvexen und konkaven Linsen entgegengesetzt ist, können unterschiedliche Materialien für konvexe und konkave Linsen ausgewählt und zusammengeklebt werden, um sie zu beseitigen. Die sphärische Aberration der Objektivlinse des alten Mikroskopmodells wurde nicht vollständig korrigiert und sollte mit dem entsprechenden Kompensatorokular abgeglichen werden, um den Korrektureffekt zu erzielen. Die sphärische Aberration allgemein neuer Mikroskope wird durch die Objektivlinse vollständig eliminiert.
3. Huixia Huixia gehört zur monochromatischen Aberration außeraxialer Punkte. Wenn ein außeraxiales Objekt mit einem Strahl mit großer Apertur abgebildet wird, passiert der emittierte Strahl das Objektiv und schneidet sich nicht mehr an einem Punkt. Das Bild eines Lichtpunkts bildet eine punktförmige Form, die einem Kometen ähnelt, daher der Name „Koma“.
4. Astigmatismus ist auch eine monochromatische Aberration außerhalb der Achse, die die Klarheit beeinträchtigt. Wenn das Sichtfeld groß ist, sind die Objektpunkte am Rand weit von der optischen Achse entfernt und der Strahl neigt sich zu stark, was nach dem Durchgang durch die Linse zu Astigmatismus führt. Astigmatismus führt dazu, dass der ursprüngliche Objektpunkt nach der Abbildung zu zwei separaten und senkrechten kurzen Linien wird, die auf der idealen Bildebene zu einem elliptischen Fleck kombiniert werden. Astigmatismus wird durch komplexe Linsenkombinationen beseitigt.
5. Bildfeldkrümmung, auch „Bildfeldkrümmung“ genannt. Bei einer Bildfeldkrümmung im Objektiv fällt der Schnittpunkt des gesamten Strahls nicht mit dem idealen Bildpunkt zusammen. Obwohl an jedem einzelnen Punkt klare Bilder erhalten werden können, ist die gesamte Bildebene eine gekrümmte Oberfläche. Dies macht es schwierig, die gesamte Bildoberfläche bei der mikroskopischen Untersuchung klar zu erkennen, was das Beobachten und Fotografieren erschwert. Daher werden bei der Untersuchung von Mikroskopen als Objektive in der Regel Flachfeldobjektive verwendet, bei denen die Bildfeldkrümmung bereits korrigiert ist.
6. Die verschiedenen zuvor erwähnten Aberrationen, mit Ausnahme der Feldverzerrung, wirken sich alle auf die Klarheit des Bildes aus. Verzerrung ist eine weitere Art von Aberration, bei der die Konzentrizität des Strahls nicht beeinträchtigt wird. Dadurch wird die Klarheit des Bildes nicht beeinträchtigt, es kommt jedoch zu einer Formverzerrung im Vergleich zum Originalobjekt.
