Wie Mikroskope funktionieren
Ein optisches Mikroskop besteht aus zwei Linsensätzen (Okular und Objektiv). Jeder Linsensatz entspricht einer konvexen Linse. Die Brennweite des Objektivs ist kurz und die Brennweite des Okulars lang. Funktionsprinzip: Das Objekt passiert zunächst die Objektivlinse, um ein vergrößertes reales Bild zu erzeugen, und passiert dann das Okular, um ein vergrößertes virtuelles Bild zu erzeugen. Nach der zweiten Vergrößerung sind winzige Objekte deutlich zu erkennen.
(1) Brechung und Brechungsindex
Licht bewegt sich geradlinig zwischen zwei Punkten in einem homogenen isotropen Medium. Beim Durchgang durch transparente Objekte unterschiedlicher Dichte kommt es zur Brechung, die durch die unterschiedliche Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts in verschiedenen Medien verursacht wird. Wenn Licht, das nicht senkrecht zur Oberfläche des transparenten Objekts steht, aus der Luft in das transparente Objekt (z. B. Glas) eindringt, ändert das Licht an seiner Grenzfläche die Richtung und bildet mit der Normalen einen Brechungswinkel.
(2) Die Leistung des Objektivs
Linsen sind die grundlegendsten optischen Komponenten, aus denen das optische System des Mikroskops besteht. Komponenten wie Objektive, Okulare und Kondensoren bestehen aus einer oder mehreren Linsen. Aufgrund ihrer Form lassen sie sich in zwei Kategorien einteilen: konvexe Linsen (positive Linsen) und konkave Linsen (negative Linsen).
Wenn ein Lichtstrahl parallel zur optischen Achse durch eine konvexe Linse geht und sich in einem Punkt schneidet, wird dieser Punkt als „Fokuspunkt“ bezeichnet, und die Ebene, die durch den Schnittpunkt und senkrecht zur optischen Achse verläuft, wird als „Brennpunkt“ bezeichnet Ebene". Es gibt zwei Brennpunkte, der Fokus im Objektraum wird „Objektfokus“ genannt und die Brennebene dort wird „Objektfokusebene“ genannt; im Gegenteil, der Fokus im Bildraum wird als „Bildfokus“ bezeichnet. Die Brennebene wird als „bildquadratische Brennebene“ bezeichnet.
Nachdem Licht eine konkave Linse passiert hat, erzeugt es ein aufgerichtetes virtuelles Bild, während eine konvexe Linse ein aufgerichtetes reales Bild erzeugt. Reale Bilder können auf dem Bildschirm angezeigt werden, virtuelle Bilder hingegen nicht
(3) Fünf Abbildungsregeln der konvexen Linse
1. Wenn die Objektentfernung über der doppelten Brennweite der Objektseite des Objektivs liegt, wird innerhalb der doppelten Brennweite der Bildseite und außerhalb des Brennpunkts ein reduziertes invertiertes reales Bild erzeugt;
2. Wenn der Objektabstand auf der Objektseite des Objektivs doppelt so groß ist wie die Brennweite, wird auf der Bildseite mit der doppelten Brennweite ein umgekehrtes reales Bild derselben Größe erzeugt.
3. Wenn die Objektentfernung innerhalb der doppelten Brennweite der Objektseite des Objektivs und außerhalb des Brennpunkts liegt, wird außerhalb der doppelten Brennweite der Bildseite ein vergrößertes invertiertes reales Bild erzeugt;
4. Wenn die Objektentfernung im Brennpunkt des Objektivobjekts liegt, kann das Bild nicht abgebildet werden;
5. Wenn die Objektentfernung innerhalb des Brennpunkts der Objektivseite liegt, wird auf der Bildseite kein Bild erzeugt, und auf der weiter entfernten Seite der Objektivobjektseite wird ein vergrößertes aufrechtes virtuelles Bild erzeugt das Objekt.
