Keturi optiniai mikroskopų principai
1, refrakcija ir lūžio rodiklis
Šviesa sklinda tiesia linija tarp dviejų taškų homogeninėje izotropinėje terpėje. Praeinant per skaidrius skirtingo tankio objektus, lūžimas atsiranda dėl skirtingo šviesos sklidimo greičio skirtingose terpėse. Kai oras skleidžia šviesos spindulius, kurie nėra statmeni skaidraus objekto (pavyzdžiui, stiklo) paviršiui, šviesos spindulių kryptis pasikeičia jo sąsajoje ir sudaro lūžio kampą su normaliu.
2, Lęšių veikimas
Lęšiai yra pagrindiniai optiniai komponentai, sudarantys mikroskopo optinę sistemą. Objektyvas, okuliaras ir kondensatoriaus komponentai yra sudaryti iš vieno arba kelių objektyvų. Pagal skirtingas formas juos galima suskirstyti į dvi kategorijas: išgaubtus lęšius (teigiami lęšiai) ir įgaubtus lęšius (neigiamus lęšius). Kai šviesos spindulys, lygiagretus optinei ašiai, susikerta taške per išgaubtą lęšį, šis taškas vadinamas židinio plokštuma, o plokštuma, einanti per sankirtą ir statmena optinei ašiai, vadinama židinio plokštuma. Yra du židinio taškai, židinio taškas objekto erdvėje vadinamas „objekto židinio tašku“, o židinio plokštuma tame taške vadinama „objekto židinio plokštuma“; Priešingai, židinio taškas vaizdo erdvėje vadinamas „vaizdo židinio tašku“, o židinio plokštuma tame taške – „vaizdo židinio plokštuma“. Praėjusi pro įgaubtą lęšį, šviesa sudaro vertikalų virtualų vaizdą, o išgaubtas lęšis – vertikalų realų vaizdą. Tikri vaizdai gali būti rodomi ekrane, o virtualūs vaizdai – ne.
3, Pagrindinis veiksnys, turintis įtakos vaizdavimui – aberacija
Dėl objektyvių sąlygų jokia optinė sistema negali sukurti teoriškai idealių vaizdų, o įvairių aberacijų buvimas turi įtakos vaizdo kokybei. Žemiau pateikiamas trumpas įvairių nukrypimų aprašymas.
1. Spalvų skirtumas yra rimtas objektyvo vaizdavimo trūkumas, atsirandantis, kai šviesos šaltiniais naudojama kelių spalvų šviesa, o vienspalvė šviesa nesukelia spalvų skirtumo. Balta šviesa susideda iš septynių tipų: raudonos, oranžinės, geltonos, žalios, mėlynos, mėlynos ir violetinės. Kiekvienos rūšies šviesos bangos ilgiai yra skirtingi, todėl skiriasi ir lūžio rodiklis, kai praeina pro objektyvą. Tokiu būdu taškas objekto pusėje gali sudaryti spalvinę dėmę vaizdo pusėje. Pagrindinė optinių sistemų funkcija yra pašalinti chromatinę aberaciją.
Spalvų skirtumas paprastai apima padėties spalvų skirtumą ir padidinimo spalvų skirtumą. Dėl padėties spalvų skirtumo vaizde atsiranda dėmių arba aureolių, kai jis stebimas bet kurioje padėtyje, todėl vaizdas tampa neryškus. O dėl padidinimo chromatinės aberacijos vaizdas turi spalvotus kraštus.
2. Sferinė aberacija reiškia monochromatinę ašies taškų aberaciją, kurią sukelia sferinis objektyvo paviršius. Sferinės aberacijos rezultatas yra tai, kad nufotografavus tašką, jis tampa nebe šviesi dėmė, o šviesi dėmė su palaipsniui neryškiais viduriniais kraštais, o tai turi įtakos vaizdo kokybei.
Sferinės aberacijos korekcija dažnai pasiekiama naudojant objektyvų derinius. Kadangi išgaubtų ir įgaubtų lęšių sferinė aberacija yra priešinga, galima pasirinkti skirtingas išgaubtų ir įgaubtų lęšių medžiagas ir jas suklijuoti. Senojo modelio mikroskopo objektyvo sferinė aberacija nebuvo visiškai ištaisyta, todėl norint pasiekti korekcijos efektą, ją reikia suderinti su atitinkamu kompensuojančiu okuliaru. Įprastų naujų mikroskopų sferinę aberaciją visiškai pašalina objektyvo lęšis.
3. Huixia Huixia priklauso ne ašies taškų monochromatinei aberacijai. Kai ne ašies objektas vaizduojamas didelės diafragmos spinduliu, skleidžiamas spindulys praeina pro objektyvą ir nebesikerta taške. Šviesos taško atvaizdas sudarys taškinę formą, panašią į kometą, todėl pavadinimas „koma“.
4. Astigmatizmas taip pat yra ne ašies monochromatinė aberacija, kuri turi įtakos aiškumui. Kai matymo laukas yra didelis, objekto taškai krašte yra toli nuo optinės ašies, o spindulys per daug pakrypsta, sukeldamas astigmatizmą, praėjęs pro objektyvą. Dėl astigmatizmo pradinis objekto taškas po vaizdavimo tampa dviem atskiromis ir statmenomis trumpomis linijomis, kurios idealioje vaizdo plokštumoje sujungiamos, kad susidarytų elipsė. Astigmatizmas pašalinamas naudojant sudėtingus lęšių derinius.
5. Lauko kreivumas, dar žinomas kaip „vaizdo lauko kreivumas“. Kai objektyve yra lauko kreivumas, viso pluošto susikirtimo taškas nesutampa su idealiu vaizdo tašku. Nors kiekviename konkrečiame taške galima gauti aiškius vaizdus, visa vaizdo plokštuma yra lenktas paviršius. Dėl to mikroskopinio tyrimo metu sunku aiškiai matyti visą vaizdo paviršių, todėl sunku stebėti ir fotografuoti. Todėl mikroskopams tirti naudojami objektyvai paprastai yra plokščio lauko objektyvai, kurie jau pakoregavo lauko kreivumą.
6. Įvairios anksčiau paminėtos aberacijos, išskyrus lauko iškraipymą, turi įtakos vaizdo aiškumui. Iškraipymas yra dar vienas aberacijos tipas, kai spindulio koncentriškumas nėra pažeistas. Todėl tai neturi įtakos vaizdo aiškumui, bet sukelia formos iškraipymus, palyginti su originaliu objektu.
