Sifat optik mikroskop biologi
Prestasi optik mikroskop ditentukan oleh lapan parameter optik asas (atau parameter):
(1) Bukaan berangka
Apertur berangka juga dipanggil nisbah cermin. Ia merujuk kepada hasil darab indeks biasan n medium antara objek yang diperhatikan dan kanta dan nilai sinus separuh daripada sudut kanta objektif. Gunakan NA atau A. untuk mewakili. NA=nsin( /2)
Sudut mulut cermin yang dipanggil merujuk kepada sudut antara sinaran marginal titik yang diperhatikan memasuki kanta hadapan kanta objektif.
Apertur berangka ialah parameter penting bagi kanta objektif dan kanta pemeluwap, dan berkait rapat dengan parameter optik mikroskop yang lain. Secara umumnya diharapkan bahawa lebih besar lebih baik. Ia boleh dilihat daripada formula bahawa terdapat dua cara untuk meningkatkan apertur berangka, satu adalah untuk meningkatkan sudut mulut cermin, dan satu lagi adalah untuk meningkatkan indeks biasan antara kanta objektif dan spesimen.
Apabila kaedah terdahulu diguna pakai, spesimen dan objek boleh disimpan sedekat mungkin. Tetapi tidak kira seberapa dekat, sentiasa kurang daripada 180 darjah . Oleh itu, sin( /2) juga lebih kecil daripada 1. Indeks biasan udara ialah n=1. Oleh itu, apertur berangka nsin( /2) bagi kanta objektif kering sentiasa kurang daripada 1, secara amnya antara 0.04 dan 0.95.
Apabila kaedah terakhir diguna pakai, medium dengan indeks biasan yang lebih tinggi boleh ditambah antara kanta objektif dan spesimen. Contohnya, indeks biasan minyak cedar ialah n=1.515. Apabila minyak cedar digunakan sebagai medium, apertur berangka boleh mencapai lebih daripada 1.2. Itulah sebabnya dalam beberapa kes cermin mata minyak digunakan. Pada masa ini, apertur berangka maksimum yang boleh dicapai oleh kanta minyak ialah 1.4.
(2) Resolusi
Resolusi juga dipanggil kadar diskriminasi atau kuasa penyelesaian. Resolusi yang dipanggil merujuk kepada keupayaan mikroskop untuk membezakan struktur halus objek di bawah pemeriksaan. Ia adalah berkadar songsang dengan jarak resolusi. Jarak resolusi merujuk kepada jarak minimum antara dua titik objek yang boleh dibezakan. Semakin kecil jarak penyelesaian, semakin tinggi resolusi mikroskop. Jika jarak antara dua titik objek lebih kecil daripada jarak resolusi, kedua-dua titik akan disalah anggap sebagai satu titik, dan strukturnya tidak dapat dilihat dengan jelas. Resolusi mikroskop ditentukan oleh kanta objektif. Kanta mata hanya membesar dan tidak meningkatkan resolusi mikroskop.
Dalam kes pencahayaan pusat biasa, jarak penyelesaian d bagi kanta objektif ditentukan oleh formula berikut.
d=(λ/2)N.A.
Dalam formula: d mewakili jarak resolusi, unit adalah mikron, λ mewakili panjang gelombang cahaya pencahayaan, unit juga mikron.
Dalam cahaya yang boleh dilihat, panjang gelombang dengan kecerahan paling besar dan paling sensitif kepada mata manusia ialah {{0}}.55 μm, dan NA maksimum bagi kanta objektif ialah 1.4. Menggantikan formula di atas, d ialah lebih kurang 0.2 μm. Iaitu, dengan mikroskop optik biasa, had jarak resolusi ialah 0.2 μm dalam kes pencahayaan pusat. Maksudnya, mikroskop optik biasa tidak boleh membezakan antara dua objek yang lebih kecil daripada 0.2 μm.
Menggunakan cahaya ultraungu, panjang gelombang cahaya pencahayaan boleh dikurangkan, membolehkan jarak peleraian mencapai 0.1 μm. Tetapi sinaran ultraungu tidak dapat dilihat oleh mata manusia. Ia hanya boleh diperhatikan selepas mengambil gambar.
Panjang gelombang aliran elektron hanya 0.00387nm. Menggunakan "lensa elektron" atau kanta magnetik untuk mengawal aliran elektron, jarak resolusi mikroskop elektron adalah sehingga beberapa persepuluh nanometer. Ia boleh digunakan untuk memerhati struktur atom.
(3) Pembesaran
Pembesaran mikroskop adalah sama dengan hasil kali pembesaran kanta objektif dan pembesaran kanta mata. Pada dasarnya, pembesaran boleh dibuat sangat besar. Walau bagaimanapun, jika butiran spesimen tidak dapat diselesaikan oleh kanta objektif, tidak kira betapa besar pembesarannya, ia tidak bermakna. Secara teorinya, boleh disimpulkan bahawa pembesaran mikroskop yang paling sesuai (dipanggil pembesaran berkesan, diwakili oleh M secara berkesan) adalah antara 500 dan 1000 kali ganda apertur berangka kanta objektif. Iaitu, 500N.A. Kurang daripada atau sama dengan M berkesan Kurang daripada atau sama dengan 1000N.A.
Dalam julat pembesaran yang berkesan, mata boleh memerhati untuk masa yang lama tanpa keletihan. Jika pembesaran lebih rendah daripada 500 NA, ia akan menjadi sukar untuk diperhatikan. Jika ia lebih tinggi daripada 1000N.A., ia akan merosot kualiti imej dan malah menyebabkan imej tidak nyata. Oleh itu, pembesaran melebihi 1000N.A. dipanggil pembesaran tidak sah.
(4) Jarak kerja
Jarak kerja merujuk kepada jarak antara permukaan bawah kanta objektif dan permukaan atas kaca penutup selepas mikroskop difokuskan, menggunakan kaca penutup standard dan panjang tiub mekanikal standard. Semakin tinggi pembesaran kanta objektif, semakin pendek jarak kerja. Secara amnya, jarak kerja kanta objektif kuasa rendah di bawah 10 kali ialah 5-7mm, manakala jarak kerja kanta minyak 100 kali hanya kira-kira 0.19mm.
(5) Kedalaman fokus
Apabila mikroskop difokuskan pada satah tertentu dalam spesimen, bukan sahaja satah objek dapat dilihat dengan jelas, tetapi juga satah objek atas dan bawah yang bersambung dengannya dapat dilihat dengan jelas pada masa yang sama. Jarak antara satah objek atas dan bawah dipanggil kedalaman fokus, atau kedalaman fokus untuk jangka pendek.
Kedalaman fokus mikroskop adalah sangat kecil, dan semakin besar apertur berangka, semakin besar jumlah pembesaran, dan semakin kecil kedalaman fokus. Contohnya, apabila menggunakan kanta minyak dengan NA sebanyak 1.25/100 kali dan kanta mata 12.5 kali untuk diperhatikan, kedalaman fokus hanya 0.27 μm. Maksudnya, selepas memfokus, hanya lapisan nipis setebal 0.27 μm dapat dilihat dengan jelas pada satu masa. Spesimen biasa biasanya mempunyai ketebalan beberapa mikron. Untuk melihat keseluruhan spesimen, perlu menggunakan mekanisme penalaan halus mikroskop untuk memerhati dalam lapisan dari atas ke bawah.
(6) bidang pandangan
Medan pandangan juga dipanggil medan pandangan. Merujuk kepada skop objek di bawah pemeriksaan yang boleh dilihat oleh mikroskop pada satu masa. Biasanya kita mahukan bidang pandangan seluas mungkin. Medan pandangan mikroskop ditentukan oleh medan pandangan kanta objektif dan medan pandangan kanta mata. Bidang pandangan kanta objektif biasa adalah kurang daripada 20mm, dan yang besar boleh mencapai lebih daripada 40mm. Bidang pandangan kanta mata 10x biasa ialah 14mm, dan yang besar boleh mencapai lebih daripada 24mm. Setelah objektif dan kanta mata direka, bidang pandangan mereka ditetapkan. Oleh kerana bidang pandangan mikroskop am adalah kecil, adalah mustahil untuk melihat keseluruhan spesimen dalam satu bidang pandangan, hanya bulatan yang sangat kecil pada spesimen dapat dilihat. Selain itu, saiz medan pandangan adalah berkadar songsang dengan jumlah pembesaran mikroskop. Semakin besar jumlah pembesaran, semakin kecil medan pandangan. Penyelesaiannya adalah dengan menggunakan penggerak untuk membuat setiap bahagian spesimen memasuki medan pandangan secara bergilir-gilir dan memerhati secara bergilir-gilir.
(7) Kecerahan cermin
Kecerahan cermin merujuk kepada kecerahan dan kegelapan imej objek yang dilihat dalam mikroskop. Bagi memudahkan pemerhatian, kami berharap imej yang terhasil lebih cerah. Dalam kes cahaya luaran yang berterusan, kecerahan cermin adalah berkadar dengan kuasa dua apertur berangka dan berkadar songsang dengan kuasa dua jumlah pembesaran. Untuk menjadikan imej lebih cerah, kanta objektif dengan apertur berangka yang besar harus digunakan dengan kanta mata pembesaran rendah. Sebagai contoh, dalam kes kanta objektif yang sama, menggunakan kanta mata 5X akan menghasilkan imej cermin yang 4 kali lebih cerah daripada menggunakan kanta mata 10X.
Bagi mikroskop yang menggunakan sumber cahaya elektrik, kecerahan imej cermin boleh dikawal dengan melaraskan kecerahan penerang.
(8) Kejelasan
Kejelasan pengimejan mikroskop bergantung pada sistem optiknya, terutamanya prestasi optik kanta objektif. Ia berkaitan dengan reka bentuk, pembuatan, penggunaan dan penyimpanan mikroskop. Ia adalah isu penting dan kompleks. Dari perspektif penggunaan dan penyimpanan, sebab utama yang mempengaruhi kejelasan adalah: ketebalan kaca penutup yang digunakan tidak memenuhi syarat, fokus tidak diselaraskan ke kedudukan ideal, jumlah pembesaran terlalu besar, dan kanta minyak. kanta tidak dilap. Bersih, cendawan kanta, dsb.
