Mikroskop optik konvensional dan mikroskop optik berhampiran lapangan
Mikroskop optik berhampiran bidang adalah revolusi ke atas mikroskop optik konvensional. Ia tidak menggunakan kanta optik untuk pengimejan, tetapi menggunakan hujung siasatan untuk mengimbas di atas permukaan sampel untuk mendapatkan maklumat mengenai permukaan sampel. Menganalisis intipati fizikal prinsip pencitraan antara mikroskop optik tradisional dan mikroskop optik berhampiran bidang, serta persamaan dan perbezaan dalam struktur dua sistem mikroskop. Memperkenalkan kaedah pembuatan probe gentian optik. Tumpuannya adalah pada prinsip pengesanan dekat bidang, kesan terowong optik, dan sifat-sifat medan bukan radiasi.
Mikroskop optik tradisional adalah ahli tertua keluarga mikroskop, dengan sejarah beberapa ratus tahun. Ia digunakan untuk menjadi satu -satunya cara mengamati struktur kecil. Mikroskop optik tradisional terutamanya menggunakan kanta optik untuk membesarkan atau objek imej. Secara umumnya, satu lensa boleh membesarkan objek beberapa puluhan kali, dan menggunakan gabungan kanta hampir dapat membesarkannya sehingga hampir seribu kali. Kesan difraksi cahaya mengehadkan kemungkinan meningkatkan lagi resolusi mikroskop optik. Ini adalah had resolusi Rayleigh.
Gambaran keseluruhan mikroskop optik tradisional
Mikroskop optik tradisional terdiri daripada kanta optik. Dengan menggunakan indeks biasan bahan dan kelengkungan kanta, objek yang diperhatikan diperbesar untuk mendapatkan maklumat terperinci. Walau bagaimanapun, pembesaran mikroskop optik tidak boleh ditingkatkan sewenang -wenangnya, kerana ia terhad oleh had difraksi optik.
Di mana R ialah jarak antara dua titik, λ ialah panjang gelombang rasuk, n ialah indeks biasan medium, dan θ adalah aperture separuh sudut kanta yang mengumpul dan memfokuskan rasuk ke pengesan. Ia menentukan jarak di mana dua titik boleh dibezakan dengan tepat, yang ditentukan oleh parameter sistem pengimejan. Ketidaksamaan di atas menunjukkan bahawa untuk meningkatkan resolusi (iaitu mengurangkan jarak R), hanya terdapat tiga cara: (1) Pilih panjang gelombang yang lebih pendek (jika radiasi elektromagnet UV, sinar-X, atau rasuk elektron dipilih, mereka akan lebih berkesan). (2) Untuk meningkatkan N, bekerjasama dengan bahan dengan indeks biasan yang tinggi. Inilah prinsip mikroskopi rendaman, yang dicipta oleh amici pada pertengahan -19 abad. (3) Meningkatkan sudut apertur mikroskop. Mikroskop elektron menggunakan rasuk elektron dan bukannya rasuk cahaya, meningkatkan resolusi. Harus diingat bahawa kriteria Rayleigh didasarkan pada asumsi penyebaran gelombang. Sekiranya medan bukan radiasi dapat dikesan, ia dijangka mengelakkan kriteria Rayleigh dan sepenuhnya memecahkan batasan halangan difraksi.
Prinsip mikroskop optik berhampiran bidang
Kita dapat memahami proses pencitraan seperti berikut: Apabila foton atau elektron yang dipancarkan oleh sumber cahaya diproyeksikan ke objek sasaran, ia dicerminkan dan ditangkap atau diterima oleh beberapa pengesan (seperti mata atau kamera pemerhati). Oleh kerana trajektori dan bilangan zarah yang dicerminkan berkaitan dengan sifat -sifat objek, rasuk zarah membawa maklumat mengenai ciri -ciri objek. Kami memanggil unjuran pada sasaran 'imej'. Secara fizikal, objek dan imej sangat berbeza: objek umumnya tiga dimensi; Dan biasanya unjuran dua dimensi kuantiti fizikal yang berkaitan dengan struktur objek, kerana medium rakaman adalah dua dimensi. Kuantiti fizikal ini biasanya intensiti cahaya, kerana pengesan hanya sensitif terhadap intensiti cahaya. Jika kita menggantikan objek itu sendiri dengan medan cahaya yang berkaitan dengan objek, kita boleh mengkaji hubungan antara medan objek dan medan imej, iaitu hubungan antara intensiti medan objek dan keamatannya pada satah imej. Walau bagaimanapun, soalan pertama yang perlu dijawab ialah: Apakah hubungan antara struktur objek dan medan cahaya? Pada dasarnya, persamaan Maxwell menyediakan cara untuk mengkaji masalah ini: perubahan pengedaran arus elektron atau ketumpatan cas di dalam objek di bawah tindakan medan elektromagnet luaran; Caj dan arus berayun boleh menyebabkan perubahan dalam medan elektromagnet, yang membolehkannya menyebarkan dari permukaan objek ke ruang luaran. Menurut prinsip kesinambungan, nampaknya logik untuk menyimpulkan bahawa pengagihan caj dan arus pada permukaan objek boleh dibina semula dari pengedaran medan spatial yang sangat dekat dengan objek. Oleh kerana pengagihan caj atau arus hanya berubah pada jarak yang sangat kecil (secara amnya kurang daripada panjang gelombang), kita juga mengandaikan bahawa "medan ruang yang sangat dekat dengan objek" hanya berubah pada jarak yang kecil.
