Optisten mikroskooppien kuvantamisen (geometrisen kuvantamisen) periaatteet
Vain kun esineen avautumiskulma ihmissilmään ei ole pienempi kuin tietty arvo, paljain silmän voi erottaa sen yksityiskohdat. Tätä suuretta kutsutaan visuaaliseksi resoluutioksi ε. Optimaalisissa olosuhteissa, eli kun kohteen valaistus on 50-70lx ja kontrasti on suuri, se voi olla 1'. Tarkkailun helpottamiseksi tämä määrä kasvaa yleensä 2':ksi, ja tämä otetaan okulaarin keskimääräiseksi resoluutioksi.
Kohteen katselukulman koko on suhteessa kohteen pituuteen ja etäisyyteen esineestä silmään. On olemassa kaava y=Lε
Etäisyyttä L ei voi tehdä kovin pieneksi, koska silmien säätökyvyllä on tietty raja. Varsinkin kun silmät työskentelevät lähellä säätökyvyn raja-aluetta, näkö on erittäin väsynyt. Normaalille (kasvonäkymä) optimaalinen katseluetäisyys on 250mm (kirkas näköetäisyys). Tämä tarkoittaa, että ilman instrumentteja silmät, joiden visuaalinen resoluutio on ε=2', pystyvät erottamaan selvästi 0,15 mm:n kokoisten kohteiden yksityiskohdat.
Tarkasteltaessa kohteita, joiden katselukulma on alle 1', on käytettävä suurennuslaitetta. Suurennuslaseja ja mikroskooppeja käytetään tarkkailemaan kohteita, jotka on sijoitettu tarkkailijan lähelle ja jotka tulee suurentaa.
(1) Suurennuslasin kuvantamisperiaate
Lasista tai muista läpinäkyvistä materiaaleista valmistettu optinen linssi, jolla on kaareva pinta, voi suurentaa esineitä kuviksi. Optinen polkukaavio on esitetty kuvassa 1. Objektin puoleisessa fokuksessa F sijaitseva objekti AB on kooltaan y, ja se on suurennettu virtuaalikuvaksi A'B', jonka koko on y'.
Suurennuslasin suurennus
Γ=250/f'
Missä 250--näön etäisyys, yksikkö on mm
f'--suurennuslasin polttoväli, yksikkö on mm
Suurennussuhteella tarkoitetaan suurennuslasilla 250 mm:n etäisyydeltä havaitun kohdekuvan kuvakulman suhdetta ilman suurennuslasia havaitun kohteen kuvakulmaan.
(2) Mikroskoopin kuvantamisperiaate
Mikroskoopeilla ja suurennuslaseilla on sama tehtävä, joka on suurentaa lähellä olevat pienet esineet suurennetuksi kuvaksi, jota ihmissilmä voi tarkkailla. Se on vain, että mikroskoopilla voi olla suurempi suurennus kuin suurennuslasilla.
Kaaviokuva kohteesta, jota kuvataan mikroskoopilla. Mukavuuden vuoksi kuvassa on objektiivilinssi L1 ja okulaari L2 yhtenä linssinä. Objekti AB sijaitsee objektiivin edessä ja sen etäisyys objektiivin linssistä on suurempi kuin objektiivin polttoväli, mutta pienempi kuin kaksi kertaa objektiivin polttoväli. Sen vuoksi, kun se kulkee objektiivin läpi, se muodostaa väistämättä käänteisen suurennetun todellisen kuvan A'B'. A'B' sijaitsee okulaarin kohteen fokuskohdassa F2 tai hyvin lähellä kohdetta F2. Sen jälkeen se suurennetaan virtuaalikuvaksi A''B'' okulaarin kautta silmän tarkkailua varten. Virtuaalikuvan A''B'' sijainti riippuu F2:n ja A'B':n välisestä etäisyydestä, joka voi olla äärettömässä (kun A'B' sijaitsee F2:lla) tai havaitsijan näennäisetäisyydellä (kun A' B' on tarkennuksen F2 oikealla puolella kuvassa). Okulaarit toimivat kuin suurennuslasi. Ainoa ero on, että se, mitä silmä näkee okulaarin läpi, ei ole itse kohde, vaan objektin kuva, joka on kerran suurentunut objektiivin linssillä.
