Perinteinen valomikroskooppi koostuu useista osista
Perinteiset optiset mikroskoopit koostuvat pääasiassa optisista järjestelmistä ja niitä tukevista mekaanisista rakenteista. Optiset järjestelmät sisältävät objektiivilinssit, okulaarit ja kondensaattorilinssit, jotka kaikki ovat monimutkaisia erilaisista optisista laseista valmistettuja suurennuslaseja. Objektiivin linssi suurentaa näytteen kuvaa, ja sen suurennus M-objekti määritetään seuraavalla kaavalla: M-objekti=Δ∕f'objekti , missä f'objekti on objektiivin polttoväli ja Δ voidaan ymmärtää objektiivin ja okulaarin väliseksi etäisyydeksi. Okulaari suurentaa objektiivin muodostaman kuvan uudelleen ja muodostaa virtuaalisen kuvan 250 mm:n etäisyydeltä ihmissilmän eteen havainnointia varten. Tämä on mukavin havaintoasento useimmille ihmisille. Okulaarin suurennus M eye=250/f' eye, f' eye on okulaarin polttoväli. Mikroskoopin kokonaissuurennus on objektiivin ja okulaarin tulo, eli M=M objekti*M silmä=Δ*250/f' eye *f; esine. Voidaan nähdä, että objektiivin ja okulaarin polttovälin pienentäminen lisää kokonaissuurennusta, joka on avain bakteerien ja muiden mikro-organismien näkemiseen mikroskoopilla, ja se on myös ero sen ja tavallisten suurennuslasien välillä.
Onko siis mahdollista pienentää f'objektin f'-verkkoa ilman rajoituksia suurennoksen lisäämiseksi, jotta voimme nähdä hienovaraisempia kohteita? Vastaus on ei! Tämä johtuu siitä, että kuvantamiseen käytetty valo on pohjimmiltaan eräänlainen sähkömagneettinen aalto, joten diffraktio- ja interferenssiilmiöitä esiintyy väistämättä etenemisprosessin aikana, aivan kuten jokapäiväisessä elämässä näkyvät aaltoilut veden pinnalla voivat kiertää esteitä vastaan. , ja kaksi vesiaallon pylvästä voivat vahvistaa toisiaan kohtaaessaan Tai heikentää samaa. Kun pistemäisen valaisevan esineen lähettämä valoaalto tulee objektiiviin, objektiivilinssin kehys estää valon etenemisen, mikä johtaa diffraktioon ja häiriöihin. On olemassa sarja valorenkaita, joiden voimakkuus on heikko ja vähitellen heikkenevä. Kutsumme keskeistä valopilkkua ilmavaksi levyksi. Kun kaksi valoa lähettävää pistettä ovat lähellä tiettyä etäisyyttä, kaksi valopistettä menevät päällekkäin, kunnes niitä ei voida vahvistaa kahdeksi valopisteeksi. Rayleigh ehdotti arviointistandardia, ajatellen, että kun kahden valopisteen keskipisteiden välinen etäisyys on yhtä suuri kuin Airy-kiekon säde, kaksi valopistettä voidaan erottaa. Laskennan jälkeen kahden valoa emittoivan pisteen välinen etäisyys tällä hetkellä on e=0.61 入/n.sinA=0.61 I/NA, missä I on valon aallonpituus, aallonpituus Ihmissilmän vastaanottaman valon määrä on noin 0.4-0,7 um, ja n on sen väliaineen taitekerroin, jossa valoa säteilevä piste sijaitsee, kuten ilmassa, n ≈1, vedessä, n≈1,33 ja A on puolet valoa emittoivan pisteen avautumiskulmasta objektiivin kehykseen nähden, ja NA:ta kutsutaan objektiivin numeeriseksi aukoksi. Yllä olevasta kaavasta voidaan nähdä, että valon aallonpituus ja numeerinen aukko rajoittavat kahden pisteen välistä etäisyyttä, jotka objektiivilinssillä voidaan erottaa. Koska ihmissilmän terävimmän näön aallonpituus on noin 0,5 um ja kulma A ei saa ylittää 90 astetta, sinA on aina pienempi kuin 1. Käytettävissä olevan taitekerroin maksimi valoa läpäisevä väliaine on noin 1,5, joten e-arvo on aina suurempi kuin 0,2um, joka on pienin rajaetäisyys, jonka optinen mikroskooppi pystyy erottamaan. Suurenna kuvaa mikroskoopilla, jos haluat suurentaa objektin pisteen etäisyyttä e, jonka objektiivilinssi pystyy ratkaisemaan tietyllä NA-arvolla, joka riittää ihmissilmälle, tarvitset Me Suurempi tai yhtä suuri kuin {{26 }},15 mm, jossa {{30}},15 mm on ihmissilmän kokeellinen arvo Kahden mikroobjektin välinen vähimmäisetäisyys, joka voidaan erottaa 250 mm:n etäisyydellä silmien edessä, joten M Suurempi kuin tai yhtä suuri kuin (0,15∕0,61 in) NA≈500N.A, jotta havainnointi ei olisi liian työläs, riittää kaksinkertaistaa M, eli 500N. A Pienempi tai yhtä suuri kuin M Pienempi tai yhtä suuri kuin 1000 N.A on kohtuullinen valintaalue mikroskoopin kokonaissuurennokselle. Riippumatta siitä, kuinka suuri kokonaissuurennus on, se on merkityksetöntä, koska objektiivin numeerinen aukko on rajoittanut pienintä erotettavaa etäisyyttä, ja suurennusta lisäämällä on mahdotonta erottaa enempää. Pienet esineet ovat yksityiskohtaisia.
Kuvan kontrasti on toinen optisten mikroskooppien avainkysymys. Ns. kontrastilla tarkoitetaan mustavalkokontrastia tai värieroa kuvan pinnan vierekkäisten osien välillä. Ihmissilmän on vaikea arvioida kirkkauseroa alle 0.02. on hieman herkempi. Joidenkin mikroskoopin havainnointiobjektien, kuten biologisten näytteiden, yksityiskohtien kirkkausero on hyvin pieni, ja mikroskoopin optisen järjestelmän suunnittelu- ja valmistusvirheet vähentävät edelleen kuvan kontrastia ja vaikeuttavat erottamista. Tällä hetkellä kohteen yksityiskohdat eivät näy selvästi, ei siksi, että kokonaissuurennus on liian pieni tai objektiivin numeerinen aukko liian pieni, vaan koska kuvatason kontrasti on liian pieni.
Vuosien mittaan ihmiset ovat työskennelleet kovasti parantaakseen mikroskoopin resoluutiota ja kuvantamisen kontrastia. Tietotekniikan ja työkalujen jatkuvan kehittymisen myötä myös optisen suunnittelun teoriaa ja menetelmiä kehitetään jatkuvasti. Yhdessä raaka-aineen suorituskyvyn, prosessin ja Havaitsemismenetelmien jatkuva parantaminen ja havaintomenetelmien innovaatiot ovat tehneet optisen mikroskoopin kuvantamisen laadun lähelle diffraktiorajan täydellisyyttä. Ihmiset käyttävät näytteiden värjäystä, tummaa kenttää, vaihekontrastia, fluoresenssia, interferenssiä, polarisaatiota ja muita havaintotekniikoita optisen mikroskoopin tekemiseen. Se voi mukautua kaikenlaisten näytteiden tutkimukseen. Vaikka elektronimikroskoopit, ultraäänimikroskoopit ja muut suurentavat kuvantamislaitteet ovat tulleet markkinoille peräkkäin viime vuosina ja niillä on joissakin asioissa ylivoimainen suorituskyky, ne eivät ole vieläkään saatavilla halvuudella, mukavuudella, intuitiolla eivätkä erityisen sopivia elävien organismien tutkimukseen. Kilpailija valomikroskoopille, joka pitää edelleen tiukasti paikallaan. Toisaalta, yhdistettynä laseriin, tietokoneeseen, uuteen materiaaliteknologiaan ja tietotekniikkaan, ikivanha optinen mikroskooppi on nuorentava ja osoittanut voimakasta elinvoimaa. Digitaalinen mikroskooppi, laserkonfokaalinen pyyhkäisymikroskooppi, lähikenttäpyyhkäisymikroskooppi, kaksifotonimikroskooppi ja lukuisia uusia toimintoja tai instrumentteja, jotka voivat mukautua erilaisiin uusiin ympäristöolosuhteisiin, ilmaantuu loputtomana virtana, mikä laajentaa entisestään optisten mikroskooppien sovellusaluetta. Kuinka jännittäviä ovatkaan Mars-kulkijoilta ladatut kivimuodostelmien mikroskooppiset kuvat! Voimme täysin uskoa, että optinen mikroskooppi hyödyttää ihmiskuntaa päivitetyllä asenteella.
