Меню Рубрики

Что такое линейное поле зрения микроскопа

Микроскоп предназначен для наблюдения мелких объектов с большим увеличением и с большей разрешающей способностью, чем дает лупа. Оптическая система микроскопа состоит из двух частей: объектива и окуляра. Объектив микроскопа образует действительное увеличенное обратное изображение предмета в передней фокальной плоскости окуляра. Окуляр действует как лупа и образует мнимое изображение на расстоянии наилучшего видения. По отношению ко всему микроскопу рассматриваемый предмет располагается в передней фокальной плоскости.

Оптическая схема микроскопа.

Увеличение микроскопа

Действие микрообъектива характеризуют его линейным увеличением: Vоб=-Δ/F\’об * F\’об — фокусное расстояние микрообъектива * Δ — расстояние между задним фокусом объектива и передним фокусом окуляра, называемое оптическим интервалом или оптической длиной тубуса.

Изображение, создаваемое объективом микроскопа в передней фокальной плоскости окуляра рассматривается через окуляр, который действует как лупа с видимым увеличением:

Общее увеличение микроскопа определяется как произведение увеличения объектива на увеличение окуляра: G=Vоб*Gок

Если известно фокусное расстояние всего микроскопа, то его видимое увеличение можно определить так же, как и у лупы:

Как правило, увеличение современных объективов микроскопов стандартизованное и составляет ряд чисел: 10, 20, 40, 60, 90, 100 крат. Увеличения окуляров тоже имеют вполне определенные значения, например 10, 20, 30 крат. Во всех современных микроскопах имеется комплект объективов и окуляров, которые специально рассчитываются и изготавливаются так, что подходят друг к другу, поэтому их можно комбинировать для получения разных увеличений.

Поле зрения микроскопа

Поле зрения микроскопа зависит от углового поля окуляра ω, в пределах которого получается изображение достаточно хорошего качества: 2y=500*tg(ω)/G * G — увеличение микроскопа

При данном угловом поле окуляра линейное поле микроскопа в пространстве предметов тем меньше, чем больше его видимое увеличение.

Диаметр выходного зрачка микроскопа

Диаметр выходного зрачка микроскопа вычисляется следующим образом:
где A – передняя апертура микроскопа.

Диаметр выходного зрачка микроскопа обычно немного меньше диаметра зрачка глаза (0.5 – 1 мм).

При наблюдении в микроскоп зрачок глаза нужно совмещать с выходным зрачком микроскопа.

Разрешающая способность микроскопа

Одной из важнейших характеристик микроскопа является его разрешающая способность. Согласно дифракционной теории Аббе, линейный предел разрешения микроскопа, то есть минимальное расстояние между точками предмета, которые изображаются как раздельные, зависит от длины волны и числовой апертуры микроскопа:
Предельно достижимую разрешающую способность оптического микроскопа можно сосчитать, исходя из выражения для апертуры микроскопа . Если учесть, что максимально возможное значение синуса угла – единичное , то для средней длины волны можно вычислить разрешающую способность микроскопа:

Повысить разрешающую способность микроскопа можно двумя способами: * Увеличивая апертуру объектива, * Уменьшая длину волны света.

Для того чтобы увеличить апертуру объектива, пространство между рассматриваемым предметом и объективом заполняется так называемой иммерсионной жидкостью – прозрачным веществом с показателем преломления больше единицы. В качестве такой жидкости используют воду , кедровое масло , раствор глицерина и другие вещества. Апертуры иммерсионных объективов большого увеличения достигают величины , тогда предельно достижимая разрешающая способность иммерсионного оптического микроскопа составит.

Применение ультрафиолетовых лучей

Для увеличения разрешающей способности микроскопа вторым способом применяются ультрафиолетовые лучи, длина волны которых меньше, чем у видимых лучей. При этом должна быть использована специальная оптика, прозрачная для ультрафиолетового света. Поскольку человеческий глаз не воспринимает ультрафиолетовое излучение, необходимо либо прибегнуть к средствам, преобразующим невидимое ультрафиолетовое изображение в видимое, либо фотографировать изображение в ультрафиолетовых лучах. При длине волны разрешающая способность микроскопа составит.

Кроме повышения разрешающей способности, у метода наблюдения в ультрафиолетовом свете есть и другие преимущества. Обычно живые объекты прозрачны в видимой области спектра, и поэтому перед наблюдением их предварительно окрашивают. Но некоторые объекты (нуклеиновые кислоты, белки) имеют избирательное поглощение в ультрафиолетовой области спектра, благодаря чему они могут быть «видимы» в ультрафиолетовом свете без окрашивания.

Производство оптической техники

Квалифицированные специалисты в области микроскопии, всегда готовы предоставить Вам исчерпывающую информацию о нашем оборудовании.

Вся предоставленная на сайте информация, касающаяся комплектации, характеристик, а также стоимости продукции, носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437(2) Гражданского кодекса Российской Федерации.

Каково различие между оптическим телескопом и микроскопом? В телескопе реальное изображение, созданное объективом (с большим фокусным расстоянием), формируется в задней фокальной плоскости. Окуляр телескопа размещают так, чтобы это изображение оказалось в его передней фокальной плоскости, как показано на рис. 12. В отличие от телескопа, объектив микроскопа имеет очень короткое фокусное расстояние. Рассматриваемый объект помещают очень близко к фокусу объектива, чтобы расстояние до изображения было намного больше фокусного расстояния. Промежуточное изображение объекта является реальным и увеличенным. Его рассматривают через окуляр, который повторно увеличивает изображение, как показано на рис. 13.

Есть соблазн увеличивать изображение объекта до бесконечности, добавляя дополнительные линзы. Однако французский учёный Аббе показал, что из-за волнового характера света невозможно различить особенности, расстояние между которыми меньше длины волны. Поэтому использование слишком большого количества линз ведёт к бесполезному увеличению.

Телескопы имеют большой диаметр, поскольку они должны собирать достаточное количество света от удалённых неярких звёзд. Микроскоп же должен иметь максимальное разрешение. В оптическом микроскопе яркость изображения достигается за счёт использования интенсивного источника света. Отражённый (или прошедший) свет собирают при помощи объектива с большим значением числовой апертуры, характеризующей долю собираемого света.

Объектив микроскопа фокусируют на образец, полученное промежуточное изображение рассматривают в окуляр и получают увеличенное реальное изображение (рис. 13). Поскольку яркость изображения обратно пропорциональна квадрату числовой апертуры, она обратно пропорциональна квадрату увеличения. Отметим, что во флуоресцентном микроскопе отражённого света яркость обратно пропорциональна четвёртой степени числовой апертуры.

Увеличение микроскопа равно произведению увеличения объектива и увеличение окуляра:

, (8)

где L – длина тубуса микроскопа (равная расстоянию между задним фокусом объектива и передним фокусом окуляра), ln – расстояние наилучшего видения, f и fe – фокусные расстояния объектива и окуляра соответственно.

Если между линзой и образцом находится воздух, максимальное значение величины nsina равно единице, но на практике числовая апертура редко превышает 0,85 (в последнем поколении микроскопов современные технологии позволяют получать числовую апертуру сухого объектива, равную 0,95). В микроскопии часто используют иммерсионные объективы, погружаемые в жидкость (рис. 14). Иммерсионной жидкостью могут служить масло (n = 1,52), глицерин (n = 1,47), дистиллированная вода (n = 1,33) и т.п. Поскольку показатель преломления масла или другой иммерсионной жидкости (и покровного стекла) выше, чем у воздуха, это позволяет увеличить максимальный угол, под которым лучи от точечного источника попадают в объектив. Следовательно, при использовании иммерсии значение апертуры выше, чем в случае воздуха. Максимальные значения апертуры иммерсионных объективов достигают 1,3-1,4 в зависимости от типа иммерсионной жидкости. Объективы микроскопов проходящего света в основном предназначены для работы с покровным стеклом, а объективы микроскопов отражённого света работают без них, и это нужно учитывать при работе.

Яркость изображения определяется количеством попадающего в объектив света, которое пропорционально величине апертуры. Если объектив сфокусирован на определённую плоскость, то особенности объекта, находящиеся в пространстве немного выше и ниже этой плоскости, оказываются не в фокусе. Диапазон расстояния, на котором особенности объекта выглядят достаточно резко, называют глубиной резкости. Таким образом, плоскость объекта можно считать тонким слоем, в котором все точки находятся в фокусе. Глубина резкости h выражается формулой:

, (9)

где n – показатель преломления изучаемого материала.

Глубина резкости различных объективов для длины волны 550 нм приведена в табл. 2.

Глубина резкости различных объективов

Числовая апертура 0,10 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25
Глубина резкости (мкм): Воздух (n = 1) 8,6 2,0 0,81
Глубина резкости (мкм): Иммерсионный объектив (n = 1,5) 3,2 1,4 0,73 0,42

Поле зрения, то есть та часть поверхности образца, которая видна в микроскопе, зависит как от объектива, так и от окуляра. Размер изображения может быть ограничен внутренним диаметром тубуса микроскопа (стандартный размер которого равен 23,2 мм), но на практике он обычно ограничивается диаметром окуляра (18 мм). Таким образом, при десятикратном (10´) увеличении микроскопа диаметр поля зрения равен 1,8 мм. Если увеличение микроскопа равно 40´, диаметр поля зрения равен 0,45 мм.

Один из наиболее важных вопросов состоит в том, при каком увеличении микроскопист может увидеть все детали объекта? Ответ на него зависит от разрешающей способности глаза. Невооружённый глаз может различить две точки, если угол между ними не меньше одной минуты. Таким образом, на расстоянии наилучшего видения разрешающая способность глаза равна 100 мкм. Чтобы избежать излишнего напряжения глаза, расстояние между двумя точками должно быть в два-три раза больше. Минимальное увеличение, необходимое для разрешения двух точек, равно отношению разрешающей способности глаза (скажем 300 мкм) к расстоянию между этими точками. Расстояние между двумя точками ограничено длиной волны, и это означает, что оптимальное увеличение находится в интервале от 500´ до 1000´. Если используется большее увеличение, снижается количество разрешаемых деталей, а качество изображения ухудшается, поскольку становится заметной дифракционная размытость. Избыточное увеличение называется бесполезным.

Аберрация.

До сих пор обсуждались идеальные тонкие линзы. В реальных линзах наблюдаются эффекты, снижающие качество изображения. Серьёзным недостатком первых линз была хроматическая аберрация, состоящая в фокусировании волн различной длины (цвета) в различные точки на оптической оси (рис. 15, а). Причиной этого явления является дисперсия, то есть зависимость показателя преломления стекла n от длины волны l. Для борьбы с хроматической аберрацией использовали комбинацию стёкол марок крон и флинт и сделали двойную ахроматическую линзу, изображённую на рис. 15, b. Это снизило хроматическую аберрацию, но не устранило сферической аберрации, состоящей в несовпадении фокусов для лучей, находящихся на различном расстоянии от оси линзы, как показано на рис. 16. Этот эффект можно компенсировать изменением профиля линзы, но обычно для этого используют составные линзы (впервые в 1830 г. Джозеф Листер для устранения этого эффекта использовал комбинацию двух ахроматических линз, расположенных на некотором расстоянии друг от друга).

Читайте также:  Коррекция зрение у ребенка 3 года

Для микроскопа большое значение имеет качество осветительной системы, включающей конденсор. Осветительная система должна удовлетворять трём требованиям:

1. Обеспечивать максимальное разрешение и контраст изображения.

2. Просто регулироваться.

3. Поле зрения должно быть равномерно освещено.

Этим требованиям отвечают две схемы осветительной системы. Схема первой приведена на рис. 17. Она состоит из крупного источника света и конденсорной линзы, создающей изображение источника в плоскости объекта. Числовая апертура конденсора должна быть не меньше, чем у объектива. Вторую систему называют системой Келера (рис. 18). Она состоит из небольшого, но мощного источника света, помещённого в фокус линзы, и конденсора, как и предыдущая система.

Образец можно рассматривать как через тонкое покровное стекло, так и без него. Мягкий образец (например, биологический) с неровной поверхностью можно зажать между двумя покровными стёклами. В этом случае естественно использовать иммерсионный объектив с большим увеличением. Если на объективе написано «NCG» или «NC», он предназначен для работы без покровного стекла. Обратим внимание, что объективы микроскопов отражающего света предполагают работу без покровного стекла.

Самым важным элементом микроскопа является объектив. Он может быть предназначен для работы на воздухе или быть иммерсионным, когда между ним и объектом помещается жидкость типа масла или воды. В этом случае на корпусе объектива написано «МИ», «oel» и нанесено чёрное кольцо. Аналогично, надпись «WI» означает, что объектив предназначен для работы в воде. Водоиммерсионные объективы достаточно дорогие и используются в основном в биологии, медицине и микроэлектронике.

На некоторых объективах имеется надпись «UV». Она указывает, что объектив сделан из специального стекла и работает в ультрафиолетовой области спектра (длина волны менее 400 нм). Подобные объективы могут работать в специальных микроскопах для микроэлектроники и в ультрафиолетовых микроскопах.

При выборе объектива нужно учитывать его рабочее расстояние. Рабочее расстояние объектива – это расстояние от его передней плоскости до покровного стекла (или поверхности образца, если стекло не используется) при условии, что образец находится в фокусе. Описание объективов и их рабочих расстояний приведено в табл. 3.

Рабочее расстояние различных объективов

Тип объектива Увеличение (крат) Числовая апертура Рабочее расстояние (мм)
Epiplan (воздух) 50´ 0,5 7,00
Epiplan (воздух) 100´ 0,75 3,00
Achroplan (вода) 40´ 0,75 1,98
Achroplan (вода) 63´ 0,90 1,45
Achroplan (вода) 100´ 1,00 1,00
Planaro (вода) с покровным стеклом и покрытием 40´ 1,20 0,22
Planaro (масло) с покровным стеклом 100´ 1,40 0,10
Planaro (масло) 60´ 1,40 0,17

Обычно в микроскопе имеется окуляр. На окуляре, как правило, написано его увеличение и цифры 20 (18), 22 (21, 23) или 26,5 (25). Эти цифры называются «линейное поле» окуляра. Линейное поле окуляра – это размер полевой диафрагмы, расположенной внутри окуляра в плоскости изображения и ограничивающей видимое поле на предмете. Окулярное число – это произведение линейного поля окуляра на его увеличение. Диаметр поля зрения (в мм) рассчитывается делением линейного поля окуляра на увеличение объектива. Следовательно, если увеличение объектива 10´, а окуляр имеет линейное поле 22, то диаметр поля зрения равен 2,2 мм.

На окуляре могут иметься надписи C, K, PL, WF или H. Если объектив не имеет коррекции поперечной хроматической аберрации, нужно использовать окуляр, компенсирующий этот недостаток объектива. Буквы C и K означают, что окуляр является компенсационным. Надпись WF указывает, что окуляр широкоугольный (поле зрения более 60°). Буква H свидетельствует, что глаз не обязательно прижимать к окуляру (обычно расстояние от таких окуляров до глаза соответствует 15-18 мм). Это удобно для людей, носящих очки. Фотоокуляр (PL) – это окуляр с малым увеличением, проектирующий созданное объективом изображение на плоскость фотоплёнки.

Дата добавления: 2016-04-11 ; просмотров: 1639 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Микроскоп предназначен для наблюдения мелких объектов с большим увеличением и с большей разрешающей способностью, чем дает лупа. Оптическая система микроскопа состоит из двух частей: объектива и окуляра. Объектив микроскопа образует действительное увеличенное обратное изображение предмета в передней фокальной плоскости окуляра. Окуляр действует как лупа и образует мнимое изображение на расстоянии наилучшего видения (рис. 6.4). По отношению ко всему микроскопу рассматриваемый предмет располагается в передней фокальной плоскости.


Рис. 6.4. Оптическая схема микроскопа.

6.2.1. Увеличение микроскопа

Действие микрообъектива характеризуют его линейным увеличением:

, (6.5)

где – фокусное расстояние микрообъектива, – расстояние между задним фокусом объектива и передним фокусом окуляра, называемое оптическим интервалом или оптической длиной тубуса.

Изображение, создаваемое объективом микроскопа в передней фокальной плоскости окуляра рассматривается через окуляр, который действует как лупа с видимым увеличением:

. (6.6)

Общее увеличение микроскопа определяется как произведение увеличения объектива на увеличение окуляра:

.
(6.7)

Если известно фокусное расстояние всего микроскопа, то его видимое увеличение можно определить так же, как и у лупы:

. (6.8)

Как правило, увеличение современных объективов микроскопов стандартизованное и составляет ряд чисел: 10, 20, 40, 60, 90, 100 крат. Увеличения окуляров тоже имеют вполне определенные значения, например 10, 20, 30 крат. Во всех современных микроскопах имеется комплект объективов и окуляров, которые специально рассчитываются и изготавливаются так, что подходят друг к другу, поэтому их можно комбинировать для получения разных увеличений.

6.2.2. Поле зрения микроскопа

Поле зрения микроскопа зависит от углового поля окуляра , в пределах которого получается изображение достаточно хорошего качества:

. (6.9)

При данном угловом поле окуляра линейное поле микроскопа в пространстве предметов тем меньше, чем больше его видимое увеличение.

6.2.3. Диаметр выходного зрачка микроскопа

Диаметр выходного зрачка микроскопа вычисляется следующим образом:

. (6.10)

где – передняя апертура микроскопа.

Диаметр выходного зрачка микроскопа обычно немного меньше диаметра зрачка глаза (0.5 – 1 мм).

При наблюдении в микроскоп зрачок глаза нужно совмещать с выходным зрачком микроскопа.

6.2.4. Разрешающая способность микроскопа

Одной из важнейших характеристик микроскопа является его разрешающая способность. Согласно дифракционной теории Аббе, линейный предел разрешения микроскопа, то есть минимальное расстояние между точками предмета, которые изображаются как раздельные, зависит от длины волны и числовой апертуры микроскопа:

. (6.11)

Предельно достижимую разрешающую способность оптического микроскопа можно сосчитать, исходя из выражения для апертуры микроскопа (). Если учесть, что максимально возможное значение синуса угла – единичное (), то для средней длины волны можно вычислить разрешающую способность микроскопа: .

Из выражения (6.11) следует, что повысить разрешающую способность микроскопа можно двумя способами: либо увеличивая апертуру объектива, либо уменьшая длину волны света, освещающего препарат.

Для того чтобы увеличить апертуру объектива, пространство между рассматриваемым предметом и объективом заполняется так называемой иммерсионной жидкостью – прозрачным веществом с показателем преломления больше единицы. В качестве такой жидкости используют воду (), кедровое масло (), раствор глицерина и другие вещества. Апертуры иммерсионных объективов большого увеличения достигают величины , тогда предельно достижимая разрешающая способность иммерсионного оптического микроскопа составит .

Применение ультрафиолетовых лучей

Для увеличения разрешающей способности микроскопа вторым способом применяются ультрафиолетовые лучи, длина волны которых меньше, чем у видимых лучей. При этом должна быть использована специальная оптика, прозрачная для ультрафиолетового света. Поскольку человеческий глаз не воспринимает ультрафиолетовое излучение, необходимо либо прибегнуть к средствам, преобразующим невидимое ультрафиолетовое изображение в видимое, либо фотографировать изображение в ультрафиолетовых лучах. При длине волны разрешающая способность микроскопа составит .

Кроме повышения разрешающей способности, у метода наблюдения в ультрафиолетовом свете есть и другие преимущества. Обычно живые объекты прозрачны в видимой области спектра, и поэтому перед наблюдением их предварительно окрашивают. Но некоторые объекты (нуклеиновые кислоты, белки) имеют избирательное поглощение в ультрафиолетовой области спектра, благодаря чему они могут быть «видимы» в ультрафиолетовом свете без окрашивания.

6.2.5. Полезное увеличение микроскопа

Глаз наблюдателя сможет воспринимать две точки как раздельные, если угловое расстояние между ними будет не меньше углового предела разрешения глаза. Для того чтобы глаз наблюдателя мог полностью использовать разрешающую способность микроскопа, необходимо иметь соответствующее видимое увеличение.

Полезное увеличение – это видимое увеличение, при котором глаз наблюдателя будет полностью использовать разрешающую способность микроскопа, то есть разрешающая способность микроскопа будет такая же, как и разрешающая способность глаза.

Если две точки в передней фокальной плоскости микроскопа расположены друг от друга на расстоянии , то угловое расстояние между изображениями этих точек . Из выражений (6.11) и (6.8) можно вывести видимое увеличение микроскопа:

. (6.12)

Поскольку обычно диаметр выходного зрачка микроскопа около 0.5 – 1 мм, угловой предел разрешения глаза 2´ – 4´. Если взять среднюю длину волны в видимой области спектра (0.5 мкм), то для полезного увеличения микроскопа можно вывести зависимость:

. (6.13)

Микроскоп с видимым увеличением меньше 500А не позволяет различать глазом все тонкости структуры предмета, которые изображаются как раздельные данным объективом (). Использование видимого увеличения больше 1000А нецелесообразно, так как разрешающая способность объектива не позволяет полностью использовать разрешающую способность глаза ().

Измерение поля зрения лупы и микроскопа

Поле зрения лупы определяется в основном в линейной мере. Выходным зрачком является глаз (Рис.5.26). Полевой диафрагмой – оправа лупы, − расстояние наилучшего видения. Угловое поле лупы определяется по формуле

(5.37)

Линейное поле у=а2−а1 определяют, рассматривая шкалу (предмет) и измеряя края поля зрения в предметной плоскости.

Поле зрения микроскопа определяют в линейной мере (Рис.5.27).

На практике измеряют следующие поля зрений:

1) в предметной плоскости.

2) в плоскости окуляра.

3) в пространстве изображений на экране

1) В предметной плоскости поле зрения микроскопа измеряется по шкале, расположенной на предметном столе

где m — число видимых делений, t — цена делений.

2) Окулярное поле зрения микроскопа Lок определяется в фокальной плоскости окуляра с помощью окулярмикрометра.

,

3) Поле зрения на экране Lэкр определяется с помощью линейки расположенной на экране.

В результате линейное увеличение микрообъектива будет равно

;

Дата добавления: 2016-12-16 ; просмотров: 1041 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Основные характеристики микроскопа, как оптического инструмента

Микроскоп предназначен для наблюдения мелких объектов с большим увеличением и с большей разрешающей способностью, чем дает лупа. Оптическая система микроскопа состоит из двух частей: объектива и окуляра. Объектив микроскопа образует действительное увеличенное обратное изображение предмета в передней фокальной плоскости окуляра. Окуляр действует как лупа и образует мнимое изображение на расстоянии наилучшего видения (рис. 1). По отношению ко всему микроскопу рассматриваемый предмет располагается в передней фокальной плоскости.

Читайте также:  За что всевышний бог судит властителей в чем их вина с точки зрения поэта

Рис. 1. Оптическая схема микроскопа

Увеличение микроскопа

Действие микрообъектива характеризуют его линейным увеличением:

где — фокусное расстояние микрообъектива, — расстояние между задним фокусом объектива и передним фокусом окуляра, называемое оптическим интервалом или оптической длиной тубуса.

Изображение, создаваемое объективом микроскопа в передней фокальной плоскости окуляра рассматривается через окуляр, который действует как лупа с видимым увеличением:

Общее увеличение микроскопа определяется как произведение увеличения объектива на увеличение окуляра:

Если известно фокусное расстояние всего микроскопа, то его видимое увеличение можно определить как:

Как правило, увеличение современных объективов микроскопов стандартизованное и составляет ряд чисел: 10, 20, 40, 60, 90, 100 крат. Увеличения окуляров тоже имеют вполне определенные значения, например 10, 20, 30 крат. Во всех современных микроскопах имеется комплект объективов и окуляров, которые специально рассчитываются и изготавливаются так, что подходят друг к другу, поэтому их можно комбинировать для получения разных увеличений.

Поле зрения микроскопа

Поле зрения микроскопа зависит от углового поля окуляра , в пределах которого получается изображение достаточно хорошего качества:

При данном угловом поле окуляра линейное поле микроскопа в пространстве предметов тем меньше, чем больше его видимое увеличение.

Диаметр выходного зрачка микроскопа

Диаметр выходного зрачка микроскопа вычисляется следующим образом:

где — передняя апертура микроскопа.

Диаметр выходного зрачка микроскопа обычно немного меньше диаметра зрачка глаза (0.5-1 мм).

При наблюдении в микроскоп зрачок глаза нужно совмещать с выходным зрачком микроскопа.

Разрешающая способность микроскопа

Одной из важнейших характеристик микроскопа является его разрешающая способность. Согласно дифракционной теории Аббе, линейный предел разрешения микроскопа, то есть минимальное расстояние между точками предмета, которые изображаются как раздельные, зависит от длины волны и числовой апертуры микроскопа:

Предельно достижимую разрешающую способность оптического микроскопа можно сосчитать, исходя из выражения для апертуры микроскопа (). Если учесть, что максимально возможное значение синуса угла — единичное (), то для средней длины волны можно вычислить разрешающую способность микроскопа:

Полезное увеличение микроскопа

Глаз наблюдателя сможет воспринимать две точки как раздельные, если угловое расстояние между ними будет не меньше углового предела разрешения глаза. Для того чтобы глаз наблюдателя мог полностью использовать разрешающую способность микроскопа, необходимо иметь соответствующее видимое увеличение.

Полезное увеличение — это видимое увеличение, при котором глаз наблюдателя будет полностью использовать разрешающую способность микроскопа, то есть разрешающая способность микроскопа будет такая же, как и разрешающая способность глаза.

Если две точки в передней фокальной плоскости микроскопа расположены друг от друга на расстоянии , то угловое расстояние между изображениями этих точек . Видимое увеличение микроскопа:

Поскольку обычно диаметр выходного зрачка микроскопа около 0.5 — 1 мм, угловой предел разрешения глаза 2ґ — 4ґ. Если взять среднюю длину волны в видимой области спектра (0.5 мкм), то для полезного увеличения микроскопа можно вывести зависимость:

Микроскоп с видимым увеличением меньше 500А не позволяет различать глазом все тонкости структуры предмета, которые изображаются как раздельные данным объективом (). Использование видимого увеличения больше 1000А нецелесообразно, так как разрешающая способность объектива не позволяет полностью использовать разрешающую способность глаза ().

Что такое линейное поле зрения микроскопа

линейное поле светового микроскопа в пространстве предметов — Величина, определяющая наибольший размер изображаемой части объекта, наблюдаемой в световой микроскоп. [ГОСТ 28489 90] Тематики микроскопы Обобщающие термины основные характеристики световых микроскопов EN linear field of a microscope in the… … Справочник технического переводчика

Линейное поле светового микроскопа в пространстве предметов — 43. Линейное поле светового микроскопа в пространстве предметов D. Eintrittsfeld des Lichtmikroskops E. Linear field of a microscope in the object space F. Champs lineaire de microscope en espace objet Величина, определяющая наибольший размер… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Поле микроскопа светового в пространстве предметов линейное — 43 Источник: ГОСТ 28489 90: Микроскопы световые. Термины и определения оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

поле — 3.12 поле: Установленное пространство для размещения конкретного элемента данных в составе зоны. Источник: ГОСТ Р 52535.1 2006: Карты идентификационные. Машиносчитываемые дорожные документы. Часть 1. Машиносчитываемые паспорта … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ 28489-90: Микроскопы световые. Термины и определения — Терминология ГОСТ 28489 90: Микроскопы световые. Термины и определения оригинал документа: Linear field of a microscope in the object space 43 Определения термина из разных документов: Linear field of a microscope in the object space 3.… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Нанотехнология — (Nanotechnology) Содержание Содержание 1. Определения и терминология 2. : история возникновения и развития 3. Фундаментальные положения Сканирующая зондовая микроскопия Наноматериалы Наночастицы Самоорганизация наночастиц Проблема образования… … Энциклопедия инвестора

Поле Зрения

Поле Зрения оптической системы, часть пространства (плоскости), изображаемая этой системой. Величина поля зрения определяется входящими в систему деталями (такими, как оправы линз, призм и зеркал, диафрагмы и пр.), которые ограничивают пучок лучей света. Различают измеряемое в угловых единицах угловое поле зрения систем, предназначенных для наблюдения за очень (практически — бесконечно) удаленными объектами (телескопы, зрительные трубы, многие фотографические аппараты), и измеряемое в мм или см линейное поле зрения систем, в которых расстояние до объекта невелико (например, микроскопов).

2.2 Поле зрения микроскопа

Поле зрения микроскопа зависит от углового поля окуляра , в пределах которого получается изображение достаточно хорошего качества:

При данном угловом поле окуляра линейное поле микроскопа в пространстве предметов тем меньше, чем больше его видимое увеличение.

Делись добром 😉

Похожие главы из других работ:

Эпителий: 3 — 5 в поле зрения

Характеристики атомно-силового микроскопа NT-206

Атомно-силовой микроскоп (АСМ) в комплексе с управляющим программным обеспечением и средствами обработки АСМ-изображений предназначен для измерения и анализа микро-исубмикрорельефа поверхностей.

Принцип работы и возможности атомно-силового микроскопа

Принцип работы атомно-силового микроскопа основан на притяжении или отталкивании иглы кантилевера (зонда) от поверхности исследуемого образца из-за сил Ван-дер-Ваальса.

2.3 Создание микроскопа

Изобретение микроскопа, столь важного для всей науки прибора обусловлено, прежде всего, влиянием развития оптики. Некоторые оптические свойства изогнутых поверхностей были известны еще Евклиду (300 лет до н.э.) и Птоломею (127-151 гг.).

2. Основные характеристики микроскопа, как оптического инструмента

Микроскоп предназначен для наблюдения мелких объектов с большим увеличением и с большей разрешающей способностью, чем дает лупа. Оптическая система микроскопа состоит из двух частей: объектива и окуляра.

2.1 Увеличение микроскопа

Действие микрообъектива характеризуют его линейным увеличением: , где — фокусное расстояние микрообъектива, — расстояние между задним фокусом объектива и передним фокусом окуляра.

2.3 Диаметр выходного зрачка микроскопа

Диаметр выходного зрачка микроскопа вычисляется следующим образом: , где — передняя апертура микроскопа. Диаметр выходного зрачка микроскопа обычно немного меньше диаметра зрачка глаза (0.5-1 мм).

2.4 Разрешающая способность микроскопа

Одной из важнейших характеристик микроскопа является его разрешающая способность. Согласно дифракционной теории Аббе, линейный предел разрешения микроскопа, то есть минимальное расстояние между точками предмета.

2.5 Полезное увеличение микроскопа

Глаз наблюдателя сможет воспринимать две точки как раздельные, если угловое расстояние между ними будет не меньше углового предела разрешения глаза.

4. Использование операционного микроскопа в офтальмологии

Операционные микроскопы являются основными аппаратами в офтальмохирургии. В связи с их применением разработано другое специальное микрохирургическое оснащение.

5. Использование операционного микроскопа в ЛОР-практике

Использование операционного микроскопа в оториноларингологии давно стало повседневной нормой. Основной частью операционного микроскопа является оптический блок.

6. Использование операционного микроскопа при хирургических вмешательствах на щитовидной железе

В последнее время отмечается широкое распространение заболеваний щитовидной железы (ЩЖ), что обусловливается йодным дефицитом, высоким радиационным фоном и другими негативными экологическими факторами.

7. Применение операционного микроскопа в стоматологии

Применение операционного микроскопа в клинической стоматологии можно проследить у Apotheker в 1981 г. Он переделал медицинский операционный микроскоп для использования в эндодонтии.

Количество: 150 мл, Плотность: 1013 мг/л, Цвет:соломенно-желтый, Прозрачность: полная, Белок: отриц., Лейкоциты: 2 в поле зрения, Эритроциты: 0 в поле зрения, Эпителиальные клетки: единич., Слизь: -, Соли: —

4.2 Поле зрения

Геометрический фактор, влияющий на чувствительность сканера, зависит от телесного угла в системе детектор-источник, собственного размера источника и расстояния до детекторов, а также от их количества.

Окуляр-микрометр. Измерения в микроскопии. Часть 2

В предыдущей статье мы рассказывали от типах окуляр-микрометр и их назначении. В этой статье мы продолжим эту тему несколькими методиками измерений.

Для измерения больших объектов и для повышения точности измерений используется винтовой окуляр-микрометр. Отсчетный механизм его состоит из шкалы (от 0 до 8 мм) с интервалами между делениями в 1 мм, нанесенной на неподвижной стеклянной пластинке, и сетки в виде двух рисок с перекрестием, нанесенной на подвижной стеклянной пластинке, а также микрометренного винта с отсчетным барабаном. Обе пластинки расположены в фокальной плоскости окуляра. Подвижная пластинка с рисками и перекрестием связана с микрометренным винтом так, что при его вращении перекрестие и риски перемещаются в поле зрения окуляра относительно неподвижной шкалы. Шаг винта равен 1 мм. Таким образом, при повороте барабана винта на один полный оборот, риски и перекрестие в поле зрения окуляра переместятся на одно деление шкалы. Следовательно, неподвижная шкала в поле зрения служит для отсчета полных оборотов барабана винта, т.е. для отсчета полных миллиметров, на которые перемещается перекрестие и риски окуляр-микрометра. Барабан винта разделен на 100 частей. При шаге винта в 1 мм поворот барабана на одно деление соответствует перемещению перекрестия и рисок на 0,01 мм. Таким образом, шкала барабана служит для отсчета сотых долей миллиметра.

Читайте также:  Человек с точки зрения экзистенциализма человек задумывается над смыслом жизни

Полный отсчет по шкалам окуляр-микрометра складывается из отсчета по неподвижной шкале и отсчета в поле зрения определяется положением перекрестия и рисок, т.е. подсчитывается, на сколько полных делений шкалы они переместились, считая от нулевого деления шкалы. При отсчете по барабану микрометренного винта, определяют, какое деление шкалы барабана приходится против индекса, расположенного на подвижной части винта. Пределы измерения винтовым окуляр-микрометром — от 0 до 8 мм.

1. Линейное измерение объектов.

Величина объектов измеряется единицами длины микрометрами (мкм), которые раньше назывались микронами.

Изображение объектов под микроскопом измеряется окуляр-микрометром в делениях его шкалы. Поворотом окуляра, в который вложен окуляр-микрометр, и перемещением препаратоводителя на столике микроскопа, совмещают шкалу окуляр-микрометра с измеряемым объектом по направлению измерения. Определяют сколько делений окуляр-микрометра приходится на длину (ширину) объекта. При работе с винтовым окуляр-микрометром, наблюдая в окуляр и вращая барабан по часовой стрелке, подводят центр перекрестия до совмещения с краем измеряемого объекта и делают первый отсчет по шкалам окуляр-микрометра по положению рисок.

По шкале в поле зрения отсчитывают полные мм, а по шкале барабана — сотые доли мм. Таким образом подводят перекрестие до совмещения его центра с изображением второго края измеряемого объекта и делают второй отсчет по шкалам микрометра. Вычисляют разность отсчетов, которая является величиной изображения объекта.

Например, первый отсчет по окуляр-микрометру равен 3,52 мм; второй отсчет равен 3,64 мм. Величина изображения объекта = 3,64 мм — 3,52 мм = 0,12 мм (120 мкм).

Для выяисления абсолютной величины объекта нужно определить цену деления окуляр-микрометра. Для этого на предметный столик микроскопа, вместо препарата помещают объект-микрометр, находит его шкалу и совмещают ее со шкалой окуляр-микрометра. Определяют сколько делений окуляр-микрометра приходится на какое-то определенное, возможно большее, число делений объект-микрометра.

Высчитывают цену деления окуляр-микрометра: L = (N x s)/ n, где

L- Цена деления окуляр-микрометра

N- Число делений объект-микрометра

S- Цена одного деления объект-микрометра (см. маркировку)

n- Число делений окуляр-микрометра, совпадающих с числом делений объект-микрометра

Пример: 40 делений окуляр-микрометра точно совпадают с 9 делениями объект-микрометра. Цена деления объект-микрометра равна 0,01 мм (10 мкм).

Расчитаем цену одного деления окуляр-микрометра: L = (9 х 0,01 мм)/40 = 0,00225 мм » 2 мкм.

Таким образом, цена деления окуляр-микрометра при данной комбинации окуляра и объектива равна двум мкм. Цена деления окуляр-микрометра зависит от комбинации окуляра и объектива, а также от длины тубуса микроскопа. Поэтому она определяется для каждого сочетания окуляра и объектива, применяемого для измерения, и записывается. При работе на одном микроскопе можно один раз определить цену деления окуляр-микрометра при различных комбинациях окуляров и объектвов и использовать полученные величины при последующих измерениях. При работе с объективами, у которых имеется коррекционное устройство на толщину покровного стекла, все сравнительные измерения проводят при одинаковом его значении.

Абсолютную величину объекта вычисляют, умножая величину изображения объекта, определенную в делениях окуляр-микрометра на цену деления окуляр-микрометра.

В нашем примере: абсолютная величина объекта = 120 мкм х 2 мкм= 240 мкм.

2. Определение увеличения (масштаба) изображения на микрофотографиях и рисунках.

Для определения увеличения микрофотографий фотографируют шкалу объект-микрометра при тех же комбинациях окуляра, объектива и увеличения фотонасадки, если их несколько, как у МФН-II, при которых проводилась съемка объекта. Негативы с указанием значения окуляра и объектива хранить в фототеке. При печати микроснимков при этом же увеличении фотоувеличителя печатают и фотографию шкалы объект-микрометра. На фотоотпечатке линейкой измеряют величину нескольких делений шкалы объект-микрометра или всю шкалу. Полученное число делят на абсолютную величину этого отрезка шкалы объект-микрометра (число делений объект-микрометра, умноженное на абсолютную величину одного деления объект-микрометра; абсолютную величину одного деления объект-микрометра определяют по маркировке на пластинке объект-микрометра). Это число и есть кратность увеличения изображения на микрофотографии. Для определения увеличения рисунка, проецируют на этот рисунок рисовальным аппаратом шкалу объект-микрометра (при той же оптике, при которой выполнялся рисунок) и зарисовывают часть шкалы объект-микрометра. Затем производят те же измерения и подсчеты, что и при определении увеличения на микрофотографиях.

Например, изображение семи делений объект-микрометра на рисунке или микрофотографии равны 18 мм. Абсолютная величина одного деления объект-микрометра (по маркировке на нем) равна 0,01 мм. Абсолютная величина семи делений объект-микрометра = 7 х 0,01 = 0,07 мм (70 мкм).

Увеличение изображения= 18 мм (18000 мкм)/ 0,07 мм (70 мкм) = 257

Можно на рисунках для печати изобразить небольшой отрезок шкалы объект-микрометра, с указанием абсолютной величины этого отрезка в мкм.

3. Определение абсолютной величины объекта по его рисунку.

При проецировании шкалы объект-микрометра на рисунок можно по изображению объекта на рисунке вычислить абсолютную величину объекта без измерения его окуляр-микрометром. Величина объекта на рисунке и величина отрезка шкалы объект-микрометра на рисунке измеряется линейкой.

S = (B x K) / b , где

S — Абсолютная величина объекта;

B — абсолютная величина отрезка шкалы (нескольких делений) объект-микрометра;

K — величина объекта на рисунке;

b — величина отрезка шкалы объект-микрометра (нескольких делений) на рисунке.

Пример: Величина изображения объекта на рисунке равна 62 мм. Произвольный отрезок спроецированной шкалы объект-микрометра на рисунке равен 22 мм и включает в себя 10 делений объект-микрометра. Абсолютная величина этого отрезка шкалы объект-микрометра равна числу делений в нем, умноженному на абсолютную величину одного деления (по маркировке на пластинке объект-микрометра), т.е. 10 х 0,01 мм = 0,1 мм.

Абсолютная величина объекта = (0,1 мм х 62 мм) / 22 мм = 0,282 мм = 282 мкм.

Все подсчеты проводятся в одних единицах измерения в мм, а конечный результат можно перевести в мкм (1 мм = 1000 мкм).

4. Определение «линейного увеличения» объектов.

Кроме абсолютной величины объектов, в цитологических исследованиях используется показатель «линейное увеличение» т.е. отношение величины изображенного на рисунке объекта к абсолютной величине объекта. Способы определения величины объекта на рисунке и абсолютной величины объекта описаны выше.

Если взять данные из предыдущего примера, где величина изображения объекта на рисунке равна 22 мм, а абсолютная его величина равна 0,282 мм, то линейное увеличение объекта = 22 мм / 0,282 мм = 78.

5. Измерение длины с помощью крестообразного столика (препаратоводителя) микроскопа [1].

Линейной мерой объекта в двух измерениях служит продольное и поперечное смещение столика относительно делений шкалы нониуса. При этом возможны точные змерения от 0,1 мм и приблизительные — до 0,05 мм. Для этого применяют окуляры с перекрестием или с указателем. Препаратоводитель смещают до совпадения точки измеряемого объекта, принятой за начало отсчета, с перекрестием и отмечают показания измерительной шкалы. Затем продольным или поперечным движением препаратоводителя достигают конечной точки отсчета и вновь отмечают показания. Разность показаний является линейной мерой исследуемого объекта.

6. Измерение длины с помощью счетной камеры [1].

В качестве вспомогательного приспособления для измерения длины можно применять камеру для подсчета элементов крови. Дно отсчетной камеры разделено на квадраты различной длины. Длина сторон наименьшего квадрата равна 0,05 мм, «Группового квадрата» — 0,2 мм и большого квадрата — 1 мм. Измеряемый объект помещают в счетную камеру и определяют его длину путем сравнения его с длиной сторон квадратов счетной камеры.

7. Пересчет количества структурных элементов (устьиц, волосков и др.) на единицу площади (1 кв.мм) органа, ткани.

Сначала необходимо вычислить площадь поля зрения микроскопа (при той же комбинации объектива и окуляров, при которой будет проводиться подсчет) по формуле

S — площадь поля зрения микроскопа,

r — радиус поля зрения микроскопа,

Диаметр поля зрения микроскопа (d) измеряется объект-микрометром, значение диаметра делится на 2 и получается значение радиуса для прведенной выше формулы. Зная цену деления объект-микрометра (см. маркировку на пластинке объект-микрометра), легко вычислить диаметр поля зрения микроскопа. Затем подсчитывают количество изучаемых структурных элементов в поле зрения микроскопа (при условии, что изучаемая ткань или орган занимают все поле зрения микроскопа):

A = W x (1 мм 2/S) , где

A — Количество изучаемых структурных элементов на единицу площади в 1 мм 2

W — Количество их в поле зрения микроскопа

S — Площадь поля зрения микроскопа (мм 2)

Отношение (1 мм 2 / S) является постоянным коэффициентом для данной оптики, на который можно умножить подсчитанное количество структурных элементов в поле зрения, не составляя каждый раз уравнения.

d = 420 мкм = 0,42 мм;

r = 210 мкм = 0,21 мм;

S = 3,1416 х 0,0441 = 0,138 мм 2

В поле зрения подсчитано 52 устьица. 52 устьица приходится на площадь 0,138 мм 2 . Х устьиц приходится на площадь 1 кв.мм:

Х = 52 х (1:0,138) = 52 х 7,25 = 373 устьица.

Таким образом, на площадь листа в 1 кв.мм приходится 373 устьица. 7,25 — постоянный коэффициент для данной оптики.

8. Измерение толщины объекта.

При измерении толщины пользуются микрометрическим винтом микроскопа. Сначала наводят на резкость верхнюю поверхность измеряемого объекта, а затем нижнюю. Отмечают разность в обоих положениях микровинта по делениям, которые на нем имеются. Эти деления обычно соответствуют микрометрам. При применении иммерсинных объективов эта величина равна толщине объекта; при объективах сухих систем ее надо умножить на 1,5, т.е. на соотношение между показателями преломления стекла и воздуха.

9. Методы нахождения определенных участков препарата.

1. Для того, чтобы вновь быстро найти нужное место на препарате проще всего его маркировать: не вынимая препарата со столика микроскопа и не выключая освещения, поставить на покровном стекле точку тушью слева от нужного места, а затем вынуть препарат и перенести эту точку на нижнюю сторону препарата (на предметное стекло), так как при работе с иммерсией на верхней стороне препарата эта точка может быть смыта.

2. При наличии на столике микроскопа препаратоводителя со шкалами, можно отметить и записать расположение нужного места на препарате по показаниям вертикальной и горизонтальной шкалы. Этот способ пригоден при повторных просмотрах препаратов только на этом же микроскопе.

Источники:
  • http://helpiks.org/7-77783.html
  • http://aco.ifmo.ru/el_books/introduction_into_specialization/glava-6/glava-6-2.html
  • http://poznayka.org/s75939t1.html
  • http://studbooks.net/1989600/meditsina/osnovnye_harakteristiki_mikroskopa_opticheskogo_instrumenta
  • http://normative_ru_de.academic.ru/9180/%D0%BB%D0%B8%D0%BD%D0%B5%D0%B9%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D0%B5_%D1%81%D0%B2%D0%B5%D1%82%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D0%BC%D0%B8%D0%BA%D1%80%D0%BE%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%BF%D0%B0_%D0%B2_%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BD%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B5_%D0%BF%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%BE%D0%B2
  • http://optika.sainfo.ru/terms.php?t=12
  • http://med.bobrodobro.ru/16837
  • http://mikromir.com/novosti/okulyarmikrometrizmereniyavmikroskopiichast2.html