Microscopía óptica - Explicación de las propiedades de la lente óptica y la difracción de la luz visible
Desde el microscopio, la gente ha visto pequeños organismos y células que nunca antes se habían visto. La lupa se ha desarrollado desde la lente única más básica hasta el microscopio compuesto con una estructura compleja. Después de más de 100 años de investigación y mejora continuas, la estructura del microscopio óptico actual es relativamente completa y la resolución es básicamente cercana al valor teórico. Por lo tanto, es ampliamente utilizado en medicina, biología, diversos campos de investigación científica, enseñanza y producción, como materiales.
1. Características de la lente óptica
1. Refracción de la luz En un medio isótropo homogéneo, la luz se propaga en línea recta entre dos puntos. Al pasar a través de objetos transparentes con diferentes densidades, se produce la refracción. Esto se debe al hecho de que la luz viaja a diferentes velocidades en diferentes medios. Cuando los rayos de luz que no son perpendiculares a la superficie de un objeto transparente (como el aire) ingresan a un objeto transparente (como el vidrio), la luz cambiará de dirección en su interfaz y formará un ángulo de refracción con la normal.
2. Rendimiento de la lente de vidrio La lente es el componente óptico más básico e importante del sistema óptico del microscopio. Las lentes de objetivo, los oculares y los condensadores se componen de lentes simples o múltiples. Según sus formas, se pueden dividir en tres categorías: lentes convexas, espejos planos y lentes cóncavas. Las combinaciones más utilizadas son lentes convexas y lentes cóncavas. Cuando un haz de luz plana pasa a través de una lente convexa, convergerá y se cruzará en un punto, que se denomina "foco". El plano que pasa por el punto focal y es perpendicular al eje óptico se denomina "plano focal". Hay dos puntos focales, el punto focal en el espacio del objeto se llama "punto focal del objeto", y el plano focal allí se llama "plano focal del objeto"; a la inversa, el punto focal en el espacio de la imagen se denomina "punto focal de la imagen". El plano focal en se denomina "plano focal cuadrado de la imagen". Cuando la luz pasa a través de una lente cóncava, forma una imagen virtual vertical; cuando pasa a través de una lente convexa, forma una imagen real invertida. Las imágenes reales pueden aparecer en la pantalla, mientras que las imágenes virtuales no.
3. El factor clave que afecta la imagen: la aberración Debido a las condiciones objetivas, cualquier sistema óptico puede formar una imagen teóricamente ideal, pero la existencia de varias diferencias de fase afecta la calidad de la imagen.
2. Difracción de la luz visible
Una pequeña abertura en un instrumento óptico es equivalente a un pequeño orificio circular a través del cual pasa la luz. Debido a que la intensidad del anillo brillante periférico es relativamente baja, generalmente es difícil distinguirlo e identificarlo a simple vista, y solo se puede ver el punto brillante central. La clave es reducir la longitud de onda de la fuente de iluminación. Por lo tanto, para dos puntos de objetos pequeños que están muy cerca uno del otro, los dos puntos de Airy correspondientes se superpondrán e incluso las imágenes de los dos puntos de objetos no se podrán distinguir. Se puede ver que la resolución de los instrumentos ópticos está limitada debido a la difracción de la luz.
