Cuatro principios ópticos del microscopio.
1. Refracción e índice de refracción
La luz viaja en línea recta entre dos puntos en un medio isotrópico homogéneo. Al pasar a través de objetos transparentes con diferentes densidades, se produce la refracción, que es causada por las diferentes velocidades de propagación de la luz en diferentes medios. Cuando la luz que no es perpendicular a la superficie del objeto transparente ingresa al objeto transparente (como el vidrio) desde el aire, la luz cambia de dirección en su interfaz y forma un ángulo de refracción con la normal.
2. Rendimiento de la lente
Las lentes son los componentes ópticos más básicos que componen el sistema óptico del microscopio. Los componentes tales como lentes de objetivo, oculares y condensadores se componen de lentes simples o múltiples. Según sus formas, se pueden dividir en dos categorías: lentes convexas (lentes positivas) y lentes cóncavas (lentes negativas). Cuando un haz de luz paralelo al eje óptico pasa a través de una lente convexa y se cruza en un punto, este punto se denomina "punto focal", y el plano que pasa por el punto de intersección y es perpendicular al eje óptico se denomina "focal". avión". 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"; por el contrario, 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". Después de que la luz pasa a través de una lente cóncava, forma una imagen virtual erigida, mientras que una lente convexa forma una imagen real erigida. Las imágenes reales pueden aparecer en la pantalla, pero las imágenes virtuales no.
3. Factores clave que afectan las imágenes: aberraciones
Debido a las condiciones objetivas, cualquier sistema óptico no puede generar una imagen teóricamente ideal y la existencia de varias aberraciones afecta la calidad de la imagen. Las diversas aberraciones se presentan brevemente a continuación.
1). Aberración cromática La aberración cromática es un defecto grave de la imagen de la lente, que ocurre cuando se utiliza luz policromática como fuente de luz y la luz monocromática no produce aberración cromática. La luz blanca se compone de siete tipos de rojo, naranja, amarillo, verde, cian, azul y violeta. Las longitudes de onda de varias luces son diferentes, por lo que el índice de refracción al pasar por la lente también es diferente. De esta forma, un punto del lado del objeto puede formar una mancha de color en el lado de la imagen. La función principal del sistema óptico es acromatizar.
La aberración cromática generalmente incluye la aberración cromática de posición y la aberración cromática de aumento. La aberración cromática posicional hace que la imagen aparezca borrosa o borrosa en cualquier posición. La aberración cromática de aumento hace que la imagen tenga franjas de color.
2). Aberración esférica La aberración esférica es la aberración monocromática del punto en el eje debido a la superficie esférica de la lente. El resultado de la aberración esférica es que después de tomar la imagen de un punto, ya no es un punto brillante, sino un punto brillante con un borde brillante en el medio que se vuelve borroso gradualmente, lo que afecta la calidad de la imagen.
La corrección de la aberración esférica generalmente se elimina mediante la combinación de lentes. Dado que la aberración esférica de las lentes convexas y cóncavas es opuesta, se pueden pegar lentes convexas y cóncavas de diferentes materiales para eliminarlas. Para los microscopios de tipo antiguo, la aberración esférica de la lente del objetivo no se corrige por completo y debe combinarse con el ocular de compensación correspondiente para lograr el efecto de corrección. En general, la aberración esférica de los microscopios nuevos se elimina por completo con la lente del objetivo.
3). Coma Coma es una aberración monocromática de un punto fuera del eje. Cuando un punto de objeto fuera del eje es reflejado por un haz de gran apertura, los haces emitidos pasan a través de la lente y no se cruzan en un punto, entonces la imagen de un punto de luz tendrá la forma de una coma, que tiene forma como un cometa, por lo que se llama "aberración de coma".
4). El astigmatismo también es una aberración monocromática fuera del eje que afecta la nitidez. Cuando el campo de visión es grande, el punto del objeto en el borde está lejos del eje óptico y el haz se inclina mucho, causando astigmatismo después de pasar a través de la lente. El astigmatismo hace que el punto del objeto original se convierta en dos líneas cortas separadas y perpendiculares después de la toma de imágenes, y después de la síntesis en el plano de la imagen ideal, se forma un punto elíptico. El astigmatismo se elimina mediante combinaciones complejas de lentes.
5). Curvatura de campo La curvatura de campo también se conoce como "curvatura de campo". Cuando la lente tiene curvatura de campo, el punto de intersección de todo el haz no coincide con el punto ideal de la imagen. Aunque se puede obtener un punto de imagen claro en cada punto específico, todo el plano de la imagen es una superficie curva. De esta manera, toda la superficie de la imagen no se puede ver claramente durante la inspección del espejo, lo que dificulta la observación y la toma de fotografías. Por lo tanto, los objetivos de los microscopios de investigación son generalmente objetivos planos, que han sido corregidos por curvatura de campo.
6). Distorsión Todos los tipos de aberraciones mencionados anteriormente, excepto la curvatura de campo, afectan la nitidez de la imagen. La distorsión es otro tipo de aberración en la que la concentricidad del haz no se ve comprometida. Por lo tanto, la nitidez de la imagen no se ve afectada, pero la imagen se compara con el objeto original, provocando una distorsión en la forma.
