透镜和反射镜
光学仪器显微镜、望远镜和双筒望远镜使用光学元素产生一个图像对象的。两种最常见的元素成像对象是凸透镜和凹透镜。
在光学显微镜镜头更常见;因此我们将专注于眼镜在接下来的探索显微镜的基本功能。凹面反射镜是反射望远镜用于成像的目的。通常,凹面反射镜也用于照明,像汽车头灯的应用。
通过镜头成像
在探索这样一个镜头是如何工作的,关键术语和定义的镜头必须澄清。每个人都曾经(mis)使用放大镜作为燃烧玻璃发现镜头创建一个“热点”指向太阳。这个点叫做焦点。这个镜头的中心距离焦点焦距。
当复制这个尝试不同类型的镜头融合,会发现一个焦距主要依赖于透镜的曲率。实际上,一个更小的曲率半径导致更短的焦距。将发现的另一个事实:一个大直径的镜头更比那些更小的一个“有效的”。与这个结论我们已经定义了两个最重要的基准数据的一个镜头:焦距开放(直径)。
简化处理的镜头直径通常表示与焦距。显微镜领域的这个参数孔径(另外:数值孔径NA)。数值孔径定义NA = n sinα,其中n是介质的折射率之间的空间填充对象和镜头,和α的半张角的最大光锥可以进入镜头(图3)。摄影师定义客观的孔径的f数。这是定义为焦距的比值,镜头的直径(N = f / D)(图4)。NA值相比,小f数表明大光圈。
:是什么使一个对象的形象有时小,有时比对象?答案是:与给定的焦距是相对的距离,定义了大小!
有一个重要的细节要考虑在谈到图像生成:有两个“关键的点”严格与每一个镜头:重点(一个之前和一个镜头后面)。
下面的例子描述了典型情况下的图像由一个镜头:
1。对象有一个无限距离镜头
在这种情况下平行射线从对象到镜头被假定。这些都是重定向的镜头在飞机后面的焦点并生成一个图像平面上的焦点。
2。对象坐落在一个相对较大的距离(例如100倍焦距)
这种情况产生的形象小(约比对象。一个100th原始物体的大小)。
3所示。对象位于距离的两倍焦距的镜头。
这个位置创建一个对象的图像相同大小的对象本身(翻印比例1:1)。图像被发现在一个位置的两倍焦距镜头从后面的一面。顺便说一下,这是最短的整体距离可以从对象的形象。
4所示。前面的对象位于焦点但两倍焦距范围内。
在这些条件下,生成一个图像更大的比对象。
5。对象位于透镜的焦点。
在这种情况下,一个虚拟的形象,不是一个真正的生成。射线将离开镜头以类似的方式。没有图片可以被发现,除非我们使用另一个光学系统如眼睛,它遵循案例1的条件。
上面的描述和图表已经简化了更容易的理解基本的光学原理。在现实中,几乎所有的成像元素由不止一个的镜头。上面的图画呈现光学元件作为一种理想化的“薄透镜”。探索这些标准情况下的单步成像后,我们将实现这些发现光学仪器分成两个步骤:复合显微镜。
复合显微镜
光学显微镜放大一个物体在两个步骤。在这两个步骤使用光学系统像会聚透镜。这两个组件是用于上述两个情况:
- 第一步是将对象之间的单引号和双焦点。结果是一个放大的实像。这个显微镜透镜(实际上一个光学系统组成的几个镜头)被称为目标。
- 然后第二个镜头是用来接这张图片完全在其前面的焦点。因此我们产生一束平行光,但不是一个真正的形象。这种光学元件称为目镜。人类的眼睛是能够处理这个平行光束并生成一个图像到视网膜。
- 最后,这是一个可以从显微镜:对象可以观察到规模放大细节被肉眼察觉。
实际使用的一个提示:眼睛必须放置在显微镜下一小段距离。技术上来说,眼睛的瞳孔必须位于同一个地方的出射光瞳显微镜。这个出口的学生可以很容易地看到当显微镜照明的光强度增加。这是可见的狭窄的亮点在目镜之上。
正确定位变得尤其重要的与双眼观看时使用双目管。两个目镜之间的距离必须调整准确与眼睛的距离。
我们如何拍摄显微照片?
作为常规输出的光学显微镜是一束平行射线,产生第一个真正的形象。幸运的是,标准的紧凑型数码相机包括镜头(称为目标)作为我们的眼睛。这个镜头可以在很远的距离上,处理对象。摄影师称之为“无穷”的距离。在其他条款:射线从这些对象达到我们以类似的方式。
当放置一个紧凑型相机背后的显微镜的目镜我们能够通过显微镜照片。为了避免挫折感:这种组合的结果是非常有限的。这是因为紧凑型相机没有显微镜的光学设计。几个尺寸(直径,距离)限制了实际应用。因此,专用数码相机设计的特殊条件下光学显微镜可用于不同的应用程序。
