Um microscópio de luz tradicional consiste em várias partes
Os microscópios ópticos tradicionais são compostos principalmente por sistemas ópticos e suas estruturas mecânicas de suporte. Os sistemas ópticos incluem lentes objetivas, oculares e lentes condensadoras, todas lupas complicadas feitas de vários vidros ópticos. A lente objetiva amplia a imagem da amostra, e sua ampliação M objeto é determinada pela seguinte fórmula: M objeto=Δ∕f' objeto , onde f' objeto é a distância focal da lente objetiva, e Δ pode ser entendido como a distância entre a lente objetiva e a ocular. A ocular amplia novamente a imagem formada pela lente objetiva e forma uma imagem virtual a 250 mm à frente do olho humano para observação. Esta é a posição de observação mais confortável para a maioria das pessoas. A ampliação da ocular M eye=250/f' eye, f' eye é a distância focal da ocular. A ampliação total do microscópio é o produto da lente objetiva e da ocular, ou seja, M=M objeto*M olho=Δ*250/f' olho *f; objeto. Pode-se ver que a redução da distância focal da lente objetiva e da ocular aumentará a ampliação total, que é a chave para ver bactérias e outros microorganismos com um microscópio, e também é a diferença entre ele e as lupas comuns.
Então, é concebível reduzir o f' objeto f' malha sem limite, de modo a aumentar a ampliação, para que possamos ver objetos mais sutis? A resposta é não! Isso ocorre porque a luz usada para a geração de imagens é essencialmente um tipo de onda eletromagnética, então fenômenos de difração e interferência inevitavelmente ocorrerão durante o processo de propagação, assim como as ondulações na superfície da água que podem ser vistas na vida cotidiana podem contornar ao encontrar obstáculos , e duas colunas de ondas de água podem se fortalecer quando se encontram ou se enfraquecem. Quando a onda de luz emitida por um objeto luminoso em forma de ponto entra na lente objetiva, o quadro da lente objetiva dificulta a propagação da luz, resultando em difração e interferência. Há uma série de anéis de luz com intensidade fraca e gradualmente enfraquecida. Chamamos o ponto brilhante central de disco de Airy. Quando dois pontos emissores de luz estão próximos a uma certa distância, os dois pontos de luz se sobrepõem até que não possam ser confirmados como dois pontos de luz. Rayleigh propôs um padrão de julgamento, pensando que quando a distância entre os centros dos dois pontos de luz é igual ao raio do disco de Airy, os dois pontos de luz podem ser distinguidos. Após o cálculo, a distância entre os dois pontos emissores de luz neste momento é e=0.61 入/n.sinA=0.61 I/NA, onde I é o comprimento de onda da luz, o comprimento de onda de luz que pode ser recebida pelo olho humano é de cerca de 0.4-0.7um, e n é o índice de refração do meio onde o ponto emissor de luz está localizado, como no ar, n ≈1, na água, n≈1,33, e A é a metade do ângulo de abertura do ponto emissor de luz para o quadro da lente objetiva, e NA é chamado de abertura numérica da lente objetiva. Pode ser visto na fórmula acima que a distância entre dois pontos que podem ser distinguidos pela lente objetiva é limitada pelo comprimento de onda da luz e pela abertura numérica. Como o comprimento de onda da visão mais aguda do olho humano é de cerca de 0,5um, e o ângulo A não pode exceder 90 graus, sinA é sempre menor que 1. O índice de refração máximo do disponível meio de transmissão de luz é de cerca de 1,5, portanto, o valor e é sempre maior que 0,2um, que é a distância limite mínima que o microscópio óptico pode distinguir. Ampliar a imagem através de um microscópio, se você quiser ampliar a distância do ponto do objeto e que pode ser resolvido pela lente objetiva com um certo valor NA suficiente para ser resolvido pelo olho humano, você precisa de Me Maior que ou igual a {{26 }}.15mm, onde {{30}}.15mm é o valor experimental do olho humano A distância mínima entre dois micro-objetos que podem ser distinguidos a 250mm na frente dos olhos, então M Maior que ou igual a (0.15∕0.61 in) NA≈500N.A, para não tornar a observação muito trabalhosa, basta dobrar o M, ou seja, 500N. A Menor ou igual a M Menor ou igual a 1000N.A é uma faixa de seleção razoável da ampliação total do microscópio. Não importa quão grande seja a ampliação total, ela não tem sentido, porque a abertura numérica da lente objetiva limitou a distância mínima resolúvel e é impossível distinguir mais aumentando a ampliação. Pequenos objetos são detalhados.
O contraste da imagem é outra questão fundamental dos microscópios ópticos. O chamado contraste refere-se ao contraste em preto e branco ou diferença de cor entre partes adjacentes na superfície da imagem. É difícil para o olho humano julgar a diferença de brilho abaixo de 0.02. é um pouco mais sensível. Para alguns objetos de observação do microscópio, como espécimes biológicos, a diferença de brilho entre os detalhes é muito pequena e os erros de design e fabricação do sistema óptico do microscópio reduzem ainda mais o contraste da imagem e dificultam a distinção. Neste momento, os detalhes do objeto não podem ser vistos com clareza, não porque a ampliação total seja muito baixa, nem a abertura numérica da lente objetiva muito pequena, mas porque o contraste do plano da imagem é muito baixo.
Ao longo dos anos, as pessoas trabalharam duro para melhorar a resolução e o contraste de imagem do microscópio. Com o avanço contínuo da tecnologia e ferramentas de computador, a teoria e os métodos de design óptico também são continuamente aprimorados. Juntamente com a melhoria do desempenho da matéria-prima, processo e A melhoria contínua dos métodos de detecção e a inovação dos métodos de observação tornaram a qualidade de imagem do microscópio óptico próxima à perfeição do limite de difração. As pessoas usarão coloração de espécimes, campo escuro, contraste de fase, fluorescência, interferência, polarização e outras técnicas de observação para fazer o microscópio óptico que pode se adaptar à pesquisa de todos os tipos de espécimes. Embora os microscópios eletrônicos, microscópios ultrassônicos e outros instrumentos de ampliação de imagens tenham surgido sucessivamente nos últimos anos e tenham desempenho superior em alguns aspectos, eles ainda não estão disponíveis em termos de baixo custo, conveniência, intuição e especialmente adequados para pesquisas sobre organismos vivos. Rival do microscópio de luz, que ainda se mantém firme. Por outro lado, combinado com laser, computador, tecnologia de novos materiais e tecnologia da informação, o antigo microscópio óptico está rejuvenescendo e mostrando vigorosa vitalidade. Microscópio digital, microscópio de varredura confocal a laser, microscópio de varredura de campo próximo, microscópio de dois fótons e Existem várias novas funções ou instrumentos que podem se adaptar a várias novas condições ambientais surgem em um fluxo interminável, o que expande ainda mais o campo de aplicação dos microscópios ópticos. Quão emocionantes são as imagens microscópicas de formações rochosas enviadas pelos rovers de Marte! Podemos acreditar plenamente que o microscópio óptico beneficiará a humanidade com uma atitude atualizada.
