Quatro princípios ópticos do microscópio
1. Refração e índice de refração
A luz viaja em linha reta entre dois pontos em um meio isotrópico homogêneo. Ao passar por objetos transparentes com densidades diferentes, ocorre a refração, causada pelas diferentes velocidades de propagação da luz em diferentes meios. Quando a luz que não é perpendicular à superfície do objeto transparente entra no objeto transparente (como vidro) do ar, a luz muda de direção em sua interface e forma um ângulo de refração com a normal.
2. Desempenho da lente
As lentes são os componentes ópticos mais básicos que compõem o sistema óptico do microscópio. Componentes como lentes objetivas, oculares e condensadores são compostos de lentes únicas ou múltiplas. De acordo com suas formas, podem ser divididas em duas categorias: lentes convexas (lentes positivas) e lentes côncavas (lentes negativas). Quando um feixe de luz paralelo ao eixo óptico passa por uma lente convexa e se cruza em um ponto, esse ponto é chamado de "ponto de foco", e o plano que passa pelo ponto de interseção e perpendicular ao eixo óptico é chamado de "focal avião". Existem dois pontos focais, o ponto focal no espaço do objeto é chamado de "ponto focal do objeto" e o plano focal é chamado de "plano focal do objeto"; inversamente, o ponto focal no espaço da imagem é chamado de "ponto focal da imagem". O plano focal em é chamado de "plano focal quadrado da imagem". Depois que a luz passa por uma lente côncava, ela forma uma imagem virtual erguida, enquanto uma lente convexa forma uma imagem real erguida. Imagens reais podem aparecer na tela, mas imagens virtuais não.
3. Principais Fatores que Afetam a Imagem—Aberrações
Devido às condições objetivas, qualquer sistema óptico não pode gerar uma imagem teoricamente ideal, e a existência de várias aberrações afeta a qualidade da imagem. As várias aberrações são brevemente apresentadas abaixo.
1). Aberração cromática A aberração cromática é um defeito grave da imagem da lente, que ocorre quando a luz policromática é usada como fonte de luz e a luz monocromática não produz aberração cromática. A luz branca é composta por sete tipos de vermelho, laranja, amarelo, verde, ciano, azul e roxo. Os comprimentos de onda de várias luzes são diferentes, portanto, o índice de refração ao passar pela lente também é diferente. Desta forma, um ponto no lado do objeto pode formar um ponto de cor no lado da imagem. A principal função do sistema óptico é acromatizar.
Aberração cromática geralmente inclui aberração cromática de posição e aberração cromática de ampliação. A aberração cromática posicional faz com que a imagem pareça borrada ou borrada em qualquer posição. A aberração cromática da ampliação faz com que a imagem tenha franjas coloridas.
2). Aberração esférica A aberração esférica é a aberração monocromática do ponto no eixo devido à superfície esférica da lente. O resultado da aberração esférica é que depois que um ponto é fotografado, ele não é mais um ponto brilhante, mas um ponto brilhante com uma borda brilhante no meio que gradualmente se desfoca, o que afeta a qualidade da imagem.
A correção da aberração esférica geralmente é eliminada pela combinação de lentes. Como a aberração esférica das lentes convexas e côncavas é oposta, lentes convexas e côncavas de diferentes materiais podem ser coladas para eliminá-las. Para microscópios de tipo antigo, a aberração esférica da lente objetiva não é completamente corrigida e deve ser combinada com a ocular de compensação correspondente para obter o efeito de correção. Geralmente, a aberração esférica de novos microscópios é completamente eliminada pela lente objetiva.
3). Coma Coma é uma aberração monocromática de um ponto fora do eixo. Quando um ponto de objeto fora do eixo é visualizado por um feixe de grande abertura, os feixes emitidos passam pela lente e não se cruzam em um ponto, então a imagem de um ponto de luz terá a forma de uma vírgula, que tem a forma como um cometa, por isso é chamado de "aberração coma".
4). O astigmatismo também é uma aberração monocromática de ponto fora do eixo que afeta a nitidez. Quando o campo de visão é grande, o ponto do objeto na borda fica longe do eixo óptico e o feixe se inclina muito, causando astigmatismo após passar pela lente. O astigmatismo faz com que o ponto do objeto original se torne duas linhas curtas separadas e perpendiculares após a imagem, e após a síntese no plano da imagem ideal, um ponto elíptico é formado. O astigmatismo é eliminado através de combinações complexas de lentes.
5). Curvatura de campo A curvatura de campo também é conhecida como "curvatura de campo". Quando a lente tem curvatura de campo, o ponto de interseção de todo o feixe não coincide com o ponto ideal da imagem. Embora um ponto de imagem claro possa ser obtido em cada ponto específico, todo o plano da imagem é uma superfície curva. Dessa forma, toda a superfície da imagem não pode ser vista claramente durante a inspeção do espelho, o que dificulta a observação e a obtenção de fotos. Portanto, as objetivas dos microscópios de pesquisa são geralmente objetivas planas, que foram corrigidas para a curvatura do campo.
6). Distorção Todos os tipos de aberrações mencionados acima, exceto a curvatura de campo, afetam a nitidez da imagem. A distorção é outro tipo de aberração em que a concentricidade do feixe não é comprometida. Portanto, a nitidez da imagem não é afetada, mas a imagem é comparada com o objeto original, causando distorção na forma.
