Os quatro princípios ópticos dos microscópios
1, Refração e índice de refração
A luz se propaga em linha reta entre dois pontos em um meio isotrópico homogêneo. Ao passar por objetos transparentes de diferentes densidades, a refração ocorre devido às diferentes velocidades de propagação da luz em diferentes meios. Quando os raios de luz que não são perpendiculares à superfície de um objeto transparente (como o vidro) são emitidos pelo ar, a direção dos raios de luz muda em sua interface e forma um ângulo de refração com a normal.
2, Desempenho das lentes
As lentes são os componentes ópticos mais básicos que constituem o sistema óptico de um microscópio. Os componentes da objetiva, da ocular e do condensador são todos compostos por uma lente única ou múltipla. De acordo com seus diferentes formatos, podem ser divididas em duas categorias: lentes convexas (lentes positivas) e lentes côncavas (lentes negativas). Quando um feixe de luz paralelo ao eixo óptico se cruza em um ponto através de uma lente convexa, esse ponto é chamado de plano focal, e o plano que passa pela interseção e é perpendicular ao eixo óptico é chamado de plano focal. Existem dois pontos focais, o ponto focal no espaço do objeto é chamado de “ponto focal do objeto” e o plano focal nesse ponto é chamado de “plano focal do objeto”; Pelo contrário, o ponto focal no espaço da imagem é denominado "ponto focal da imagem" e o plano focal nesse ponto é denominado "plano focal da imagem". Depois de passar por uma lente côncava, a luz forma uma imagem virtual vertical, enquanto uma lente convexa forma uma imagem real vertical. Imagens reais podem ser exibidas na tela, enquanto imagens virtuais não.
3, O principal fator que afeta a imagem - aberração
Devido às condições objetivas, nenhum sistema óptico pode gerar imagens teoricamente ideais, e a presença de diversas aberrações afeta a qualidade da imagem. Abaixo está uma breve introdução a várias aberrações.
1. A diferença de cor é uma falha grave na imagem da lente, que ocorre quando várias cores de luz são usadas como fontes de luz e a luz monocromática não produz diferença de cor. A luz branca é composta por sete tipos: vermelha, laranja, amarela, verde, azul, azul e roxa. Os comprimentos de onda de cada tipo de luz são diferentes, portanto o índice de refração ao passar por uma lente também é diferente. Desta forma, um ponto no lado do objeto pode formar uma mancha colorida no lado da imagem. A principal função dos sistemas ópticos é eliminar a aberração cromática.
A diferença de cor geralmente inclui diferença de cor posicional e diferença de cor de ampliação. A diferença de cor posicional faz com que a imagem apresente manchas ou halos quando observada em qualquer posição, tornando a imagem borrada. E a aberração cromática da ampliação faz com que a imagem tenha bordas coloridas.
2. A aberração esférica refere-se à aberração monocromática de pontos no eixo, causada pela superfície esférica da lente. O resultado da aberração esférica é que após a imagem de um ponto, ele não é mais um ponto brilhante, mas um ponto brilhante com bordas intermediárias gradualmente desfocadas, o que afeta a qualidade da imagem.
A correção da aberração esférica é frequentemente conseguida através da utilização de combinações de lentes. Como a aberração esférica das lentes convexas e côncavas é oposta, diferentes materiais das lentes convexas e côncavas podem ser selecionados e colados para eliminá-la. A aberração esférica da lente objetiva no modelo antigo de microscópio não foi completamente corrigida e deve ser combinada com a ocular de compensação correspondente para obter o efeito de correção. A aberração esférica dos novos microscópios em geral é completamente eliminada pelas lentes objetivas.
3. Huixia Huixia pertence à aberração monocromática de pontos fora do eixo. Quando um objeto fora do eixo é fotografado com um feixe de grande abertura, o feixe emitido passa através da lente e não cruza mais em um ponto. A imagem de um ponto de luz formará um ponto semelhante a um cometa, daí o nome "coma".
4. O astigmatismo também é uma aberração monocromática fora do eixo que afeta a clareza. Quando o campo de visão é grande, os pontos do objeto na borda ficam longe do eixo óptico e o feixe se inclina demais, 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, que são combinadas no plano de imagem ideal para formar um ponto elíptico. O astigmatismo é eliminado através de combinações complexas de lentes.
5. Curvatura de campo, também conhecida como "curvatura de campo de imagem". Quando há curvatura de campo na lente, o ponto de intersecção de todo o feixe não coincide com o ponto ideal da imagem. Embora imagens nítidas possam ser obtidas em cada ponto específico, todo o plano da imagem é uma superfície curva. Isso torna difícil ver claramente toda a superfície da imagem durante o exame microscópico, dificultando a observação e a fotografia. Portanto, as lentes objetivas utilizadas para estudar microscópios são geralmente objetivas de campo plano, que já corrigiram a curvatura do campo.
6. Todas as diversas aberrações mencionadas anteriormente, exceto a distorção de campo, afetam a clareza da imagem. A distorção é outro tipo de aberração onde a concentricidade do feixe não é comprometida. Portanto, não afeta a clareza da imagem, mas causa distorção no formato quando comparado ao objeto original.
