Et traditionelt lysmikroskop består af flere dele
Traditionelle optiske mikroskoper er hovedsageligt sammensat af optiske systemer og deres understøttende mekaniske strukturer. De optiske systemer omfatter objektivlinser, okularer og kondensatorlinser, som alle er komplicerede forstørrelsesglas lavet af forskellige optiske briller. Objektivlinsen forstørrer billedet af prøven, og dens forstørrelse M objekt bestemmes af følgende formel: M objekt=Δ∕f' objekt , hvor f' objekt er objektivets brændvidde, og Δ kan forstås som afstanden mellem objektivlinsen og okularet. Okularet forstørrer billedet dannet af objektivlinsen igen og danner et virtuelt billede på 250 mm foran det menneskelige øje til observation. Dette er den mest komfortable observationsposition for de fleste mennesker. Forstørrelsen af okularet M eye=250/f' eye, f' eye er okularets brændvidde. Mikroskopets samlede forstørrelse er produktet af objektivlinsen og okularet, det vil sige M=M objekt*M øje=Δ*250/f' øje *f; objekt. Det kan ses, at reduktion af brændvidden på objektivlinsen og okularet vil øge den totale forstørrelse, som er nøglen til at se bakterier og andre mikroorganismer med et mikroskop, og det er også forskellen på det og almindelige forstørrelsesglas.
Så er det tænkeligt at reducere f' objekt f' mesh uden begrænsning, for at øge forstørrelsen, så vi kan se mere subtile objekter? Svaret er nej! Dette skyldes, at lyset, der bruges til billeddannelse, i det væsentlige er en slags elektromagnetisk bølge, så diffraktions- og interferensfænomener vil uundgåeligt opstå under udbredelsesprocessen, ligesom de krusninger på vandoverfladen, der kan ses i dagligdagen, kan gå rundt, når man støder på forhindringer , og to søjler af vandbølger kan styrke hinanden, når de mødes eller svække det samme. Når lysbølgen, der udsendes fra et punktformet lysende objekt, kommer ind i objektivlinsen, hindrer objektivlinsens ramme udbredelsen af lys, hvilket resulterer i diffraktion og interferens. Der er en række lysringe med svag og gradvist aftagende intensitet. Vi kalder det centrale lyspunkt som den luftige disk. Når to lysudsendende punkter er tæt på en vis afstand, vil de to lyspunkter overlappe hinanden, indtil de ikke kan bekræftes som to lyspletter. Rayleigh foreslog en bedømmelsesstandard, idet han mente, at når afstanden mellem centrene af de to lyspletter er lig med radius af Airy-skiven, kan de to lyspletter skelnes fra hinanden. Efter beregning er afstanden mellem de to lysemitterende punkter på dette tidspunkt e=0.61 入/n.sinA=0.61 I/NA, hvor I er lysets bølgelængde, bølgelængden af lys, der kan modtages af det menneskelige øje, er ca. 0.4-0.7um, og n er brydningsindekset for mediet, hvor det lysemitterende punkt er placeret, såsom i luft, n ≈1, i vand, n≈1,33, og A er halvdelen af åbningsvinklen for det lysemitterende punkt til objektivlinsens ramme, og NA kaldes den numeriske blænde for objektivlinsen. Det kan ses af ovenstående formel, at afstanden mellem to punkter, der kan skelnes af objektivlinsen, er begrænset af lysets bølgelængde og den numeriske blænde. Da bølgelængden af det mest akutte syn af det menneskelige øje er ca. 0.5um, og vinklen A ikke kan overstige 90 grader, er sinA altid mindre end 1. Det maksimale brydningsindeks for de tilgængelige lystransmitterende medium er omkring 1,5, så e-værdien er altid større end 0.2um, som er den mindste grænseafstand, som det optiske mikroskop kan skelne. Forstør billedet gennem et mikroskop, hvis du vil forstørre objektets punktafstand e, der kan opløses af objektivlinsen med en bestemt NA-værdi nok til at blive opløst af det menneskelige øje, skal du bruge Me Greater than eller lig med {{26 }},15 mm, hvor {{30}},15 mm er den eksperimentelle værdi af det menneskelige øje. Minimumsafstanden mellem to mikroobjekter, der kan skelnes 250 mm foran øjnene, så M større end eller lig med (0,15∕0,61 in) NA≈500N.A, for at gøre observationen ikke for besværlig, er det nok at fordoble M, det vil sige 500N. A Mindre end eller lig med M Mindre end eller lig med 1000N.A er et rimeligt udvalg af mikroskopets samlede forstørrelse. Uanset hvor stor den samlede forstørrelse er, er den meningsløs, fordi objektivlinsens numeriske blænde har begrænset den mindste opløselige afstand, og det er umuligt at skelne mere ved at øge forstørrelsen. Små genstande er detaljerede.
Billedkontrast er et andet nøglespørgsmål ved optiske mikroskoper. Den såkaldte kontrast refererer til den sort-hvide kontrast eller farveforskel mellem tilstødende dele på billedoverfladen. Det er svært for det menneskelige øje at bedømme lysstyrkeforskellen under 0.02. er lidt mere følsom. For nogle mikroskopobservationsobjekter, såsom biologiske prøver, er lysstyrkeforskellen mellem detaljerne meget lille, og design- og fremstillingsfejlene i det optiske mikroskopsystem reducerer billedkontrasten yderligere og gør det vanskeligt at skelne. På nuværende tidspunkt kan detaljerne i objektet ikke ses klart, ikke fordi den samlede forstørrelse er for lav, og den numeriske blænde på objektivlinsen er heller ikke for lille, men fordi kontrasten i billedplanet er for lav.
I årenes løb har folk arbejdet hårdt for at forbedre opløsningen og billedkontrasten i mikroskopet. Med den kontinuerlige udvikling af computerteknologi og værktøjer forbedres teorien og metoderne for optisk design også løbende. Sammen med forbedringen af råmaterialets ydeevne, proces og Den kontinuerlige forbedring af detektionsmetoder og innovationen af observationsmetoder har gjort billedkvaliteten af det optiske mikroskop tæt på perfektionen af diffraktionsgrænsen. Folk vil bruge prøvefarvning, mørkt felt, fasekontrast, fluorescens, interferens, polarisering og andre observationsteknikker til at lave det optiske mikroskop. Det kan tilpasse sig forskningen i alle slags prøver. Selvom elektronmikroskoper, ultralydsmikroskoper og andre forstørrende billeddannende instrumenter er kommet ud successivt i de senere år og har overlegen ydeevne i nogle aspekter, er de stadig ikke tilgængelige med hensyn til billighed, bekvemmelighed, intuition og især velegnede til forskning i levende organismer. Rival til lysmikroskopet, som stadig holder jorden solidt. På den anden side, kombineret med laser, computer, ny materialeteknologi og informationsteknologi, forynger det ældgamle optiske mikroskop og viser kraftig vitalitet. Digitalt mikroskop, laser konfokalt scanningsmikroskop, nærfelts scanningsmikroskop, to-foton mikroskop og Der er forskellige nye funktioner eller instrumenter, der kan tilpasse sig forskellige nye miljøforhold, dukker op i en endeløs strøm, hvilket yderligere udvider anvendelsesområdet for optiske mikroskoper. Hvor spændende er de mikroskopiske billeder af klippeformationer, der er uploadet fra Mars-roverne! Vi kan fuldt ud tro, at det optiske mikroskop vil gavne menneskeheden med en opdateret holdning.
