7 модных советов от

7 модных советов от

1. /Медицинская оптика(уч_пос).doc И. И. Мечникова Учебно-научный центр медицинской и биологической физики Кафедра экспериментальной физики медицинская оптика учебное пособие

4. Оптическая микроскопия

4.1.Оптическая схема, увеличение и разрешающая способность биологического микроскопа

Возможность разрешения деталей предмета зависит от размеров его изображения на сетчатке глаза или от угла зрения. Угол зрения можно увеличить, приблизив предмет к глазу, что не всегда представляется возможным. Для увеличения угла зрения используют оптические приборы: телескопы, лупы, микроскопы. Лупой называют оптическую систему, в передней фокальной плоскости которой или в непосредственной близости от нее расположен наблюдаемый предмет. Изображение, даваемое лупой, находится в бесконечности или на удобном для глаза расстоянии. Если изображение в бесконечности, то оно наблюдается глазом без аккомодации. На рис.4.1,а показан ход лучей при использовании лупы (точка N является узловой точкой глаза).

Рис.4.1.Ход лучей при использовании лупы (а) и в оптической системе невооруженного глаза (б).

Угол зрения при этом равен =L/f , где Lвысота предмета, f-фокусное расстояние лупы. На рис.4.1,б приведен ход лучей в оптической системе невооруженного глаза. В этом случае угол зрения равен =L/a0 , где а0 расстояние наилучшего зрения. Увеличение лупы Г=/=a0/f.

Увеличение лупы может быть от 2 до 40. Наиболее распространены лупы с 10-кратным увеличением, что позволяет наблюдать предмет размером до 7.5мкм при остроте зрения 1. Для получения больших увеличений используют микроскоп.

Оптическая схема микроскопа. Микроскоп состоит из объектива и окуляра. Оптическая схема микроскопа приведена на рис.4.2. Главные плоскости и главные точки объектива обозначены и, окуляра - и ; F1 и F2 – передние фокусы объектива и окуляра; F1 и F2 – задние фокусы объектива и окуляра. Изображение АВ предмета АВ, созданное объективом, расположено в передней фокальной плоскости F2 окуляра. В результате этого лучи, попадающие в глаз параллельны друг другу (как и при наблюдении при помощи лупы). Фокусное расстояние такой системы рассчитывается по формуле ,

где f1 и f2фокусные расстояния объектива и окуляра; расстояние F1F2 между задним фокусом объектива и передним фокусом окуляра (оптический интервал), называемое оптической длиной тубуса микроскопа.

Рис.4.2. Оптическая схема микроскопа.

Увеличение микроскопа. Получим формулу для расчета величины увеличения (Г) микроскопа. С этой целью воспользуемся построениями рис.4.2. Из получим соотношение для угла зрения, под которым видно промежуточное изображение :

, (4.1)

где - протяженность промежуточного изображения , даваемого объективом. Вместе с тем, из

. (4.2)

Из получим соотношение для угла зрения, под которым видно изображение, даваемое окуляром микроскопа:

. (4.3)

По определению , (4.4)

где - угол зрения, под которым виден объект невооруженным глазом.

Решая совместно уравнения (4.1-4.4) получим

. (4.5)

Так как , то

. (4.6)

Так как , то

. (4.7)

Из соотношений (4.6) и (4.7) видно, что

. (4.8)

Разрешающая способность микроскопа. Разрешающей способностью называют способность микроскопа давать раздельное изображение мелких деталей предмета. Эта величина обратная пределу разрешения  такому наименьшему расстоянию между двумя точками, когда эти точки различимы. Свет, освещающий объект, падает на линзу микроскопа, претерпев дифракцию на деталях объекта. Таким образом, структура светового пучка зависит от этого объекта. Рассмотрим случай, когда освещение производится параллельным пучком света (дифракция Фраунгофера), а объект имеет простую форму – правильную дифракционную решетку Р1Р1(рис.4.3).

Рис.4.3.К дифракционной теории изображения Аббе.

Период решетки d и является в данном случае характеристикой детали, а разрешающая сила микроскопа определяет возможность различить при помощи микроскопа более или менее мелкую решетку, т.е. минимальное значение d. При этом в фокальной плоскости объектива образуются главные максимумы, угловые расстояния между которыми определяются периодом решетки. Если падающие пучки параллельны, то условие образования главных максимумов имеет вид . На оси микроскопа лежит нулевой максимум А0. Максимумы m-го порядка (А12,…) лежат по направлениям, определяемым из соотношения . Так как все эти дифракционные максимумы соответствуют когерентным лучам, то за фокальной плоскостью объектива эти лучи, встречаясь, интерферируют между собой, давая изображение предмета. Согласно дифракционной теории изображения Аббе, картина, получаемая в фокальной плоскости FF объектива, называется первичным изображением, а картина в плоскости P2P2 изображения предмета  вторичным изображением. Только полная совокупность дифракционных максимумов определит вторичное изображение в полном соответствии с объектом. Однако, входной зрачок объектива (оправа объектива) ограничивает число дифракционных максимумов. Аббе показал, что для соответствия вторичного изображения предмету необходимо, чтобы из первичного изображения проходили, по крайней мере, лучи центрального и одного из первых главных дифракционных максимумов. Чем меньше предмет и его детали d, тем большие углы дифракции он обусловливает и тем шире должно быть отверстие объектива. Отверстие объектива определяется углом 2 между крайними лучами, идущими от объекта, расположенного у фокуса, к краям объектива. Половина этого угла называется апертурой. Чем больше sin по сравнению с тем больше спектров высших порядков участвуют в формировании изображения, т.е. точнее передается наблюдаемый объект.

Обычно при освещении объекта используются не только пучки, идущие вдоль оси, но и пучки, наклонные к ней. В качестве примера на рис.4.4 показана конструкция осветительной системы микроскопа, обеспечивающей наблюдение объекта в сходящихся лучах.

Рис.4.4. Разрез конденсора и объектива микроскопа.

Это улучшает условия разрешения. Если освещенный пучок идет под углом  к оси микроскопа и дифрагирует под углом 0, то условие максимума дифракции при наклонном падении света имеет вид: .

Тогда условие, при котором хотя бы первый дифракционный максимум попадает в объектив примет вид: = U, 0= U т.е. = 0 при m=1.

Тогда условие разрешения примет вид

, откуда

. (4.9)

где: nsinU=A  числовая апертура объектива.

Таким образом, разрешающая способность микроскопа зависит от числовой апертуры объектива и длины волны света. Числовая апертура может быть увеличена при использовании жидкой средыиммерсии, расположенной между объективом и покровным стеклом. В качестве иммерсии используют воду (n=1.33), кедровое масло (n=1.515) и др.

И. И. Мечникова Учебно-научный центр медицинской и биологической физики Кафедра экспериментальной физики медицинская оптика учебное пособие icon Физико-математический институт Кафедра экспериментальной и теоретической физики и астрономии
Украина, 01601, г. Киев, ул. Пирогова 9,ком. 457, т. (044) 239-30-71, email: etfa [email protected] net
И. И. Мечникова Учебно-научный центр медицинской и биологической физики Кафедра экспериментальной физики медицинская оптика учебное пособие icon Тема урока. Зарождение и развитие физики как науки. Роль физического знания в жизни человека и общественном развитии. Методы научного познания
Цель: познакомить учеников с основными вехами в истории развития физики; показать значение физики в общественном развитии и жизни...
И. И. Мечникова Учебно-научный центр медицинской и биологической физики Кафедра экспериментальной физики медицинская оптика учебное пособие icon Биобиблиографический указатель к 70-летию со дня рождения
Заведующий кафедрой общей и экспериментальной физики Украинской инженерно-педагогической академии
И. И. Мечникова Учебно-научный центр медицинской и биологической физики Кафедра экспериментальной физики медицинская оптика учебное пособие icon Изучение физики студентами технических специальностей
Изучение физики как науки о природе позволяет заложить базовые знания и умения для многих специальных курсов, особенно технического...
И. И. Мечникова Учебно-научный центр медицинской и биологической физики Кафедра экспериментальной физики медицинская оптика учебное пособие icon Учебно-методическое пособие для врачей общей практики, урологов, гинекологов, неврологов. Челябинск 2003
Учебно-методическое пособие подготовлено сотрудниками кафедры урологии и андрологии Уральской государственной медицинской академии...
И. И. Мечникова Учебно-научный центр медицинской и биологической физики Кафедра экспериментальной физики медицинская оптика учебное пособие icon Анализ состояния и методического обеспечения преподавания физики и астрономии в 2011-2012 учебном год
Фундаментальный характер физического знания как философии науки и методологии естествознания, теоретической основы современной техники...
И. И. Мечникова Учебно-научный центр медицинской и биологической физики Кафедра экспериментальной физики медицинская оптика учебное пособие icon Анализ состояния и методического обеспечения преподавания физики и астрономии в 2012-2013 учебном год
Этим определяется образовательное и воспитательное значение физики как обязательной учебной дисциплины общеобразовательной школы,...
И. И. Мечникова Учебно-научный центр медицинской и биологической физики Кафедра экспериментальной физики медицинская оптика учебное пособие icon Учебное пособие по курсу: «логистика» г. Симферополь 2005 г. Скоробогатова Т. Н. Логистика: Учебное пособие: 2-е изд
Учебное пособие представляет собой лекции преподавателя тну, кандидата экономических наук Скоробогатовой Т. Н. и содержит основные...
И. И. Мечникова Учебно-научный центр медицинской и биологической физики Кафедра экспериментальной физики медицинская оптика учебное пособие icon Учебное пособие для студентов старших курсов, интернов, клинических ординаторов, врачей "Универсум Паблишинг"
Доцент кафедры фтизиопульмонологии Московской медицинской академии им. И. М. Сеченова И. В. Богадельникова
И. И. Мечникова Учебно-научный центр медицинской и биологической физики Кафедра экспериментальной физики медицинская оптика учебное пособие icon Учебное пособие для направления подготовки 050604 "Энергомашиностроение" по специальностям
В. П. Парафейник – доктор технических наук, ведущий научный сотрудник скб пао "Сумское нпо им. М. В. Фрунзе"
И. И. Мечникова Учебно-научный центр медицинской и биологической физики Кафедра экспериментальной физики медицинская оптика учебное пособие icon Учебное пособие для студентов высших учебных заведений
Рекомендовано ученым советом Сумского государственного университета как учебное пособие
Рельсы для поезда своими руками 666
7 модных советов от 151
Нарисуй
7 модных советов от 348
Сочетание цветов в маникюре фото 2016, таблица
7 модных советов от 55
7 модных советов от 33
7 модных советов от 57
7 модных советов от 2
7 модных советов от 37
7 модных советов от 3

Похожие статьи