Предел разрешения микроскопа это

6.2. Микроскоп

Микроскоп предназначен для наблюдения мелких объектов с большим увеличением и с большей разрешающей способностью, чем дает лупа. Оптическая система микроскопа состоит из двух частей: объектива и окуляра. Объектив микроскопа образует действительное увеличенное обратное изображение предмета в передней фокальной плоскости окуляра. Окуляр действует как лупа и образует мнимое изображение на расстоянии наилучшего видения (рис. 6.4). По отношению ко всему микроскопу рассматриваемый предмет располагается в передней фокальной плоскости.


Рис. 6.4. Оптическая схема микроскопа.

6.2.1. Увеличение микроскопа

Действие микрообъектива характеризуют его линейным увеличением:

где – фокусное расстояние микрообъектива, – расстояние между задним фокусом объектива и передним фокусом окуляра, называемое оптическим интервалом или оптической длиной тубуса.

Изображение, создаваемое объективом микроскопа в передней фокальной плоскости окуляра рассматривается через окуляр, который действует как лупа с видимым увеличением:

Общее увеличение микроскопа определяется как произведение увеличения объектива на увеличение окуляра:

Если известно фокусное расстояние всего микроскопа, то его видимое увеличение можно определить так же, как и у лупы:

Как правило, увеличение современных объективов микроскопов стандартизованное и составляет ряд чисел: 10, 20, 40, 60, 90, 100 крат. Увеличения окуляров тоже имеют вполне определенные значения, например 10, 20, 30 крат. Во всех современных микроскопах имеется комплект объективов и окуляров, которые специально рассчитываются и изготавливаются так, что подходят друг к другу, поэтому их можно комбинировать для получения разных увеличений.

6.2.2. Поле зрения микроскопа

Поле зрения микроскопа зависит от углового поля окуляра , в пределах которого получается изображение достаточно хорошего качества:

При данном угловом поле окуляра линейное поле микроскопа в пространстве предметов тем меньше, чем больше его видимое увеличение.

6.2.3. Диаметр выходного зрачка микроскопа

Диаметр выходного зрачка микроскопа вычисляется следующим образом:

где – передняя апертура микроскопа.

Диаметр выходного зрачка микроскопа обычно немного меньше диаметра зрачка глаза (0.5 – 1 мм).

При наблюдении в микроскоп зрачок глаза нужно совмещать с выходным зрачком микроскопа.

6.2.4. Разрешающая способность микроскопа

Одной из важнейших характеристик микроскопа является его разрешающая способность. Согласно дифракционной теории Аббе, линейный предел разрешения микроскопа, то есть минимальное расстояние между точками предмета, которые изображаются как раздельные, зависит от длины волны и числовой апертуры микроскопа:

Предельно достижимую разрешающую способность оптического микроскопа можно сосчитать, исходя из выражения для апертуры микроскопа (). Если учесть, что максимально возможное значение синуса угла – единичное (), то для средней длины волны можно вычислить разрешающую способность микроскопа: .

Из выражения (6.11) следует, что повысить разрешающую способность микроскопа можно двумя способами: либо увеличивая апертуру объектива, либо уменьшая длину волны света, освещающего препарат.

Для того чтобы увеличить апертуру объектива, пространство между рассматриваемым предметом и объективом заполняется так называемой иммерсионной жидкостью – прозрачным веществом с показателем преломления больше единицы. В качестве такой жидкости используют воду (), кедровое масло (), раствор глицерина и другие вещества. Апертуры иммерсионных объективов большого увеличения достигают величины , тогда предельно достижимая разрешающая способность иммерсионного оптического микроскопа составит .

Применение ультрафиолетовых лучей

Для увеличения разрешающей способности микроскопа вторым способом применяются ультрафиолетовые лучи, длина волны которых меньше, чем у видимых лучей. При этом должна быть использована специальная оптика, прозрачная для ультрафиолетового света. Поскольку человеческий глаз не воспринимает ультрафиолетовое излучение, необходимо либо прибегнуть к средствам, преобразующим невидимое ультрафиолетовое изображение в видимое, либо фотографировать изображение в ультрафиолетовых лучах. При длине волны разрешающая способность микроскопа составит .

Кроме повышения разрешающей способности, у метода наблюдения в ультрафиолетовом свете есть и другие преимущества. Обычно живые объекты прозрачны в видимой области спектра, и поэтому перед наблюдением их предварительно окрашивают. Но некоторые объекты (нуклеиновые кислоты, белки) имеют избирательное поглощение в ультрафиолетовой области спектра, благодаря чему они могут быть «видимы» в ультрафиолетовом свете без окрашивания.

6.2.5. Полезное увеличение микроскопа

Глаз наблюдателя сможет воспринимать две точки как раздельные, если угловое расстояние между ними будет не меньше углового предела разрешения глаза. Для того чтобы глаз наблюдателя мог полностью использовать разрешающую способность микроскопа, необходимо иметь соответствующее видимое увеличение.

Полезное увеличение – это видимое увеличение, при котором глаз наблюдателя будет полностью использовать разрешающую способность микроскопа, то есть разрешающая способность микроскопа будет такая же, как и разрешающая способность глаза.

Если две точки в передней фокальной плоскости микроскопа расположены друг от друга на расстоянии , то угловое расстояние между изображениями этих точек . Из выражений (6.11) и (6.8) можно вывести видимое увеличение микроскопа:

Поскольку обычно диаметр выходного зрачка микроскопа около 0.5 – 1 мм, угловой предел разрешения глаза 2´ – 4´. Если взять среднюю длину волны в видимой области спектра (0.5 мкм), то для полезного увеличения микроскопа можно вывести зависимость:

Микроскоп с видимым увеличением меньше 500А не позволяет различать глазом все тонкости структуры предмета, которые изображаются как раздельные данным объективом (). Использование видимого увеличения больше 1000А нецелесообразно, так как разрешающая способность объектива не позволяет полностью использовать разрешающую способность глаза ().

Предел разрешения микроскопа равен

1. отношению числовой апертуры к длине волны света;

2. отношению половины длины волны света к числовой апертуре;

3. отношению числовой апертуры к половине длины волны света;

4. произведению длины волны, показателя преломления среды, находящейся между предметом и линзой объектива, и синуса половины угловой апертуры;

5. произведению увеличения объектива на увеличение окуляра.

142. Микроскопическое изображение, получаемое при микропроекции и микрофотографии, является:

1. мнимым, увеличенным, перевернутым;

2. действительным, увеличенным, перевернутым;

3. мнимым, увеличенным, прямым;

4. действительным, увеличенным, прямым;

5. действительным, уменьшенным, прямым.

143. Укажите правильные высказывания:

1) Разрешающей способностью оптической системы называют способность давать изображение рассматриваемого предмета.

2) Полезное увеличение микроскопа обратно пропорционально фокусным расстояниям объектива и окуляра.

3) Числовая апертура может быть увеличена с помощью специальной жидкости (иммерсия) в пространстве между объективом и покровным стеклом микроскопа (иммерсия).

144. Укажите правильные высказывания:

1) Разрешающая способность микроскопа определяется фокусными расстояниями объектива и окуляра.

2) Иммерсионные среды увеличивают числовую апертуру, поэтому предел разрешения в иммерсионном микроскопе меньше, чем в обычном «сухом».

3) Для определения цены деления окулярно — винтового микрометра можно использовать любой препарат, размер которого известен, или счетную камеру Горяева.

4) Разрешающая способность микроскопа обусловлена волновыми свойствами света, поэтому выражение для предела разрешения можно получить, учитывая дифракционные явления.

145. Укажите правильные высказывания:

1) Полезное увеличение микроскопа равно отношению угла зрения, под которым видно изображение предмета, к углу зрения, под которым виден предмет.

2) Предел разрешения — это такое наименьшее расстояние между двумя точками предмета, когда эти точки различимы.

3) Ультра микроскопия позволяет обнаруживать частицы, размеры которых лежат за пределами разрешения микроскопа.

4) Для того чтобы глаз не был напряжен, стремятся изображение, создаваемое объективом, расположить как можно ближе к окуляру.

146. Для получения четкого изображения микроскопического объекта в глазу предмет располагают:

1) перед объективом на расстоянии меньше фокусного;

2) в передней фокальной плоскости объектива;

3) между фокусом и двойным фокусом объектива.

Предел разрешения микроскопа светового

Предел разрешения микроскопа светового

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации . academic.ru . 2015 .

Смотреть что такое «Предел разрешения микроскопа светового» в других словарях:

Предел разрешения светового микроскопа — 45. Предел разрешения светового микроскопа D. Auflösungsgrenze des Lichtmikroskops E. Resolution limit of a light microscope F. Limite de résolution du microscope lumineux Минимальное расстояние между двумя элементами объекта, еще различимыми… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ 28489-90: Микроскопы световые. Термины и определения — Терминология ГОСТ 28489 90: Микроскопы световые. Термины и определения оригинал документа: Linear field of a microscope in the object space 43 Определения термина из разных документов: Linear field of a microscope in the object space 3.… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Объектив — обращенная к объекту часть оптической системы или самостоятельная оптическая система, формирующая действительное Изображение оптическое объекта. Это изображение либо рассматривают визуально в Окуляр, либо получают на плоской (реже… … Большая советская энциклопедия

МИКРОСКОП — (от греч. mikros малый и skopeo смотрю), оптический инструмент для изучения малых предметов, недоступных непосредственному рассмотрению невооруженным глазом. Различают простой М., или лупу, и сложный М., или микроскоп в собственном смысле. Лупа… … Большая медицинская энциклопедия

МИКРОСКОП — (от греч. mikros малый и skopeo смотрю), оптич. прибор для получения сильно увеличенных изображений объектов (или деталей их структуры), не видимых невооружённым глазом. Различные типы М. предназначаются для обнаружения л изучения бактерий,… … Физическая энциклопедия

Разрешение (оптика) — У этого термина существуют и другие значения, см. Разрешение. Эту страницу предлагается объединить с … Википедия

Апертура (оптика) — У этого термина существуют и другие значения, см. Апертура. Большая (1) и маленькая (2) апертура. Апертура (лат. apertura отверстие) в оптике характеристика оптического при … Википедия

Предел разрешения светового микроскопа

45. Предел разрешения светового микроскопа

D. Auflösungsgrenze des Lichtmikroskops

E. Resolution limit of a light microscope

F. Limite de résolution du microscope lumineux

Минимальное расстояние между двумя элементами объекта, еще различимыми глазом при наблюдении в световой микроскоп.

Примечание. Предел размещения светового микроскопа определяется по формуле

где d — предел разрешения светового микроскопа, мкм;

λ — длина волны света, мкм

Смотреть что такое «Предел разрешения светового микроскопа» в других словарях:

предел разрешения светового микроскопа — Минимальное расстояние между двумя элементами объекта, еще различимыми глазом при наблюдении в световой микроскоп. Примечание Предел размещения светового микроскопа определяется по формуле где d предел разрешения светового микроскопа, мкм;… … Справочник технического переводчика

Предел разрешения микроскопа светового — 45 Источник: ГОСТ 28489 90: Микроскопы световые. Термины и определения оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Цитология — (от Цито. и . Логия наука о клетке (См. Клетка). Ц. изучает клетки многоклеточных животных, растений, ядерно цитоплазматические комплексы, не расчленённые на клетки (симпласты, синцитии и плазмодии), одноклеточные животные и… … Большая советская энциклопедия

ОБЪЕКТИВ — (от лат. objectus предмет), обращённая к объекту часть оптич. системы или самостоят. оптич. система, формирующая действительное изображение оптическое объекта. Это изображение либо рассматривают в окуляр, либо получают на плоской (реже на… … Физическая энциклопедия

Электронный микроскоп — прибор для наблюдения и фотографирования многократно (до 106 раз) увеличенного изображения объектов, в котором вместо световых лучей используются пучки электронов, ускоренных до больших энергий (30 100 кэв и более) в условиях глубокого… … Большая советская энциклопедия

Предел разрешения микроскопа это

3.9. Дифракционный предел разрешения оптических инструментов

Для практики наиболее интересен случай дифракции света, когда препятствие оставляет открытой лишь малую часть 1-й зоны Френеля. Этот случай реализуется при условии

В фокальной плоскости линзы наблюдается дифракционная картина Фраунгофера. Но, согласно геометрической оптике, в фокусе линзы должно располагаться точечное изображение удаленного точечного предмета. На самом деле изображение точечного предмета оказывается размытым из-за дифракции. В этом проявляется волновая природа света.

Никакая оптическая система не может дать точечного изображения. В случае дифракции Фраунгофера на круглом отверстии диаметра D дифракционное изображение состоит из центрального светлого пятна (диск Эйри), на которое приходится приблизительно 85 % энергии света, и окружающих его светлых и темных колец (рис. 3.9.2). Это дифракционное пятно и принимается за изображение точечного источника. Радиус центрального пятна в фокальной плоскости линзы равен

Если лучи света от удаленного источника падают на линзу непосредственно, то роль экрана, на котором дифрагирует свет, выполняет оправа линзы. В этом случае под D нужно понимать диаметр линзы.

Размер дифракционных изображений очень мал. Например, радиус центрального светлого пятна в фокальной плоскости линзы диаметром D = 5 см с фокусным расстоянием F = 50 см в монохроматическом свете с длиной волны λ = 500 нм приблизительно равен 0,006 мм . Во многих оптических устройствах (фотоаппараты, проекторы и т. д.) дифракционное размытие изображений маскируется значительно более сильными искажениями из-за несовершенства оптики. Но в высокоточных астрономических приборах реализуется дифракционный предел качества изображений. Вследствие дифракционного размытия изображения двух близких точек объекта могут оказаться неотличимы от изображения одной точки. Рассмотрим в качестве примера объектив астрономического телескопа, нацеленного на две близкие звезды, находящиеся на угловом расстоянии ψ друг от друга. Предполагается, что все дефекты и аберрации устранены, и в фокальной плоскости объектива наблюдаются дифракционные изображения звезд (рис. 3.9.3).

На рис. 3.9.3 расстояние Δ l между центрами дифракционных изображений звезд превышает радиус r центрального светлого пятна – в этом случае изображения звезд воспринимаются наблюдателем раздельно и, следовательно, объектив телескопа позволяет разрешить две близкие звезды. При уменьшении углового расстояния ψ между звездами дифракционные изображения могут сильно перекрыться и перестанут отличаться от изображения одиночной звезды. В этом случае объектив телескопа не разрешает близкие звезды. Английский физик Дж. Релей в конце XIX в. предложил условно считать разрешение полным, когда расстояния Δ l между центрами изображений равно (или превышает) радиус r диска Эйри (рис. 3.9.4). Условие Δ l = r называют критерием разрешения Релея . Из этого критерия следует:

Телескоп с диаметром объектива D = 1 м способен разрешать две звезды, находящиеся на угловом расстоянии ψmin = 6,7·10 –7 рад (для λ = 550 нм ).

Космический телескоп Хаббла, выведенный на орбиту в 1990 году, имеет зеркало диаметром D = 2,40 м . Предельное угловое разрешение этого телескопа на длине волны λ = 550 нм равно: ψmin = 2,8·10 –7 рад. На работу космического телескопа не оказывают влияния атмосферные возмущения. Для характеристики объектива телескопа можно ввести величину R , обратную предельному углу ψmin . Эту величину называют разрешающей силой телескопа :

Для увеличения разрешающей способности телескопа следует увеличивать диаметр объектива (либо переходить к более коротким волнам). Все сказанное выше о разрешающей способности телескопа применимо и к невооруженному глазу. Глаз при рассматривании удаленных предметов действует так же, как и объектив телескопа. Роль D играет диаметр зрачка глаза d зр . Полагая d зр = 3 мм , λ = 550 нм , найдем для предельного углового разрешения глаза

Этот результат хорошо согласуется с физиологической оценкой разрешающей способности глаза, выполненной исходя из размеров светочувствительных элементов сетчатки (палочек и колбочек).

Теперь можно сделать один общий вывод: световой пучок с диаметром D и длиной волны λ вследствие волновой природы света испытывает дифракционное уширение. Угловая полуширина φ пучка оказывается порядка λ / D , так что полная ширина d пучка на расстоянии L приблизительно равна

Рис. 3.9.5 качественно показывает, как по мере удаления от препятствия трансформируется пучок света.

Оценки, выполненные на рис. 3.9.5, показывают, что угловое расхождение пучка уменьшается при увеличении его первоначального поперечного размера D . Этот вывод справедлив для волн любой физической природы. Чтобы, например, послать «узкий» пучок лазерного излучения на Луну, нужно сначала его расширить. Это достигается с помощью телескопа: лазерный пучок направляется в окуляр и затем, пройдя через телескоп, выходит из объектива, имея диаметр D (рис. 3.9.6).

Такой расширенный пучок, дойдя до Луны, «засветит» на ее поверхности пятно радиусом где L – расстояние до Луны. Приняв D = 2,5 м (телескоп-рефлектор Крымской обсерватории), λ = 550 нм , L = 4·10 6 м, получим R ≈ 90 м . Если бы на Луну был направлен первоначальный пучок лазерного света, имеющий диаметр порядка 1 см , то он «засветил» бы на Луне пятно, радиус которого оказался бы в 250 раз больше.

Разрешающая способность микроскопа. С помощью микроскопа наблюдают близко расположенные объекты, поэтому его разрешающая способность характеризуется не угловым, а линейным расстоянием между двумя близкими точками, которые еще могут восприниматься раздельно. Наблюдаемый объект располагается вблизи переднего фокуса объектива. Часто пространство перед объективом заполняется специальной прозрачной жидкостью – иммерсией (рис. 3.9.7). В плоскости, геометрически сопряженной объекту, располагается его увеличенное изображение, которое рассматривается глазом через окуляр. Изображение каждой точки оказывается размытым вследствие дифракции света.

Смотрите так же:

  • Налог пенсионный для ооо ООО платит налоги в пенсионный фонд если работников нет? я являюсь директором. Директор это работник и за него нужно платить и отчитываться как за работника. Однако многие этого не делают. Для этого нужно написать письмо в ПФР и ФСС что вы не начисляете взносы директору, либо сдавать […]
  • Перевозки ип налоги хочу открыть ИП (грузоперевозки), что лучше выбрать упрощёнку или вменёнку Вы не можете выбирать. Вменёнка либо обязательна в вашем регионе, либо её применять нельзя вообще Вопрос задан в 2011 году. Это нужно знать наизусть! Регистрация ИП Регистрация ИП производится только по месту […]
  • Как пойти раньше на пенсию Как происходит выход на пенсию и что для этого нужно Выход на пенсию – то, с чем рано или поздно приходится столкнуться как работнику, так и работодателю. Законодательство четко предусматривает полный порядок данной процедуры, которая будет пройдена каждым сотрудником какого-либо […]
  • Изменение размера госпошлины в суд Изменение размера госпошлины в суд Суды придерживаются следующей позиции: Госпошлина рассчитывается от суммы, на которую уменьшается размер алиментов (от цены иска). Пример расчета размера госпошлины в суд при обращении с иском об уменьшении размера алиментов Лицо, уплачивающее алименты […]
  • Уголовный кодекс рф фз УСЫНОВЛЕНИЕ В РОССИИ Интернет-проект Министерства образования и науки РФ Департамент государственной политики в сфере защиты прав детей Уголовный Кодекс Российской Федерации Извлечения 13 июня 1996 года N 63-ФЗ УГОЛОВНЫЙ КОДЕКС РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 24 мая 1996 года 5 июня 1996 […]
  • Электромонтер вахта в москве с проживанием Электромонтер вахта в москве с проживанием Консул Медиа • Москва ДС Эксплуатация • Москва Электромонтер (вахта) Электромонтер СК БРИДЖ • Москва Электрик/ электромонтер Гросс/год: 55 000 руб. Электромонтажник / Электромонтер (линейные объекты) Вакансия "Электромонтер (вахта) " Гросс/год: […]