МИКРОСКОПИЯ. 2.06.МИКРОСКОПИЯ.ЛФ. 1. Микроскопия как оптическая система. Ход лучей в микроскопе. Микроскоп
Скачать 52 Kb.
|
1. Микроскопия как оптическая система. Ход лучей в микроскопе. Микроскоп - сложная оптическая система с двумя ступенями увеличения. Предназначен для наблюдения в увеличенном виде близкорасположенных предметов. Первая ступень - ОБЪЕКТИВ - центрическая система из 4-10 линз, предназначенная для непосредственного рассмотрения объекта и формирования промежуточного изображения. Вторая ступень - ОКУЛЯР - система из 2-5 линз, предназначенная для рассмотрения промежуточного изображения. Центрическая система - система линз, оптические центры которых находятся в одной плоскости. Для построения изображения в микроскопе необходимо: объектив и окуляр изобразить в виде тонких собирающих линз; выбрать два луча: первый - через оптический центр линзы, второй - параллельно главной оптической оси; расположить предмет перед главным фокусом объектива; построить промежуточное изображение - оно должно получится за двойным фокусом объектива, а также увеличенным, действительным и обратным (перевернутым вверх ногами). Промежуточное изображение должно располагаться на расстоянии большем, чем фокусное расстояние окуляра; построить окончательное изображение, формируемое окуляром. Оно является увеличенным, мнимым и прямым по отношению к промежуточному изображению. Окончательное изображение будет находится от окуляра на расстоянии наилучшего зрения. Рис.1: l - высота предмета; l1 - высота промежуточного изображения; l 2- окончательное изображение; Δ - длина тубуса (15-20 см); L - расстояние наилучшего зрения (25-30 см) - расстояние, на котором глаз под большим углом зрения может длительно осуществлять зрительную работу. F1 и F2 - фокусные расстояния линз 1 и 2 соответственно. 2. Основные характеристики микроскопа: 1) Увеличение микроскопа (ГМ) - безразмерная величина, равная отношению размера окончательного изображения к размеру предмета. I. ГМ = Гобъектива * Гокуляра Гобъектива = l1/l2; Гокуляра = l2/l1; ГМ = (l1*l2)/(l*l1); Гм = l2/l. II. Гм = (Δ*L)/(f1*f2). Δ- длина тубуса, L - расстояние наилучшего зрения, f1 и f2 - фокусы объектива и окуляра. Увеличения окуляра и объектива гравируются на их оправах. У обычных биологических микроскопов объективы дают увеличение 8, 10, 20, 40 и 90; окуляры имеют увеличение 5, 7, 10 и 20. У исследовательских микроскопов увеличение окуляра 20, объектива - 100. 2) Числовая апертура (A) - она характеризует светособирающую и разрешающую способность микроскопа. Апертура равна произведению показателя преломления среды, находящейся между предметом и объективом, на синус апертурного угла. Апертурный угол (u)- это тот угол, под которым из точки, находящейся в главном корпусе объектива, виден радиус передней линзы объектива. A = n* sin u. n - коэффициент преломления, A - числовая апертура, u - апертурный угол. Средой между предметом и объективом могут быть: воздух(сухой объектив) - n ≈ 1; дистиллированная вода - n = 1,33; глицерин - n = 1,49; кедровое масло - n = 1,55. Каждый объектив предназначен для конкретной среды. Апертурный угол для воздушной среды составляет 0º- 40º, для иммерсионной - 1º-30º. Апертура объектива гравируется его на оправе вместе с увеличением. Наименьшая апертура - 0,2. Наибольшая 1,3 у иммерсионных объективов с увеличением 100. 3) Разрешающая способность( R ) - способность оптической системы давать раздельные изображения двух предельно близко расположенных точек объекта или его структур. Разрешающая способность обратнопропорциональна пределу разрешения. Предел разрешения (d) - минимальное расстояние, на которое две структуры видны раздельно. R = 1/d. Экспериментально установлено, что предел разрешения зависит от длины волны света (Λ - «лямбда») и от числовой апертуры (А) микроскопа: d = Λ/2A => R = 2A/ Λ = (2*n*sin u)/ Λ. Следовательно, для повышения разрешающей способности микроскопа надо использовать коротковолновые излучения и объектив с большой числовой апертурой (иммерсионные среды). 3. Оптическая система глаза. Светопроводящая и световоспринимающая части глаза. Глаз состоит из: 1)склеры - внешней белковой оболочки, 2)роговицы - n = 1,15; толщина ≈ 1 мм, 3)сосудистой оболочки - препятствующей рассеянию света в глазу и служит для защиты светочувствительных элементов, 4)радужной оболочки, 5)зрачка - круглого отверстия в радужной оболочке, с изменением которого изменяется поток проходящего света; 6)хрусталика - природной двояковыпуклой линзы с коэффициентом преломления 1,4. Кольцевая мышца охватывает хрусталик и изменяет кривизну его поверхности; 7)передней камеры - камеры со студенистой массой(n ≈ n ВОДЫ = 1,33); 8)зрительного нерва; 9)сетчатки - состоит из нескольких слоев рецепторных клеток; 10)стекловидного тела - прозрачной студенистой массы, которая занимает объем глаза между хрусталиком и сетчаткой; 11)желтого пятна (место выхода зрительного нерва из глаза). Функции глаза: 1. опорно-механическая; 2. светопреломляющая и светопередающая; 3. светорегулирующая и 4. световоспринимающая. Светопроводящая часть глаза образуется роговицей, хрусталиком, жидкостью передней камеры и стекловидным телом. Главная оптическая ось проходит через центры роговицы, зрачка, хрусталика. Глаз - центрированная оптическая система. Световоспринимающая часть (или рецепторный аппарат) - это сетчатка, в которой находятся светочувствительные зрительные клетки. Направление наибольшей чувствительности определяет зрительная ось. Она проходит через центры роговицы и желтого пятна. В направлении этой оси глаз имеет наилучшую разрешающую способность. Угол между оптической и зрительной осями составляет 5º. Оптическая сила глаза (D)- это алгебраическая сумма сил всех основных преломляющих сред. D = 1/F; [D]=[м -1 = дптр(«диоптрия»)]. В глазу D РОГОВИЦЫ равен 42-43 дптр; D ХРУСТАЛИКА - до 33 дптр; DСТЕКЛОВИДНОГО ТЕЛА - 5 - 6 дптр. Первые две среды подобны собирающим линзам, последняя - рассеивающей. Для построения изображения на сетчатке и анализа связанных с этим явлений пользуются приведенным (редуцированным) глазом. Здесь рассматривается однородная сферическая линза с коэффициентом преломления (n) равным 1,4 и D В ПОКОЕ = 63 дптр, D ПРИ НАПРЯЖЕНИИ = 70 дптр. Построение изображения делается по обычным правилам. Если предмет расположен на расстоянии большем, чем двойное фокусное, то оно получается действительным, уменьшенным и обратным. FГЛАЗА=16,6мм (16-17мм). |