Mikroskoobi neli optilist põhimõtet
1. Murdumis- ja murdumisnäitaja
Valgus liigub homogeenses isotroopses keskkonnas kahe punkti vahel sirgjooneliselt. Läbipaistvate erineva tihedusega objektide läbimisel toimub murdumine, mis on tingitud valguse erinevast levimiskiirusest erinevates keskkondades. Kui valgus, mis ei ole läbipaistva objekti pinnaga risti, siseneb õhust läbipaistvasse objekti (näiteks klaasi), muudab valgus oma liideses suunda ja moodustab murdumisnurga normaalsega.
2. Objektiivi jõudlus
Objektiivid on kõige elementaarsemad optilised komponendid, mis moodustavad mikroskoobi optilise süsteemi. Sellised komponendid nagu objektiivläätsed, okulaarid ja kondensaatorid koosnevad ühest või mitmest läätsest. Kuju järgi võib need jagada kahte kategooriasse: kumerläätsed (positiivläätsed) ja nõgusläätsed (negatiivläätsed). Kui optilise teljega paralleelne valguskiir läbib kumerläätse ja lõikub punktis, nimetatakse seda punkti "fookuspunktiks" ja ristumispunkti läbivat ja optilise teljega risti olevat tasapinda nimetatakse "fookuspunktiks". lennuk". Fookuspunkte on kaks, objektiruumi fookuspunkti nimetatakse "objekti fookuspunktiks" ja sealset fookustasandit "objekti fookustasandiks"; vastupidi, pildiruumi fookuspunkti nimetatakse "pildi fookuspunktiks". Fokaaltasandit punktis nimetatakse "kujutise ruudu fokaaltasandiks". Pärast seda, kui valgus läbib nõgusläätse, moodustab see püstitatud virtuaalse kujutise, kumer lääts aga püstitatud reaalse kujutise. Ekraanile võivad ilmuda tõelised pildid, kuid mitte virtuaalsed pildid.
3. Pildindust mõjutavad peamised tegurid – aberratsioonid
Objektiivsete tingimuste tõttu ei saa ükski optiline süsteem genereerida teoreetiliselt ideaalset pilti ning erinevate aberratsioonide olemasolu mõjutab pildikvaliteeti. Erinevaid kõrvalekaldeid tutvustatakse lühidalt allpool.
1). Kromaatiline aberratsioon Kromaatiline aberratsioon on objektiivi pildistamise tõsine defekt, mis tekib siis, kui valgusallikana kasutatakse polükromaatilist valgust ja monokromaatiline valgus ei tekita kromaatilist aberratsiooni. Valge valgus koosneb seitsmest erinevast punasest, oranžist, kollasest, rohelisest, tsüaanist, sinisest ja lillast. Erinevate tulede lainepikkused on erinevad, seega on erinev ka murdumisnäitaja läätse läbimisel. Sel viisil võib objekti poolne punkt moodustada pildi poolel värvilaigu. Optilise süsteemi põhiülesanne on akromatiseerida.
Kromaatiline aberratsioon hõlmab üldiselt asendikromaatilist aberratsiooni ja suurenduse kromaatilist aberratsiooni. Positsiooniline kromaatiline aberratsioon muudab pildi uduseks või uduseks mis tahes asendis. Suurenduse kromaatiline aberratsioon muudab pildil värvilised servad.
2). Sfääriline aberratsioon Sfääriline aberratsioon on teljel paikneva punkti monokromaatiline aberratsioon, mis on tingitud läätse sfäärilisest pinnast. Sfäärilise aberratsiooni tulemus on see, et pärast punkti pildistamist ei ole see enam hele laik, vaid hele laik, mille keskel on hele serv, mis järk-järgult häguneb, mis mõjutab pildikvaliteeti.
Sfäärilise aberratsiooni korrigeerimine kõrvaldatakse tavaliselt objektiivide kombineerimisega. Kuna kumer- ja nõgusläätsede sfääriline aberratsioon on vastupidine, saab nende kõrvaldamiseks kokku liimida erinevatest materjalidest kumerad ja nõgusad läätsed. Vana tüüpi mikroskoopide puhul ei korrigeerita objektiivi sfäärilist aberratsiooni täielikult ja korrigeeriva efekti saavutamiseks tuleks see sobitada vastava kompenseeriva okulaariga. Üldiselt kõrvaldab objektiivi objektiiv uute mikroskoopide sfäärilise aberratsiooni täielikult.
3). Kooma Kooma on teljevälise punkti monokromaatiline aberratsioon. Kui teljevälist objekti punkti kujutatakse suure avaga kiirega, siis kiirgavad kiired läbivad objektiivi ega ristu ühes punktis, siis on valguspunkti kujutis koma kujuline, mis on kujundatud nagu komeet, seega nimetatakse seda "kooma aberratsiooniks".
4). Astigmatism on ka teljeväline monokromaatiline aberratsioon, mis mõjutab teravust. Kui vaateväli on suur, on objekti punkt serval optilisest teljest kaugel ja kiir kaldub suuresti, põhjustades pärast objektiivi läbimist astigmatismi. Astigmatism muudab esialgse objekti punkti pärast pildistamist kaheks eraldatud ja risti asetsevaks lühikeseks jooneks ning pärast sünteesi ideaalsel pilditasandil moodustub elliptiline laik. Astigmatism kõrvaldatakse keerukate läätsekombinatsioonide abil.
5). Välja kõverus Välja kõverust tuntakse ka kui "välja kõverust". Kui objektiivil on välja kumerus, ei kattu kogu valgusvihu lõikepunkt ideaalse pildipunktiga. Kuigi igas konkreetses punktis on võimalik saada selge pildipunkt, on kogu pilditasand kumer pind. Nii ei ole peegelvaatlusel kogu pildipind selgelt näha, mistõttu on vaatlemine ja pildistamine raskendatud. Seetõttu on uurimismikroskoopide eesmärkideks üldjuhul plaanieesmärgid, mida on korrigeeritud välja kõveruse suhtes.
6). Moonutused Kõik ülalmainitud aberratsioonid, välja arvatud välja kumerus, mõjutavad pildi teravust. Moonutused on teist tüüpi aberratsioonid, mille puhul ei kahjustata kiire kontsentrilisust. Seetõttu ei mõjutata pildi teravust, kuid pilti võrreldakse algse objektiga, mis põhjustab kuju moonutusi.
