Optiline mikroskoopia – optilise läätse omaduste ja nähtava valguse difraktsiooni selgitus
Alates mikroskoobist on inimesed näinud pisikesi organisme ja rakke, mida pole kunagi varem nähtud. Suurendusklaas on arenenud kõige elementaarsemast üksikobjektiivist keeruka struktuuriga liitmikroskoobiks. Pärast enam kui 100 aastat kestnud pidevat uurimist ja täiustamist on praeguse optilise mikroskoobi struktuur suhteliselt täielik ja eraldusvõime on põhimõtteliselt lähedane teoreetilisele väärtusele. Seetõttu kasutatakse seda laialdaselt meditsiinis, bioloogias, erinevates teadusuuringutes, õpetamises ja tootmisvaldkondades, näiteks materjalides.
1. Optilise läätse omadused
1. Valguse murdumine Homogeenses isotroopses keskkonnas levib valgus kahe punkti vahel sirgjooneliselt. Läbipaistvate erineva tihedusega objektide läbimisel toimub murdumine. See on tingitud asjaolust, et valgus liigub erinevates meediumites erineva kiirusega. Kui valguskiired, mis ei ole läbipaistva objekti pinnaga risti (näiteks õhust), sisenevad läbipaistvasse objekti (näiteks klaasi), muudab valgus selle liideses suunda ja moodustab murdumisnurga normaalsega.
2. Klaasläätse jõudlus Lääts on mikroskoobi optilise süsteemi kõige elementaarsem ja kõige olulisem optiline komponent. Objektiivläätsed, okulaarid ja kondensaatorid koosnevad kõik ühest või mitmest läätsest. Kuju järgi võib need jagada kolme kategooriasse: kumerläätsed, tasapinnalised peeglid ja nõgusläätsed. Kõige sagedamini kasutatavad kombinatsioonid on kumerläätsed ja nõgusläätsed. Kui lame valguskiir läbib kumerläätse, koondub see kokku ja lõikub ühes punktis, mida nimetatakse "fookuseks". Tasapinda, mis läbib fookuspunkti ja on risti optilise teljega, nimetatakse "fokaaltasandiks". Fookuspunkte on kaks, objektiruumi fookuspunkti nimetatakse "objekti fookuspunktiks" ja sealset fookustasandit "objekti fookustasandiks"; vastupidi, pildiruumi fookuspunkti nimetatakse "kujutise fookuspunktiks". Fokaaltasandit punktis nimetatakse "kujutise ruudu fokaaltasandiks". Kui valgus läbib nõgusläätse, moodustab see püstise virtuaalkujutise; kui see läbib kumerläätse, moodustab see ümberpööratud reaalse kujutise. Ekraanile võivad ilmuda tõelised pildid, virtuaalsed aga mitte.
3. Pildistamist mõjutav võtmetegur - aberratsioon Objektiivsetest tingimustest tulenevalt võib iga optiline süsteem moodustada teoreetiliselt ideaalse pildi, kuid erinevate faasierinevuste olemasolu mõjutab pildikvaliteeti.
2. Nähtava valguse difraktsioon
Väike ava optilises instrumendis võrdub väikese ringikujulise auguga, millest valgus läbib. Kuna perifeerse ereda rõnga intensiivsus on suhteliselt madal, on seda üldiselt raske palja silmaga eristada ja tuvastada ning näha on ainult keskne hele laik. Peamine on vähendada valgusallika lainepikkust. Seetõttu kattuvad kahe väikese objektipunkti puhul, mis on üksteisele väga lähedal, vastavad kaks õhulist täppi üksteisega ja isegi kahe objektipunkti kujutisi ei saa eristada. On näha, et optiliste instrumentide eraldusvõime on valguse difraktsiooni tõttu piiratud.
