Введение в методы микроскопического исследования - Аппельт Г.
Скачать (прямая ссылка):
ъ я
(2) Аббе вычислил далее, что п- sin « = ;
Ъ — число длин волн, на которое запаздывает первый дифракционный максимум от светового луча, проходящего через оптическую ось (см. главу 1 раздел 1.2); а в приведенной формуле — диаметр разрешаемой микроструктуры;
X — длина волны используемого света.
д
Далее следует (3) п • sin а = —. Величиной Ъ можно пренебречь, так как для первого дифракционного максимума,
о котором здесь идет речь, она равна 1.
X XX
Если А = п • sin х и п • sin х = —, то (4) А = —и (5) а = —.
а 4 ' а 4 ’ л
Это означает следующее.
1. Видимость двух деталей объекта на расстоянии а зависит от длины волны используемого’ света и А объектива и тем лучше, чем меньше длина волны света и чем больше А объектива.
* Половиной угла раскрытия. — Ред.
2. Разрешающая способность объектива возрастает вместе с sin угла х. При сравнении двух объективов, углы х которых равны соответственно 40° и 60°, sin 40° = 0,64 сравнивают с sin 60° = 0,87. Следовательно, разрешающая способность одной системы относится к другой, как 64 к 87, а не как 40 к 60 (см. проспект Цейса Mikro 421/1936).
3. В случае, если показатель преломления л = 1, а это имеет место тогда, когда средой между фронтальной линзой объектива и покровным стеклом является воздух, А лежит между 0 и 1, так как по законам математики величина sin х может лежать только между 0 и 1.
Sin х = 1, если х = 90° и sin х = 0, если х = 0. Величина А может превышать 1 только в том случае, если п больше единицы. Это как раз и имеет место в иммерсионных объективах. В монобромнафталиновых иммерсионных объективах величина А может составлять от 1,25 до 1,60. Однако в обычно употребляемых объективах при наличии воздуха между фронтальной линзой и покровным стеклом, величина А не превышает 0,95, а при гомогенной масляной иммерсии — 1,40.
Яркость изображения прямо пропорциональна апертуре и обратно пропорциональна квадрату увеличения. Тот факт, что при использовании объективов с сильным собственным увеличением изображение оказывается более темным, объясняется тем, что собственное увеличение объективов нарастает пропорционально сильнее, чем А, благодаря чему отношение между увеличением и А изменяетя в неблагоприятную сторону. Сложные объективы с высокой А поглощают относительно больше света, чем объективы с низкой А. Это происходит потому, что вследствие поглощения стеклом света и отражения его многими поверхностями линз, через которые он должен пройти по пути от препарата к глазу, в объективах с высокой А, содержащих большое число линз, потеря света составляет на несколько процентов больше, чем в объективах с низкой А. Правда, в современных объективах поверхности линз зачастую покрывают специальным слоем, уменьшающим отражение, благодаря чему существенно уменьшается потеря света. С этой целью на каждую свободную поверхность стекла наносится тончайший слой состава с низкой преломляющей способностью. Таким путем повыша ется проницаемость объектива и ясность изображения.
1.5. ИЗМЕНЕНИЕ РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ОБЪЕКТИВОВ С ПОМОЩЬЮ КОСОГО ОСВЕЩЕНИЯ
Все наши предыдущие рассуждения относились к случаю падения световых лучей параллельно оптической оси микроскопа. Если же работать с косо падающим светом,
то разрешающая способность микроскопа повышается, а при самом косом освещении, какое только возможно, она становится ровно вдвое больше. Формула (5) из раздела 1.4 главы 1 выглядела
бы тогда так : а — • Мы не
2 А
будем заниматься выводом этой формулы и поверим Эрнсту Аббе.
Границей наклона световыхлучей по отношению к оптической оси — посредством чего достигается удвоение разрешающей способности объектива — следует считать угол, при котором световые лучи еще могут попасть в объектив. Это соответствует приблизительно половине угловой апертуры используемого объектива.
Удвоение разрешающей способности означает, что отдельные структуры в препарате воспринимаются раздельно, даже если расстояние между ними вдвое меньше обычного.
Таким образом, разрешающая способность объективов может быть повышена путем увеличения А, уменьшения длины волны световых лучей (например, при освещении ультрафиолетовыми лучами) и при косом освещении. Однако вследствие волновой природы света разрешение имеет предел, за который нельзя перешагнуть. Формула а = —
2 А
позволяет вычислить наименьший размер структуры, разрешаемой при самом косом освещении.
Рис. 3. Световые лучи при косом освещении. Максимальный угол е почти равен половине апертурного угла. Угол С уже слишком велик. Если бы свет падал под углом С, то возникло бы одностороннее темнопольное освещение.
а — оптическая ось.
А объектива
0,10
0,30
0,60
0,90
1,20
1,40
Наименьшая видимая структура в у при использовании обычного света с средней длиной волны 0,55 /г
