奧林巴斯顯微鏡物鏡的圖像形成

在光學顯微鏡下，當光從顯微鏡燈穿過聚光鏡，然后通過樣品（假設試樣的光吸收片），一些光穿過兩個周圍，并通過不受干擾在其路徑中的檢體。 這樣的光稱為直接光或未偏射光。 背景光（通常稱為環繞）繞過試樣也是未偏射光。 另一方面，一些穿過樣品的光的它遇到試樣的部件時偏離。

這樣偏離光（如你將隨之學習，稱為衍射光）被呈現半波長或180度的步驟（更常見的是，異相）與已經通過非偏移直射光。 二分之一波長出來所引起的試樣本身相使該光以引起破壞性干擾與直射光時都在目鏡的膜片到達中間像平面。 目鏡的眼透鏡進一步放大這個圖像，*終投射到視網膜或相機膜。

現在的情況是，直接或未偏射光由物鏡投射并均勻地分布在整個圖象平面上的目鏡的孔徑光闌。 由檢體衍射的光被送到聚焦在同一平面上的圖像的各種局部的地方，如示于圖2; 并且有衍射光導致破壞性的干擾，并且減少了導致或多或少暗區的強度。 明暗的這些模式是什么，我們認識到作為檢體的圖像。 因為我們的眼睛的變化亮度敏感，圖像就變成原來試驗片的或多或少忠實重建。

為了幫助您了解的基本原則，因此建議你試試下面的練習，并為你的“標本”已知結構，對象使用如載物臺微米的緊密排列的暗線或類似的光柵。 要繼續，放在顯微鏡載物臺的精細刻劃光柵，并使用*10倍，然后在40倍物鏡使其焦點。 取下目鏡，在其位，插入一個載物臺望遠鏡，這樣就可以專注于物鏡的后焦面。 如果您關閉聚光鏡孔徑光闌大部分的方式，你會看到光的亮白色中心點是孔徑光闌的圖像。 到右側和中央點離開，你會看到一系列光譜，每個顏色的藍色*靠近中央的現貨和紅色從中央亮點頻譜*遠（部分部分，如圖3 ）。 根據多遠的頻譜是從中央點這些有色光譜的強度減小。

這些光譜接近物鏡的周邊比向中央點的調光器。 這是通過使用三種不同的放大倍數示出在圖3中。 在圖3（b）中，在10倍的物鏡的后焦平面的衍射圖案示出了兩個衍射光譜。 如果從載物臺除去光柵，如圖3（a）中，這些光譜消失，孔徑光闌的只有中央圖像保持。 如果你把后面的光柵光譜重新出現。 需要注意的是彩色光譜之間的空間顯得較暗。 如果檢查光柵與10倍的物鏡，你會看到，只有一對光譜中可以看出，一個中央點，1到右邊的左邊。 如果檢查行以60倍的物鏡光柵（如圖3（D），假設它比你的40倍更高的數值孔徑），你會發現更多的頻譜，以左，右比你能看到的40倍（圖3的（c））在適當位置。

由于有色光譜當光柵被去除消失，則可以假定這是樣品本身是通過影響光通過，由此產生的著色光譜。 此外，如果你關閉了孔徑光闌，你會發現，較高的數值孔徑的物鏡，“抓”更多這樣的彩色光譜比低數值孔徑的物鏡。這兩個語句的理解圖像形成的極端重要性將變得清晰，在隨后的段落。

光的中心光點（聚光鏡孔徑光闌的圖像）代表的直接或未偏射光穿過樣品或周圍不受干擾樣品（示于圖4（b））。 這就是所謂的第0或零級。 上零級的每一側的孔徑孔徑光闌的微弱著色圖像被稱為*，第二，第三，第四，等等分別訂單，通過模擬衍射圖案在圖4中（a）表示，將在被觀察一40倍物鏡的后側焦平面。 所有的“捕獲”的命令表示，在這種情況下，線光柵作為在物鏡的后焦平面可見的衍射圖案。

孔徑光闌的微弱著色衍射圖像是由光偏離或衍射引起的，分布在風扇的形狀，在各線光柵的開口（圖4（b））。 藍色波長的光被衍射以比綠色波長，這是在比紅色波長較小角度較小的角度。

在物鏡的后焦平面，從每個狹縫藍色波長長干涉，以產生每個光譜或命令的衍射圖像的藍色區域; 同樣為紅色和綠色的區域（如圖4（a））。 其中，衍射波長1/2波為每個這些顏色的步驟，海浪消干涉。 因此，光譜或訂單之間的暗區。 在零級的位置，從每個狹縫所有波長建設性地相加; 這將產生明亮的白光看到作為在物鏡的后焦面（圖3和4）的中心的零階。

一行的間隔光柵越接近，越少將被“俘獲”由一個給定的物鏡，如示于圖5中。圖5（a）的捕獲由一個40×物鏡成像的下部中所示的衍射圖案的光譜行光柵中如圖5（b），其中所述狹縫更靠近在一起。 在圖5（c），其物鏡是專注于線光柵（如圖5（b）），并且更光譜由物鏡捕獲的上部。 直接光，并從衍射級的光繼續上，被聚焦的物鏡，到中間像平面處的目鏡的孔徑光闌。 這里的直接和衍射光線干涉，并因此重組到所“看到”的目鏡的眼透鏡，并進一步放大了真實，倒象。 這示于圖6中使用兩種類型的衍射光柵。 在圖6中所示的方格（a）表示在網格的無畸變圖象（即通常的檢體圖像）通過物鏡的全孔徑看去，在從該網格得到的衍射圖案被示為一個錐光圖像將在物鏡的后焦平面可以看出。 同樣地，一六邊形排列格子的無畸變圖象（圖6（c））的產生的一階衍射圖案的相應六角形排列錐光圖像（圖6（D））。

奧林巴斯顯微鏡標本可以被認為是復雜的光柵的細節和各種尺寸的開口。 成像的概念在很大程度上是由阿貝，19世紀德國**的顯微鏡和光學理論家發展。 根據阿貝（他的理論已被廣泛接受，在當前時刻），檢體的細節將得到解決，如果物鏡“捕捉”的光的和至少所述*順序太0次; 或任何兩個數量級。 衍射級是獲準進入物鏡的數量越多，越準確的圖像將代表原始對象。

此外，如果高的折射率比空氣（如浸油）的培養基中使用的空間中的物鏡的前透鏡和蓋玻片頂部之間（如圖7（A））的，角度衍射訂單減少，衍射光的球迷被壓縮。 這樣一來，一個油浸物鏡可以“捕獲”更多的衍射訂單和產生更好的分辨率比干燥的物鏡（圖7（b））。

此外，由于藍色光被衍射以比任一綠色光或紅色光的較小角度，一個給定的孔徑的透鏡可以捕捉的光的更多的訂單時的光為藍色。 這兩個原則解釋經典的瑞利判據經常被引用的解析：

其中 d是兩個相鄰的粒子（仍然允許顆粒被感知為獨立）之間的空間中，λ是波長，NA是物鏡的數值孔徑。

考上物鏡較高衍射級的數量越多，可被清楚地分離試樣的細節的較小的（解決）。 因此，對于這樣的標本高數值孔徑的值。 同樣，較短的可見光的使用的波長，更好的分辨率。 這些想法解釋為什么高數值孔徑，復消色差透鏡可以單獨在藍光非常小的細節。(奧林巴斯顯微鏡)

如果是通過將一個遮光光闌在物鏡的后方來阻擋*外側衍射級，則可以減少光柵，或任何其他的詳細對象的線條的分辨率，或“破壞”的決議共使得樣品將不可見。 因此，平時注意不要關閉建議的2 / 3-4 / 5的物鏡的孔徑光闌下聚光鏡孔徑光闌。

物鏡失敗“抓手”的任何的衍射級的結果在一個未解決的圖像（如圖8的（a））。 因為，在具有非常微小的細節試樣，衍射風扇散布在一個非常大的角度，高數值孔徑物鏡是需要“捕獲”它們。 同樣地，由于衍射風扇被壓縮在浸油或水，設計用于這種用途的物鏡可以給比干物鏡更好的分辨率。 從變化的分辨率的物鏡獲得的衍射圖案，因為沒有由物鏡捕獲更高衍射級示出在圖8的左側，如圖8沒有分辨率的圖像。 在圖8的（b）和（c）的方式顯示，越來越多的衍射級指示更好的分辨率的標本作為訂單被通過物鏡抓起。

如果備用衍射級不被改變（仍假定光柵作為我們的樣品），在光柵的行數會出現加倍（寄生分辨率）。 重要的要注意的是，在物鏡的后孔引入的動作可以具有在產生的*終圖像顯著效果。

對于在一個樣品（而不是光柵）的小細節，物鏡項物鏡直接和衍射光到在被稱為艾里磁盤（如圖9）小，圓形衍射圓盤的形式目鏡光闌的像面。 高數值孔徑的物鏡“捕獲”更多的衍射級的生產更小尺寸磁盤比低數值孔徑的物鏡。 在圖9中，艾里斑的大小示出從圖9（a）至圖9（C）的穩定下降。 在圖9中的磁盤大小（a）和（b）在較低的數值孔徑物鏡的生產，而非常尖銳的艾里斑在圖9的（c）是由非常高的數值孔徑的一個物鏡制備。

在目鏡膈肌水平產生的圖像實際上是你所認為的光明與黑暗的艾里磁盤的馬賽克。 其中，兩個磁盤過于靠近在一起，使得它們的中心的黑點重疊很大，由這些重疊磁盤表示的兩個細節都沒有解決或分離并因此顯示為一個（圖10中（a）所示）。

其基本原理是，直接和衍射光（或直接或衍射光的操縱）的組合在圖像形成至關重要。 關鍵的地方，例如操作是物鏡的后焦面和臺下聚光鏡的前焦平面。 這一原則是至關重要的大多數在光學顯微鏡對比度改進方法; 它是特別重要的，在高倍率的小細節關閉在尺寸上的光的波長。 阿貝在開發這些概念來解釋成像吸收或所謂的幅度標本的先驅。 在1930年，Frits Zernike（弗里茨澤尼克），荷蘭物理學家，擴展了這些原則時，他設計并解釋相差顯微鏡。