徠卡顯微鏡光學顯微鏡的基礎知識
徠卡顯微鏡光學顯微鏡的基礎知識
現在的光學顯微鏡已經在生命科學中的標準工具以及材料科學超過一個半世紀。 為了經濟，有效地使用這個工具，它可以幫助，特別是那些是每個顯微鏡的一部分，必不可少的組成部分很多，了解光學的基礎。
透鏡和反射鏡
光學儀器像顯微鏡，望遠鏡和雙目鏡使用的光學元件，以產生對象的圖像。 用于成像的物體的兩個最常見的元素是會聚透鏡和凹面反射鏡。
圖1-2：聚光用透鏡（左），凹面鏡（右）
鏡頭在光學顯微鏡多見; 因此，我們將集中在基本功能的徠卡顯微鏡下探查鏡頭。 凹面反射鏡被用于成像物鏡在反射望遠鏡。 很多時候，也使用凹面反射鏡進行照明，如在汽車應用中的頭燈。
通過一透鏡成象
在探索如何這樣一個鏡頭的工作原理，關鍵術語和鏡頭的定義，必須澄清。 大家誰曾經（MIS）使用放大鏡的燃燒玻璃已經發現，當太陽指著鏡頭創建一個“熱點”。 這個點被稱為焦點 。 從透鏡中心到該焦點位置的距離被稱為焦距 。
當再現該實驗與不同類型的會聚透鏡，一會發現，焦距主要取決于透鏡的曲率。 實際上，曲率結果在較短的焦距較小的半徑。 另一個事實將被發現：鏡片具有大直徑更“有效的”比用一個較小的一個。 與這個結論我們已經定義了兩個透鏡的最重要的基準數據：焦距和開口（直徑）。
為了簡化該透鏡直徑它一般表示相對于焦距的處理。 在顯微鏡領域此參數為光圈 （又作：數值孔徑NA）。 數值孔徑被定義的NA = n sin α，其中n是填充物和透鏡，和α之間的空間內的介質的折射率為最大的光錐可以進入透鏡（圖3中的半角）。 攝影師通過其f數定義一個物鏡的孔徑。 這被定義為焦距的透鏡（N = f/D）（圖4）的直徑的比值。 而相比之下，NA值，小F數表示一個大的光圈。
圖3：在顯微鏡透鏡孔徑的定義 圖4：光圈攝影鏡頭的定義
還是那句話：什么對象，有時小，有時比大物體的形象，使？ 回答是：對于給定的焦距它是定義大小的相對距離 ！
還有，當談到圖像生成考慮到一個重要的細節：有兩個“關鍵點”，嚴格鏈接到每一個鏡頭：重點（一前一鏡頭后面）。
下面的實施例描述了通過一個透鏡形成的圖像的典型情況：
1.對象具有與透鏡的無窮遠
在這種情況下，從物體到該透鏡的平行光線被假定。 這些被重定向的透鏡，以滿足其后方焦點的平面中，并生成圖像中的焦點的平面中。
圖5：對象在無限遠處
2.該對象位于一個相對較大的距離（焦距例如100次）
這種情況下產生的圖像是比對象（原始對象的大小約為1 100 個 ） 小 。
圖 6：對象為大的距離
3.對象位于一個距離的兩倍焦距透鏡的前面。
此位置創建該對象的一個圖像，該圖像是大小相同的對象本身（再生標度為1：1）。 圖像的位置處兩次從透鏡的后側焦距找到。 順便說一句，這是最短的總距離可以從物體的圖像。
圖7：對象在焦平面上的兩倍
4.物體位于焦點的前面，但焦距兩倍的范圍內。
在這些條件下，圖像生成，它比對象大 。
圖8：單雙焦平面之間的對象
5.對象位于鏡頭的焦點。
在這種情況下，一個虛擬的圖像，而不是真實的，則生成的。 的光線將離開透鏡以平行的方式。 沒有任何圖像，可以發現，除非我們用另一種光學系統，例如我們的眼，它遵循殼體1的條件。
圖9：對象在焦平面
上面的描述和圖已被簡化為基本光學原理容易理解。 在現實中，幾乎所有的攝像元件由一個以上的透鏡。 在上述附圖中提出的光學元件作為一個理想化的“薄鏡片”。 探索單步成像這些標準的情況之后，我們現在將實施這些發現為兩個步驟的光學儀器：復式顯微鏡。
該復合式顯微鏡
在光學顯微鏡放大在兩個步驟中的對象。 在兩個步驟中表現得象聚光透鏡的光學系統被使用。 這兩個部件被用在兩個以上的情況：
第一步驟是將單個和雙焦點之間的對象。 其結果是一個放大的，實像。 這種顯微鏡透鏡（實際上包括幾個透鏡的光學系統）被稱為物鏡。
然后第二透鏡被用來拾取這個圖象剛好在其前面的焦點。 因此，我們產生的光束的平行光，但不是一個真實圖像。 該光學元件被稱為目鏡。 人眼能處理此平行光束，并生成將圖像投影到其視網膜上。
最后，這是可以從一個顯微鏡期望：物鏡可以在放大尺度觀察與細節難以察覺的肉眼。
有淡淡的實際應用：眼睛必須被放在顯微鏡上面的一個很短的距離。 從技術上來說，我們的眼睛的瞳孔已被定位在同一個地方的顯微鏡裝置的出射光瞳。 這種出射光瞳可以當在顯微鏡的照明的光強度增大容易看到。 這是光明的窄點目鏡上方可見。
使用一雙眼觀看時正確定位就顯得尤為重要雙目鏡筒 。 兩個目鏡之間的距離必須被精確地調整，以匹配眼睛的距離。
圖10：復合式顯微鏡，原理圖
我們怎樣才能拍攝顯微圖像？
作為光學顯微鏡的常規輸出的平行光線的光束，一個真正的圖像，首先要制備。 幸運的是，標準的緊湊型數碼相機，包括鏡頭（稱為物鏡）作為我們的眼睛一樣。 此鏡頭可以配合的對象，在很遠的距離。 攝影師把這種距離“無窮大”。 在其他方面：從這些對象光線以平行的方式與我們聯系。
當放置在顯微鏡的目鏡后面的袖珍相機，我們能夠拍攝通過顯微鏡。 為了避免挫折：用該組合獲得的結果是非常有限的。 這是因為緊湊型相機的光學設計沒有考慮到顯微鏡。 幾個尺寸（直徑，間距）限制了實際應用。因此，專用數字照相機而設計用于光學顯微鏡的特殊條件，可用于不同的應用。