2.3. Аберрации оптической системы микроскопа

Каждая система линз искажает изображаемый объект в большей или меньшей степени. Это явление называется аберрациями оптической системы. Аберрации оптических систем приводят к тому, что точки объекта изображаются в виде более или менее размытых пятен, конту­ры изображения становятся нечеткими. Одновременно снижается разре­шающая способность.

Изображение, создаваемое идеальной оптической системой, будет правильным, т.е. геометрически подобным объекту, если используются параксиальные (узкие приосевые) лучи и монохроматический свет. Од­нако, в микроскопе используют широкие пучки света сложного спект­рального состава (белый свет), что приводит к появлению аберраций. Наиболее типичные аберрации в микроскопе - сферическая и хроматическая (рис.4, а, б). Умень-шить аберрации можно, используя монохроматический свет.

Рис. 4 Аберрации оптической системы (а, б) и их исправление (в, г): а, в - сферическая аберрация; б, г - хроматическая аберрация

Человече­ский глаз обладает неодинаковой чувствительностью к различным цветам спектра: наиболее чувствителен он к желто-зеленым цветам. Поэтому приме­нение желто-зеленого светофильтра, отфильтровываю-щего другие составляю­щие белого света, позволяет более четко наблюдать особенности структуры. Аберрации могут быть также уменьшены путем испо-льзования комбинации собирательных и рассеивающих линз, а также подбо-ром различных сортов стекла для линз, например, применением плавикового шпата (флюорита) (рис. 4, в, г). Уменьшение аберраций в микроскопе облегче-но тем, что его оптическая система состоит из двух частей - объектива и оку-ляра, которые работают в разных условиях. От рассматриваемого объекта к объективу свет поступает широкими пучками. Объектив должен дать пра­виль-

ное изображение весьма малой части плоскости объекта. Поэтому объектив должен быть исправлен в отношении продольной хроматичес­кой аберрации и в отношении сферической аберрации для всего широ­кого пучка. В окуляр изображение поступает при помощи узких пучков света, среди которых могут быть и косые. Поэтому в окуляре необходимо исправить только аберрацию внеосевых пучков.

2.4. Объективы и окуляры

Объективы. В зависимости от степени коррекции различают объективы ахрома­тические (ахроматы) и апохроматические (апохроматы). Это - сложные двойные и тройные линзы.

У ахроматов исправлены сферическая аберрация в отношении желто-зеленого цвета и хроматическая аберрация желто-зеленой и красной частей спектра. Ахроматы применяют в основном для визуальных наблюдений при малых и средних увеличениях. Для улучшения качества изображения мелких деталей структуры объективом-ахроматом выгодно использовать желто-зеленый светофильтр. При исследовании в поляризованном свете также следует использовать объективы-ахроматы, т.к. их оптическая система в меньшей степени вызывает изменения в поляризованных лу­чах.

Апохроматы отличаются более высокой степенью коррекции: хрома­тическая аберрация исправлена для всей видимой части спектра све­товых лучей. Сферическая аберрация исправлена для зеленых, синих и фиолетовых лучей, т.е. наиболее важных при фотографировании. Апохроматы применяют для исследований при больших увеличениях. В объ­ективах, дающих большое увеличение, линза имеет полушаровую форму. Такие объективы называются апланатами. Апохроматы являются однов­ременно апланатами. Однако, они дают не вполне плоское изображе­ние, что не позволяет получить одинаковую резкость в центре и по краям изображения. Это нежелательно при визуальном наблюдении и недопустимо при фотографировании. Поэтому при визуальной работе с апохроматами следует применять специальные компенсационные окуляры, частично, исправляющие этот недостаток, а при фотографирова-

нии - проекционные окуляры.

Окуляры. В металлографических микроскопах применяются окуляры трех ти­пов: обычные (окуляры Гюйенса), компенсационные и проекционные.

Окуляр Гюйенса имеет наиболее простую конструкцию; его применяют для работы с ахроматическими объективами при небольших увеличени­ях.

Компенсационные окуляры имеют более сложную оптическую систе­му, позволяющую исправлять хроматическую аберрацию. Их применяют с объективами-апохроматами в основном при работе с высокими увеличе­ниями. Хорошее качество изображения они дают и с высокоапертурными объективами-ахроматами.

Проекционные окуляры (гомали) применяют при фотографировании. С объективами-апохроматами эти окуляры дают плоское изображение высокого качества. Их можно применять и с объ­ективами-ахроматами при фотографировании с небольшими увеличения­ми.