Література:

1. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. М, 1976, с. 191-194.

2. Ливенцев Н.М. Курс физики, М, 1978, с 263-241.

3. Методична розробка для студентів.

4. Конспект лекцій.

Тема: Визначення чисельної апертури та корисного збільшення мікроскопа.

Мета роботи: Засвоїти методи оцінки дозволяючої здатності та корисного збільшення

мікроскопу.

Прилади та матеріали: Мікроскоп, фольга з отвором d=0,5мм., міліметровий папір,

вказівні стрілки, лінійка.

I Теоретичне обґрунтування роботи.

I.1. Призначення мікроскопа.

Око людини розмежує об'єкти, розміри яких більше 0,1 - 0,2 мм. В медичній практиці часто необхідно вивчати об'єкти (клітина, ії елементи, формені елементи крові і т.п.), розміри яких значно менші. Спостерігання за такими мікрооб'єктами виконується за допомогою мікроскопів, роздільна здатність яких обмежена аберацією лінз оптичної системи та дифракцією світла на деталях препарата, менших за 0,1 мкм. Тому часто, раніш ніж користуватися мікроскопом для вивчення об'єкта, необхідно оцінити його роздільну здатність та корисне збільшення.

І.2. Будова та принцип дії мікроскопа.

Мікроскоп - це центрирована оптична система, яка складається із об'єктива та окуляра, що розташовані на відстані один від одного. Оптична система мікроскопа і хід променів в ньому представлені на мал. 1.

У мікроскопі предмет АВ, розташований на відстані більшій, ніж передній головний фокус об'єктива Об. При цьому, площина проміжного зображення А¹В¹ знаходиться за подвійною фокусною відстанню об'єктива. Окуляр ОК розташований так, щоб ця площина знаходилась на відстані ближче до лінзи, ніж ії передній фокус. Хід променів через об'єктив будуємо за загальними правилами. Хід променів через окуляр і око будуємо аналогічно, як в першому випадку (через об'єктив), розглядаючи зображення А¹В¹ як предмет, розташований перед окуляром. Для цього промені, які утворюють точку В¹ проміжного зображення, треба продовжити до перетину з головною площиною окуляра в точках l і l¹. Через оптичний центр О¹ окуляра проводяться побічні вісі, паралельні цим променям, до перетину в точках m і n з фокальною площиною MN окуляра, яка в цьому випадку співпадає з головною площиною ока.

Промені, які розглядаються, повинні пройти через ці точки, як через фокуси для променів такого ж напрямку.

Аналогічна будова виконується і для знаходження точок перетину цих променів з фокальною площиною ока на перетині їх з фокальною площиною уl знаходиться точка Б''' зображення на сітківці. Точка ''Б'' уявного зображення знайдеться як точка перетину продовження відрізків lm і l'n променів, які роздивляємося.

І.3. Теоретичне обґрунтування методу.

Межою роздільної здатності мікроскопа (або відстань роздільної здатності) зветься найменша відстань між двома точками препарату, при якій їх зображення ще видно окремо.

Із теоретичного курсу відомо, що це відстань

X

Ζ= [1],

де λ - довжина хвилі, що падає на препарат;

n- показник заломлення імерсійного середовища між препаратом і об'єктивом

мікроскопа;

θ- апертурний кут об’єктива мікроскопа, який утворений променями, один з

яких іде вздовж оптичної осі, а другий - із центру препарату до краю отвору

об'єктива.

В приведеному виразі [1] - 2n sinθ=А,

де А - чисельна апертура об'єктива.

При освітленні препарату паралельним пучком світла і при відсутності спеціального інверсійного середовища вираз для межі роздільної здатності має вигляд:

.

Знання чисельної апертури дозволяє правильно підібрати об'єктив для розглядання об'єктів бажаного розміру. Для нормального ока середня відстань найкращого зору дорівнює 25 см., при цьому око розрізняє дві точки, які знаходяться на відстані 0,1мм як окремі, тобто роздільні, якість ока оцінюється як 0,1мм.

Корисне збільшення мікроскопа - це величина, значення якої дозволяє оку розрізняти деталі препарату, величина якого дорівнює роздільної відстані від об'єктива мікроскопа, тобто корисне максимальне збільшення мікроскопа можна одержати із формули:

.

Наприклад, К об'єктива дорівнює 20, числова апертура 0,60 при середній довжині хвилі освітлення λ=0,6 мкм. роздільна здатність буде дорівнювати: .

Корисне збільшення мікроскопа визначається:

.

Тобто до об'єктива з К=20^x необхідно додати окуляр із збільшенням, яке приблизно дорівнює:

.