mikoskop7

w celu wyeliminowania szkodliwych odbić. Ten sposób powiększania kala aparaturowego nazywa się immersją. Pomiędzy obiektyw i szkiełko wprowadza się ciecz, np. wodę (n = 1,33), glicerynę (/; = 1,45) lub olejek cedrowy (n = 1,51). Obiektyw

Ryc. 304. Obiektyw „suchy” i imntcrsyjny.

immersyjny przedstawiono na rycinie 304 b. Widzimy, że w tym przypadku kąt rozwarcia jest znacznie większy niż w obiektywie „suchym”. Wielkość kąta apertu-rowego ma zasadniczy wpływ nie tylko na jasność obrazu, lecz także na tak zwaną zdolność rozdzielczą mikroskopu.

Zdolność rozdzielcza mikroskopu. Uzyskiwanie coraz znaczniejszych powiększeń nie idzie w parze z dostrzeganiem, coraz mniejszych szczegółów oglądanych przedmiotów. Zjawiska dyfrakcyjne występujące na drobnych elementach preparatu zniekształcają bowiem odwzorowanie. Przedmiot możemy traktować modelowo jako zbiór siatek dyfrakcyjnych oglądanych przez mikroskop.

Z teorii opracowanej przez Abbego w II połowie XIX w. wynika, że odwzorowanie przedmiotu przez obiektyw jest tyra lepsze, im więcej wiązek świetlnych ugiętych na drobnych niejednorodnościach przedmiotu wchodzi do obiektywu. Wiązki tc są zbierane przez soczewkę obiektywu i tworzą w jej płaszczyźnie ogniskowej poszczególne rzędy obrazów dyfrakcyjnych.

Ponieważ kąt rozwarcia obiektywu jest ograniczony, wiec nie wszystkie wiązki ugięte mogą do niego wejść. Aby odwzorowanie było dostatecznie dobre, do obiektywu powinna wejść wiązka rzędu zerowego (centralna) i przynajmniej wiązki rzędu pierwszego. Oznacza to, że kąt rozwartości (aperlurowy) /? obiektywu nie może być mniejszy od kąta a, odpowiadającego wiązce ugiętej I rzędu (ryc. 305).

Aby zebrane w płaszczyźnie ogniskowej obiektywu wiązki ugięte wzmocniły się przez interferencję, musi być spełniony warunek

rf = —    (5.24)

sina

•

gdzie d jest to stała siatki, równa w naszym przypadku odległości dwóch blisko siebie położonych drobnych szczegółów oglądanego przedmiotu, ?. — długość fali świetlnej, a — kąt ugięcia wiązki I rzędu (k = 1).

Wzór (5.24) wyraża jednocześnie warunek, by dwa punkty leżące w odległości wzajemnej d były (zgodnie z teorią Abbego) widziane jako dwa oddzielne punkty. Ponieważ jednak kąt aport u rowy obiektywu p musi być równy lub większy od kata a. ugięcia wiązki I rzędu, więc

d £ r

sin p

(5.25)

Wielkość cl jest najmniejszą odległością dwóch punkt ów, które możemy rozróżnić jako oddzielne. Im mniejsza jest ta odległość, tym większą zdolność rozdzielczą rr.a mikroskop. Miarą zdolności rozdzielczej Z) jest więc

J o /

(5.27)

^ I ^sin^

d ' X

Ze wzoru (5.26) wynika, że immersja zwiększa zdolność rozdzielczą obiektywu, ponieważ powiększa wartość kąta aper tur owego p. Wzór ten ujawnia, że zdolność rozdzielcza rośnie, gdy maleje długość fali użytego światła. i

Wzór (5.26) przybiera dla obiektywów im wersyjnych nieco inną postać. Długość fali światła przechodzącego przez ciecz immersyjną o "współczynniku załamania n maleje w-krotnie w stosunku do długości fali, jaką miało ono w powietrzu. Gdy względny współczynnik załamania cieczy immersyjnej wynosi n, mamy: X

X_c = —a wiec (5.26) przyjmie oostać n

1 _ n-sin/? ~d ~ X

Widzimy więc, żc obiektywy immersyjne zwiększają zdolność rozdzielczą z dwóch powodów: zmniejszają długość fali oraz powiększają kąt aperturowy /?. Iloczyn w-sin P nazywa się aperturą numeryczną A — n-sin p. Związek między zdolnością rozdzielczą D i aperturą A ma zatem postać

£> = - = -1    (5.28)

d X    .    '

Wielkości aperlury obiektywów z immersją są rzędu 1,4 dla kąta rozwartości p rzędu 72° i współczynnika załamania cieczy immersyjnej n = 1.5.

W dotychczasowych rozważaniach zakładaliśmy, że przedmiot jest oświetlony wiązką promieni równoległych do osi optycznej. Najczęściej jednak użycie kondensora powoduje, iż przedmiot jest oświetlony wiązką promieni padających nań skośnie.

W tym przypadku zdolność rozdzielcza mikroskopu wynosi

1 2/rsin/f _ 2A

7“ ⁼T

325