Előadás №03 felbontás
Anyagok az előadás №2
A koncepció a felbontás és nagyítás
A teljes nagyítás a mikroszkóp határozza meg a termék a növekedés és a szemlencse Mob (vagy projektív) Mok:
Limit hasznosítható nagyítás mikroszkóp korlátozza a legfontosabb jellemzője - felbontás, amely úgy értendő, mint a képesség, hogy kap egy külön, nem-leereszthetőnek kép részleteit a megfigyelt objektum, bizonyos távolságra egymástól.
A minimális távolság, amelynél ezek a tételek láthatók külön, az úgynevezett korlátozó felbontás rasstoyaniemd. képviselő jellemző számérték a felbontása a mikroszkóp. Minél kisebb az érték a d. a több „éles” fordul a készülék, annál több részlet megkülönbözteti a vizsgált szerkezet, annál nagyobb a felbontás, hogy rendelkezik.
Ez akkor hasznos, hogy korlátozza a növekedést a mikroszkóp, amelyben a kép szerkezete van fontos árucikkek lenne közelebb elhelyezni, mint a határérték feloldható távolság dg szem a megfigyelő.
Amennyiben - a felbontás a mikroszkóp alatt.
Ha feltételezzük, = 0,2-0,3 mm, akkor a felbontás a fénymikroszkóp 0,2 mikron növekedése által meghatározott általános képletű (2) lesz a nagysága 1000-1500. Elvileg, és nagyobb növekedést lehet beszerezni, de további részleteket a tárgy nem látható ugyanakkor, mivel a mikroszkóp önmagában nem képes megoldani azokat.
Így, sőt a fő jellemzője a mikroszkóp a felbontóképessége, és annak növekedését a származék a jellemző, a felső határt az szabja meg a felbontás képlet szerint (2).
Ábra. 1. Diffrakciós fényhullám szélén a membrán (a) és miatt intenzitás eloszlása a megvilágított a tárgy képét pont (b) (sematikusan ábrázolva).
A korlátozások a felbontás a mikroszkóp
A korlátozások a felbontás a mikroszkóp miatt a hullám fény természete és az ehhez kapcsolódó jelenség diffrakciós fényhullámok.
Ha a fény útjába hullám akadály, például egy átlátszó képernyő, részben a hullám, elhúzódó akadály már nem érvényes, és egy árnyék. Van azonban egy sajátos jelenség megkerülve akadályok hullám, az úgynevezett diffrakciós. Ennek eredményeként a nyitó élek a eltérést terjedési iránya a fénysugár az eredeti és a hozzá tartozó szögletes nyalábkiterjesztő, ami elkenődött árnyék határa (ábra. 1), és így, hogy a megjelenése közötti eltérés az alany és az árnyéka képet.
A mikroszkóp lencséje nem kap minden fénysugarak érkező tárgy, mint némelyik van vágva, vagy membránok, vagy az objektív. Ez vezet a megjelenése a diffrakciós nyílás széleit. A kép O pont lesz a formájában a kör, amelynek intenzitása csökken a központtól, hogy a szélén, és amely körül váltakozó világos és sötét gyűrűk. Minél kisebb az átmérő a lencse, annál poryavlyaetsya diffrakciós jelenség a széleit a lyuk.
Ábra. 2 diffrakciós mintázatot a membrán (a), és a fény intenzitása elosztó (b) a daru.
A fényenergia a képen pont nem egyenletesen oszlik el. Ez az első alkalom a megoszlása a megvilágítás a diffrakciós gyűrűk vizsgáltuk az angol tudós Airy (1811-1892), valamint a központi kör a diffrakciós folt hívták Airy kört. A legtöbb, a fény energiájának a kép koncentrálódik a Airy kör (körülbelül 84%), és az első két vagy három gyűrűt (ábra. 2).
Kiszámítása megvilágítás eloszlása a diffrakciós gyűrűk csökkenti, hogy meghatározzuk a gyökerek Z Bessel-függvény J1 (α). Az érv a Bessel-függvény ebben az esetben olyan mennyiség arányos az átmérője nyílás
b - átmérője a rekeszizom,
A törvény variációs fényintenzitás I a diffrakciós kép ilyen esetben van leírva, mint
A sugarak a diffrakciós gyűrűk, a mindenkori maximumok és minimumok szekvenciálisan fénysűrűség (intenzitás) úgy számítjuk ki, a képlet
néhány numerikus tényező, kifejező a „optikai egység” kotorgo értékeket az 1. táblázatban megadott.
k - csengetések számát (világos vagy sötét);
a0- kilépési szög a elhajlítottsugárnyaláb a nyílás a képen térben (nyílásszög).
N - törésmutatója
Az értékek az együtthatók kapott számítások az alábbiakban mutatjuk be:
1. táblázat értékek ZK együtthatók
Amint az a fenti adatokat, az együttható az első sötét gyűrű 3.83. Behelyettesítve ezt az értéket (5) egyenletben és csapágy, azt találjuk, hogy a sugár az első sötét gyűrű a diffrakciós minta figyelhető meg fókuszsíkján a lencse,
Így a sugara a központi, legintenzívebb nevű kör Airy kör vagy egy kört az összetévesztés kiszámítani
N - törésmutatója a tér között, a tárgy és a lencse;
M - növekedését a lencse;
Csökkentésével a szög a nyílás vagy a nyílás átmérője, a méret a megjelenő képet egyre inkább eltér az ideális.
A megjelenése egy bögre helyett egy torzított kép pont megegyezik az ideális a tárgy képét lencse formájában a körön
Ezt az értéket tekintik a legnagyobb távolság megengedett az optikai eszköz (ha csak a diffrakciós hiba tekinti itt).
A látható része a spektrum korlátozódik egy keskeny régiójában hullámhosszú 0,4 és 0,8 mikron, így növelve a felbontóképesség (és vele együtt a jótékony növekedése) fénymikroszkóppal révén hajtják végre, az a különleges immerziós folyadék törésmutatója. Nagysága a nyílásszöge a magas minőségű lencsék körülbelül (sinα0 ≈0,9), úgy, hogy a maximális érték eléréséig felbontási távolság megközelítőleg fele a fény hullámhossza használt, T. E. 0,2 mikron.
Alkalmazása ultraibolya sugárzás, amelynek hullámhossza 0,2 + 0,25 mikron, ami körülbelül kétszerese javítsa a felbontóképesség, de ebben az esetben nem volt kapcsolatos nehézségek szükségességét gyártási optikai átlátszó közeli ultraibolya anyagok erős UV abszorpciót az objektum és a fókuszálás a komplexitás.
A rövid röntgensugárzás (λ ~ 0,2 nm) nem lehetséges, mivel a röntgensugarak szinte nem törik, és ezért nincs anyagok előállításához alkalmas optika.
A felbontás az optikai rendszer
Ha a gerendák a pontszerű fényforrás áthalad a tényleges optikai rendszer (a lencse, a lencse és így tovább. P.), An interferencia mintázat van kialakítva formájában a Airy kör a fókuszsíkjában a rendszer. Ha alkalmazzuk hosszabb fényforrás, a gerendák, amikor áthalad az optikai rendszer, minden forrás pont fog egy kört, ami egy komplex interferencia minta a képsíkban a rendszer.
Ábra. 3 A koncepció a felbontás az optikai rendszer:
- helyzet interferencia képek a pont, A és B, feltéve, hogy azok lehetővé teszik;,
- grafikon az intenzitás eloszlása a kép a két fényes pont
Abban az esetben, ha két fényes pont képviseli az optikai rendszer egy nagyon kis távolságra egymástól, szórási diffrakciós adatok átfedhetik, vagy egyesíti egy. Ha egy ilyen komplex képet az optikai rendszer lehetővé teszi, hogy néz a két egymáshoz közeli pontokat külön-külön, akkor azt mondjuk, hogy a pontrendszer „lehetővé teszi”.
Ha a központjai közötti távolság a diffrakciós pontok a kép az A és B szubsztituensek az R (. Ábra a 3a), ezeket a pontokat látható lesz külön, feltéve, hogy amennyiben - a sugara az első minimális (vagy Airy kör).
Korlátozza a minimális távolság két pont között, ahol ezeket a pontokat lehet megfigyelni külön, az úgynevezett felbontás vagy a felbontás határa az optikai rendszert.
Általában, ha értékeli a felbontóképessége használt rendszerek a Rayleigh kritériumot, amely szerint a határesetben, amikor a képeket a két fény foltok láthatók külön kell biztosítani. A központi diffrakciós maximum pontok ebben az esetben egybeesik az első minimum a második pont. Ha pont diffrakciós összeolvad, akkor azt mondják, hogy az ilyen pontrendszer „nem teszi lehetővé.”
A felbontás határozzák meg egyenes vagy szögbeli kiterjedés.
fényképészeti lencsék - a sorok számát (vagy az agyvérzés) per milliméter,
Mikroszkóp lencsék - a mikrométer.
Az elméleti optimális felbontás az optikai rendszer által a Rayleigh kritériumot a lineáris mértékben határozza meg a (8) képletű.
A kapott intenzitás görbe, amikor a két pont lesz két csúcs között és megvilágítás lassulás - minimális (3b ábra.). Ábra. 3b, az ordináta tengelyen a relatív megvilágítási intenzitást jellemző értéket Ε százalékban és az abszcissza - az érvelés a Bessel-függvény, amely leírja a fényeloszlást az elhajlási képe világító pont.
Úgy tartják, hogy a szem érzékeli ezt a minimumot, feltéve, hogy a megvilágítás nem több, mint 80% kapcsolatba a megvilágítás maxima. Ebben az esetben a szem világos különbséget a két maximumot.
Kísérletek igazolják, hogy külön képet a két pont vagy vonal figyelhető meg, és ha egy közelebbi távolságra, mint, feltéve, hogy a minimális fényesség nem több, mint 74% a maximális megvilágítás.