ИММЕРСИЯ
Спасибо нашим инвесторам из казино онлайн
ИММЕРСИЯ (от лат. immersio—погружение), обычное обозначение иммерсионных объективов. Отличие этих объективов состоит в следующем: тот слой воздуха, к-рый при рассматривании препарата находится между покровным стеклом и объективом, заменяется слоем воды или кедрового масла (реже слоем монобромнафталина). В первом случае имеем объектив с водной И., или водно-иммерсионный, во втором—с масляной И., или гомогенный. Иммерсионные объективы обладают значительно большей разрешающей способностью по сравнению с сухими одинакового фокусного расстояния, что совершенно просто объясняется теорией вторичного изображения Аббе (см. Микроскоп), так как числовая апертура их всегда больше. Для большей ясности проследим ход световых лучей на пути от осветителя до фронтальной линзы объектива. Как известно, световой луч при переходе из среды с бблыним показателем в среду с меньшим показателем преломления (если угол падения меньше прямого) отклоняется и тем сильней, чем больше разница в показателях преломления сред. В микроскопе с сухой системой пучок лучей при выходе из верхней линзы осветителя переходит в слой воздуха и отклоняется; затем в толще предметного стекла он принимает направление, параллельное первоначальному, т. е. смещается; пройдя через толщу препарата, при выходе из покровного стекла в воздух он снова отклоняется (а достигнув предельного угла, претерпевает полное внутреннее отражение). При помещении между препаратом и объективом капли воды (показатель преломления 1,33) это отклонение значительно уменьшается, при наличности же слоя кедрового масла отклонения совсем не будет, так как кедровое масло и покровное стекло имеют одинаковый показатель преломления (1,515). Получается однородная в оптическом отношении среда, почему такая система и называется гомогенной (см. рисунок, где слева изо – А &А А 
бражен ход лучей из препарата в сухую систему, посередине в водную И. и справа в гомогенную И.: буква О означает осветитель, Р— предметное стекло, d —покровное стекло, /—объектив). По теории вторичного изображения Аббе свет при прохождении через аппарат дает ряд диффрак-ционных спектров, отклоненных от оси пучка тем сильнее, чем меньше интервал между элементами структуры препарата. Следовательно для пути этих спектров (вторичных максимумов) остается в силе схема приведенных выше • чертежей, и в иммерсионные системы пройдет большее количество спектров, а это и определяет разрешающую способность объектива. То же следует и из анализа формулы числовой
апертуры Ар = п sin а; т. е., увеличивая показатель преломления среды между препаратом и объективом, мы увеличиваем числовое значение апертуры, а следовательно и разрешающую способность объектива. При употреблении иммерсионных объективов с высокой апертурой (гомогенных) для полного использования апертуры и разрешающей способности объектива необходимо пользоваться трехлинзовым конденсором (апертура 1,40) и между его верхней линзой и предметным стеклом помещать слой кедрового масла, чтобы избежать смещения луча параллельно его первоначальному направлению. Первые иммерсионные объективы (водные) ввел Ами-чи (Amici) в 1850 г., а в 1878 г. по указаниям Аббе (АЬЬё) и Стефенсона (Stephen-son) на фабрике К. Цейсса был изготовлен первый объектив с масляной И. Иммерсионные объективы обозначаются обычно длиной их фокусного расстояния, выраженной в долях английского дюйма (7,, Vi2> Vie) или в миллиметрах (3,0; 2,0; 1,5), реже буквами (J, D*, PL); за последнее время фабрика К. Цейсса обозначает все объективы цифрой их собственного увеличения (40, 60, 90).
Источник
4. Иммерсионные системы
Дальнейшим усовершенствованием микроскопа явилось применение иммерсионного объектива. Так называют объектив, у которого пространство между предметом (покровным стеклом препарата) и входной линзой заполняется жидкой средой — иммерсией — с показателем преломления, близким к стеклу, например, глицерином (n = 1,45) или монобромнафталином (n = 1,65). При иммерсионном объективе, во-первых, значительно увеличивается яркость изображения и, во-вторых, повышается разрешающая способность микроскопа.
Рис.2. Ход лучей при использовании иммерсионного объектива
При иммерсии свет от предмета до объектива проходит по оптически однородной среде и не дает потерь на отражение. Это значительно повышает яркость изображения, что имеет существенное значение особенно для микроскопа с большим увеличением. Для микроскопа с увеличением в 400 раз площадь изображения по сравнению с площадью предмета увеличивается в 160 000 раз, во столько же раз уменьшается его яркость по сравнению с яркостью предмета.
В иммерсионном объективе, где между предметом и объективом находится среда с показателем преломления n, длина волны света, проходящего в объектив,n= / n, где— длина волны света в воздухе. Подставляя эти данные в формулу для предела разрешения, получим:
т.е. предел разрешения иммерсионного объектива при наклонном освещении предмета числено равен отношению длины волны света к удвоенному произведению показателя преломления иммерсионной среды на синус апертурного угла объектива.
Величина А = sin( /2) для сухого илиАn = n sin( /2)для иммерсионного объектива называется численной (числовой) апертурой и для сухого объектива обозначается на оправе вместе с увеличением. Поэтому можно сказать, что предел разрешения микроскопа равняется длине волны света, при котором производится наблюдение, деленной на численную апертуру при перпендикулярном падении света на предмет:
или деленной на удвоенную численную апертуру при наклонном освещении:
при иммерсионном объективе Z = / 2n A.
Числовая апертура объектива, характеризуя предел разрешения, позволяет сравнить между собой разрешающую способность различных микроскопов. Последняя тем выше, чет больше апертура.
Максимальный апертурный угол может быть порядка 70 0 , тогда для сухого объектива ему соответствует числовая апертураА= sin70 0 = 0,94; Z 0,30мкм.
Для иммерсионного объектива при n = 1,5
Данные приведены для наклонного падения света на объект и наиболее чувствительной глазу длины волны 0,555 мкм.
5. Полезное увеличение
Таким образом, в оптическом микроскопе разрешаются объекты размером не менее 0,2 — 0,3 мкм. Для того, чтобы эти объекты были различимы также и глазом, увеличение Км микроскопа должно быть не меньше величины, определяемой соотношением пределов разрешенияZглазаи микроскопаZм:Km = Zгл / Zм, подставляя в эту формулу значениеZ, получим
Zглаза(на расстоянии наилучшего зрения) равно от 140 до 280 мкм. Подставляя их, а также= 0,555 мкм в формулу, находим интервал значений полезного увеличения микроскопа:500А 3 / 4 34> Следующая >>>
Источник
Иммерсионные системы
Дальнейшим усовершенствованием микроскопа явилось применение иммерсионного объектива. Так называют объектив, у которого пространство между предметом (покровным стеклом препарата) и входной линзой заполняется жидкой средой — иммерсией — с показателем преломления, близким к стеклу, например, глицерином (n = 1,45) или монобромнафталином (n = 1,65). При иммерсионном объективе, во-первых, значительно увеличивается яркость изображения и, во-вторых, повышается разрешающая способность микроскопа.
Рис.2. Ход лучей при использовании иммерсионного объектива
При иммерсии свет от предмета до объектива проходит по оптически однородной среде и не дает потерь на отражение. Это значительно повышает яркость изображения, что имеет существенное значение особенно для микроскопа с большим увеличением. Для микроскопа с увеличением в 400 раз площадь изображения по сравнению с площадью предмета увеличивается в 160 000 раз, во столько же раз уменьшается его яркость по сравнению с яркостью предмета.
В иммерсионном объективе, где между предметом и объективом находится среда с показателем преломления n, длина волны света, проходящего в объектив, ln= l / n, где l — длина волны света в воздухе. Подставляя эти данные в формулу для предела разрешения, получим:
Z = ln / 2sin(Q /2) = l / 2n sin(Q /2)
т.е. предел разрешения иммерсионного объектива при наклонном освещении предмета числено равен отношению длины волны света к удвоенному произведению показателя преломления иммерсионной среды на синус апертурного угла объектива.
Величина А = sin(Q /2) для сухого или Аn = n sin(Q /2) для иммерсионного объектива называется численной (числовой) апертурой и для сухого объектива обозначается на оправе вместе с увеличением. Поэтому можно сказать, что предел разрешения микроскопа равняется длине волны света, при котором производится наблюдение, деленной на численную апертуру при перпендикулярном падении света на предмет:
или деленной на удвоенную численную апертуру при наклонном освещении:
при иммерсионном объективе Z = l / 2n A.
Числовая апертура объектива, характеризуя предел разрешения, позволяет сравнить между собой разрешающую способность различных микроскопов. Последняя тем выше, чет больше апертура.
Максимальный апертурный угол может быть порядка 70 0 , тогда для сухого объектива ему соответствует числовая апертура А= sin70 0 = 0,94; Z» 0,30 мкм.
Для иммерсионного объектива при n = 1,5
Аn = 1,5 0,94 = 1,4; Z»0,19 мкм.
Данные приведены для наклонного падения света на объект и наиболее чувствительной глазу длины волны 0,555 мкм.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник