Nguyên lý quang học cơ bản của kính hiển vi
(1) Khúc xạ và chiết suất
Ánh sáng truyền theo đường thẳng giữa hai điểm trong môi trường đẳng hướng đều. Khi nó đi qua các vật thể trong suốt có môi trường có mật độ khác nhau sẽ xảy ra hiện tượng khúc xạ. Điều này là do tốc độ truyền ánh sáng khác nhau trong các môi trường khác nhau. Khi các tia sáng không vuông góc với bề mặt của một vật trong suốt mà truyền từ không khí vào một vật trong suốt (chẳng hạn như thủy tinh), tia sáng sẽ đổi hướng tại mặt phân cách của nó và tạo thành một góc khúc xạ với pháp tuyến.
(2) Hiệu suất ống kính
Thấu kính là thành phần quang học cơ bản nhất tạo nên hệ thống quang học của kính hiển vi. Các thành phần như vật kính, thị kính và tụ quang bao gồm một hoặc nhiều thấu kính. Theo hình dạng khác nhau, chúng có thể được chia thành hai loại: thấu kính lồi (thấu kính dương) và thấu kính lõm (thấu kính âm).
Khi một chùm tia sáng song song với trục quang đi qua một thấu kính lồi và cắt nhau tại một điểm thì điểm này được gọi là "tiêu điểm" và mặt phẳng đi qua điểm giao nhau và vuông góc với trục quang được gọi là "mặt phẳng tiêu cự". Có hai tiêu điểm. Tiêu điểm trong không gian không gian đối tượng được gọi là "tiêu điểm không gian đối tượng" và mặt phẳng tiêu điểm ở đó được gọi là "mặt phẳng tiêu điểm không gian đối tượng"; ngược lại, tiêu điểm trong không gian ảnh-không gian được gọi là “tiêu điểm không gian ảnh”. Mặt phẳng tiêu cự tại được gọi là "mặt phẳng tiêu cự vuông của ảnh".
Sau khi ánh sáng đi qua thấu kính lõm sẽ tạo ra ảnh ảo cùng chiều, còn thấu kính lồi cho ảnh thật thẳng đứng. Ảnh thật có thể xuất hiện trên màn nhưng ảnh ảo thì không.
(3) Năm quy luật tạo ảnh của thấu kính lồi
1. Khi vật nằm ở tiêu cự lớn hơn 2 lần về phía vật của thấu kính thì tạo ra ảnh thật ngược chiều trong khoảng tiêu cự gấp đôi về phía vật và nằm ngoài tiêu điểm;
2. Khi vật đặt ở tiêu cự gấp đôi phía vật của thấu kính thì cho ảnh thật ngược chiều cùng kích thước, có tiêu cự gấp đôi phía ảnh;
3. Khi vật nằm trong phạm vi 2 lần tiêu cự của vật của thấu kính nhưng nằm ngoài tiêu điểm thì sẽ cho ảnh thật lớn hơn 2 lần tiêu cự của vật;
4. Khi vật nằm ở tiêu điểm phía vật của thấu kính thì phía ảnh không tạo thành ảnh;
5. Khi vật nằm trong tiêu điểm phía vật của thấu kính thì không có ảnh nào tạo thành ở phía ảnh và một ảnh ảo thẳng đứng phóng to được tạo thành ở cùng phía với phía vật của thấu kính ở một vị trí xa hơn hơn đối tượng.
