Nguyên lý tạo ảnh (hình học) của kính hiển vi quang học
Chỉ khi góc nhìn của một vật đối với mắt người không nhỏ hơn một giá trị nhất định thì mắt thường mới có thể phân biệt được các chi tiết của vật đó. Đại lượng này được gọi là độ phân giải hình ảnh ε. Trong điều kiện tối ưu, tức là khi độ chiếu sáng của vật thể là 50 ~ 70lx và độ tương phản lớn, nó có thể đạt tới 1'. Để quan sát dễ dàng hơn, giá trị này thường được tăng lên 2' và giá trị này được coi là độ phân giải trung bình của thị kính.
Kích thước góc nhìn của vật thể có liên quan đến độ dài của vật thể và khoảng cách từ vật thể đến mắt. Có một công thức y=Lε
Khoảng cách L không thể tạo ra rất nhỏ vì khả năng điều chỉnh của mắt có giới hạn nhất định. Đặc biệt khi mắt làm việc gần đến phạm vi giới hạn của khả năng điều chỉnh thì thị lực sẽ vô cùng mệt mỏi. Đối với tiêu chuẩn (chế độ xem khuôn mặt), khoảng cách xem tối ưu là 250mm (khoảng cách nhìn rõ). Điều này có nghĩa là không cần dụng cụ, mắt có độ phân giải thị giác ε=2' có thể phân biệt rõ ràng các chi tiết của vật thể có kích thước 0,15mm.
Khi quan sát vật có góc nhìn nhỏ hơn 1' phải dùng dụng cụ phóng đại. Kính lúp và kính hiển vi được sử dụng để quan sát các vật thể được đặt gần người quan sát và cần được phóng đại.
(1) Nguyên lý chụp ảnh của kính lúp
Một thấu kính quang học làm bằng thủy tinh hoặc các vật liệu trong suốt khác có bề mặt cong có thể phóng to vật thể thành hình ảnh. Sơ đồ đường quang được thể hiện trên Hình 1. Vật AB nằm trong tiêu điểm phía vật F có kích thước y và được phóng to thành ảnh ảo A'B' có kích thước y'.
Độ phóng đại của kính lúp
Γ=250/f'
Trong đó 250--khoảng cách nhìn rõ, đơn vị là mm
f'--tiêu cự của kính lúp, đơn vị là mm
Tỷ lệ phóng đại đề cập đến tỷ lệ góc nhìn của hình ảnh vật thể được quan sát bằng kính lúp ở khoảng cách 250 mm so với góc nhìn của vật thể được quan sát mà không cần kính lúp.
(2) Nguyên lý tạo ảnh của kính hiển vi
Kính hiển vi và kính lúp đều có vai trò giống nhau là phóng to các vật nhỏ ở gần thành hình ảnh phóng đại để mắt người quan sát. Chỉ là kính hiển vi có thể có độ phóng đại cao hơn kính lúp.
Sơ đồ nguyên lý của một vật thể được chụp ảnh bằng kính hiển vi. Để thuận tiện, hình vẽ cho thấy vật kính L1 và thị kính L2 là một thấu kính đơn. Vật AB nằm phía trước vật kính, khoảng cách từ vật AB đến vật kính lớn hơn tiêu cự của vật kính nhưng nhỏ hơn 2 lần tiêu cự của vật kính. Vì vậy, sau khi đi qua thấu kính vật kính chắc chắn sẽ tạo thành ảnh thật phóng đại ngược A'B'. A'B' nằm ở tiêu điểm vật F2 của thị kính hoặc rất gần F2. Sau đó nó được phóng đại thành ảnh ảo A''B'' qua thị kính để mắt quan sát. Vị trí của ảnh ảo A''B'' phụ thuộc vào khoảng cách giữa F2 và A'B', có thể ở vô cực (khi A'B' nằm trên F2) hoặc ở khoảng cách biểu kiến của người quan sát ( Khi A' B' nằm ở bên phải tiêu điểm F2 trong hình). Thị kính có chức năng giống như một chiếc kính lúp. Điểm khác biệt duy nhất là cái mà mắt nhìn thấy qua thị kính không phải là vật đó mà là ảnh của vật đó đã được phóng đại một lần bởi vật kính.
