Bốn nguyên tắc quang học của kính hiển vi
1, Khúc xạ và chiết suất
Ánh sáng truyền theo đường thẳng giữa hai điểm trong môi trường đẳng hướng đồng nhất. Khi truyền qua các vật thể trong suốt có mật độ khác nhau, hiện tượng khúc xạ xảy ra 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 (chẳng hạn như thủy tinh) được phát ra từ không khí, hướng của tia sáng sẽ thay đổi tại bề mặt của nó và tạo thành một góc khúc xạ so với pháp tuyến.
2, Hiệu suất của 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 vật kính, thị kính và tụ quang đều được cấu tạo từ 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 ánh sáng song song với trục quang cắt nhau tại một điểm qua thấu kính lồi, điểm này được gọi là mặt phẳng tiêu, và mặt phẳng đi qua giao điểm và vuông góc với trục quang được gọi là mặt phẳng tiêu. Có hai tiêu điểm, tiêu điểm trong không gian vật gọi là “tiêu điểm vật”, và mặt phẳng tiêu cự tại điểm đó gọi là “tiêu điểm vật”; Ngược lại, tiêu điểm trong không gian ảnh được gọi là “tiêu điểm ảnh”, và mặt phẳng tiêu điểm tại điểm đó được gọi là “tiêu điểm ảnh”. Sau khi đi qua thấu kính lõm, ánh sáng tạo ra ảnh ảo thẳng đứng, còn thấu kính lồi cho ảnh thật thẳng đứng. Ảnh thật có thể hiển thị được trên màn, còn ảnh ảo thì không.
3, Yếu tố chính ảnh hưởng đến hình ảnh - quang sai
Do các điều kiện khách quan, không có hệ thống quang học nào có thể tạo ra hình ảnh lý tưởng về mặt lý thuyết và sự hiện diện của nhiều quang sai khác nhau sẽ ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh. Dưới đây là phần giới thiệu ngắn gọn về các quang sai khác nhau.
1. Sự khác biệt về màu sắc là một sai sót nghiêm trọng trong chụp ảnh ống kính, xảy ra khi nhiều màu ánh sáng được sử dụng làm nguồn sáng và ánh sáng đơn sắc không tạo ra sự khác biệt về màu sắc. Ánh sáng trắng gồm có bảy loại: đỏ, cam, vàng, lục, lam, lam và tím. Bước sóng của mỗi loại ánh sáng là khác nhau nên chiết suất khi đi qua thấu kính cũng khác nhau. Bằng cách này, một điểm ở phía đối tượng có thể tạo thành một điểm màu ở phía ảnh. Chức năng chính của hệ thống quang học là loại bỏ quang sai màu.
Sự khác biệt về màu sắc thường bao gồm sự khác biệt về màu sắc ở vị trí và sự khác biệt về màu sắc ở độ phóng đại. Sự chênh lệch màu sắc vị trí khiến hình ảnh có các đốm hoặc quầng sáng khi quan sát ở bất kỳ vị trí nào, khiến hình ảnh bị mờ. Và hiện tượng quang sai màu khi phóng đại khiến hình ảnh có các viền màu.
2. Quang sai hình cầu là hiện tượng quang sai đơn sắc của các điểm trên trục do bề mặt hình cầu của thấu kính gây ra. Kết quả của hiện tượng quang sai cầu là sau khi chụp ảnh một điểm không còn là điểm sáng nữa mà là điểm sáng có cạnh giữa mờ dần, ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh.
Việc hiệu chỉnh quang sai hình cầu thường đạt được bằng cách sử dụng kết hợp thấu kính. Vì quang sai hình cầu của thấu kính lồi và thấu kính lõm là đối lập nhau, nên các vật liệu khác nhau của thấu kính lồi và lõm có thể được chọn và dán lại với nhau để loại bỏ nó. Quang sai hình cầu của vật kính trong kính hiển vi mẫu cũ chưa được hiệu chỉnh hoàn toàn và nó phải được kết hợp với thị kính bù tương ứng để đạt được hiệu quả hiệu chỉnh. Quang sai hình cầu của kính hiển vi mới nói chung được loại bỏ hoàn toàn nhờ vật kính.
3. Huixia Huixia thuộc về quang sai đơn sắc của các điểm ngoài trục. Khi một vật thể lệch trục được chụp ảnh bằng chùm tia có khẩu độ lớn, chùm tia phát ra sẽ đi qua thấu kính và không còn giao nhau tại một điểm. Hình ảnh của một điểm sáng sẽ tạo thành một hình dạng chấm, giống như sao chổi, do đó có tên là "hôn mê".
4. Loạn thị cũng là hiện tượng quang sai đơn sắc ngoài trục ảnh hưởng đến độ rõ nét. Khi trường nhìn lớn, các điểm của vật ở rìa cách xa trục quang và chùm tia nghiêng quá nhiều, gây loạn thị sau khi đi qua thấu kính. Loạn thị làm cho điểm vật thể ban đầu trở thành hai đường ngắn riêng biệt và vuông góc sau khi chụp ảnh, chúng được kết hợp trên mặt phẳng hình ảnh lý tưởng để tạo thành một điểm hình elip. Loạn thị được loại bỏ thông qua sự kết hợp ống kính phức tạp.
5. Độ cong trường ảnh, còn được gọi là "độ cong trường ảnh". Khi có độ cong trường trong thấu kính, điểm giao nhau của toàn bộ chùm tia không trùng với điểm ảnh lý tưởng. Mặc dù có thể thu được hình ảnh rõ ràng tại mỗi điểm cụ thể nhưng toàn bộ mặt phẳng hình ảnh là một bề mặt cong. Điều này gây khó khăn cho việc nhìn rõ toàn bộ bề mặt hình ảnh khi kiểm tra bằng kính hiển vi, gây khó khăn cho việc quan sát và chụp ảnh. Do đó, vật kính được sử dụng để nghiên cứu kính hiển vi nói chung là vật kính trường phẳng, đã điều chỉnh độ cong trường.
6. Các quang sai khác nhau được đề cập trước đó, ngoại trừ hiện tượng méo trường, đều ảnh hưởng đến độ rõ nét của hình ảnh. Biến dạng là một loại quang sai khác trong đó độ đồng tâm của chùm tia không bị ảnh hưởng. Do đó, nó không ảnh hưởng đến độ rõ nét của hình ảnh nhưng gây biến dạng về hình dạng khi so sánh với vật thể ban đầu.
