光学顕微鏡 - 光学レンズの特性と可視光回折の説明
顕微鏡の登場以来、人々はこれまで見たことのない小さな生物や細胞を見るようになりました。 拡大鏡は最も基本的な単レンズから、複雑な構造をもつ複合顕微鏡へと発展してきました。 100年以上の継続的な研究と改良を経て、現在の光学顕微鏡の構造は比較的完成されており、分解能は基本的に理論値に近いものになっています。 そのため、医学、生物学、各種科学研究、教育、教材などの生産分野で広く使用されています。
1. 光学レンズの特徴
1. 光の屈折 均質な等方性媒質中、光は 2 点間を直線で伝播します。 異なる密度の透明なオブジェクトを通過すると、屈折が発生します。 これは、光が媒体ごとに異なる速度で伝わるという事実によるものです。 透明な物体の表面に垂直でない光線 (空気など) が透明な物体 (ガラスなど) に入射すると、光はその界面で方向を変え、法線との屈折角を形成します。
2. ガラスレンズの性能 レンズは顕微鏡光学系の最も基本的かつ重要な光学部品です。 対物レンズ、接眼レンズ、コンデンサーはすべて単レンズまたは複数のレンズで構成されています。 形状により、凸レンズ、平面鏡、凹レンズの3つに分類されます。 最も一般的に使用される組み合わせは、凸レンズと凹レンズです。 平面光が凸レンズを通過すると、一点に収束して交差しますが、これを「焦点」といいます。 焦点を通り光軸に垂直な面を「焦点面」といいます。 焦点は 2 つあり、物体空間内の焦点は「物体焦点」と呼ばれ、そこにある焦点面は「物体焦点面」と呼ばれます。 逆に、画像空間上の焦点を「画像焦点」と呼びます。 での焦点面は「イメージスクエア焦点面」と呼ばれます。 光が凹レンズを通過すると、直立した虚像が形成されます。 凸レンズを通過すると、倒立した実像が形成されます。 実画像は画面上に表示できますが、仮想画像は表示できません。
3. 結像に影響を与える重要な要素 - 収差 客観的条件により、どのような光学系でも理論的には理想的な像を形成する可能性がありますが、さまざまな位相差の存在が結像の品質に影響を与えます。
2. 可視光の回折
光学機器の小さな開口は、光が通過する小さな円形の穴に相当します。 周囲の輝線の強度が比較的低いため、一般に肉眼で区別して識別することは難しく、中央の輝点のみが見えます。 重要なのは、照明源の波長を短くすることです。 したがって、互いに非常に近い 2 つの小さな物点の場合、対応する 2 つのエアリー スポットが互いに重なり、2 つの物点の画像さえも区別できなくなります。 光学機器の解像度は光の回折により制限されることがわかります。
