顕微鏡の基本的な光学原理
(1) 屈折と屈折率
光は均一な等方性媒質中の 2 点間を直線的に伝播します。異なる密度の透明な物体を通過するとき、異なる媒体では光の伝播速度が異なるため、屈折が発生します。透明な物体 (ガラスなど) の表面に垂直でない光線が空気から放射されると、光線の方向はその界面で変わり、法線に対して屈折角を形成します。
(2) レンズの性能
レンズは顕微鏡の光学系を構成する最も基本的な光学部品であり、対物レンズ、接眼レンズ、集光レンズなどの部品は単一または複数のレンズから構成されています。形状の違いにより、凸レンズ（正レンズ）と凹レンズ（負レンズ）の2つに分類できます。
光軸に平行な光線が凸レンズを介して点で交わるとき、その点を焦点面といい、その交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、その点の焦点面は「物体焦点面」と呼ばれます。逆に、正方形の空間内の焦点を「正方形焦点」といい、そのときの焦点面を「正方形焦点面」といいます。
光は凹レンズを通過すると正立の虚像を形成し、凸レンズは正立の実像を形成します。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) 凸レンズの結像五法則
物体がレンズの焦点距離の外側にある場合、縮小された倒立実像が画像の焦点距離内かつ焦点の外側に形成されます。
物体がレンズ側の２倍の焦点距離にあるとき、同じ大きさの倒立実像が像側の２倍の焦点距離に形成される。
3. 物体がレンズの焦点距離の 2 倍以内で焦点の外側にある場合、拡大された倒立実像が画像の焦点距離の 2 倍の外側に形成されます。
物体がレンズの焦点にあるとき、画像は形成できません。
物体がレンズ物体の焦点内にある場合には、像も結像されず、物体から遠く離れたレンズ物体の同じ側に拡大された正立虚像が形成される。
