Оптический микроскоп

Цель: Изучение устройства оптических приборов

Задача: Определить увеличение микроскопа при различных объективах и окулярах, определить числовую апертуру микроскопа и оценить минимальный разрешимый объект.

Принадлежности: Микроскоп с осветителем, объективный микрометр, рисовальный аппарат, столик, линейка.

Для рассмотрения очень мелких предметов нужно искусственно увеличить угол зрения, что достигается с помощью микроскопа. Описание устройства и теорию микроскопа можно найти в «Физическом практикуме» под редакцией Ивероновой В.И. (стр.564-569). Ход лучей микроскопа показан на рис.1.

Рассматриваемый предмет OP помещается перед фокусом объектива в непосредственной близости от него. Увеличенное обратное изображение предмета , даваемое объективом, рассматривается через окуляр как через лупу. Окуляр располагается таким образом, чтобы мнимое увеличенное изображение предмета оказалось на расстоянии наилучшего зрения от глаза (d =25см).

Размер изображения , даваемого объективом, будет равен

, где , где (1)

где - фокусное расстояние объектива. Размер мнимого изображения предмета согласно формуле, выражающей увеличение лупы, будет равен

(2)

где - фокусное расстояние наилучшего зрения глаза наблюдателя.

Согласно (1) (3).

Линейное увеличение микроскопа будет (4)

Где - расстояние между задним фокусом объектива и передним фокусом окуляра (оптическая длина микроскопа). Угловое увеличение микроскопа определяется формулой

(5)

где и углы зрения изображения и предмета .

Так как , , следовательно, (6).

Из формулы (4) видно, что для получения больших увеличений нужно уменьшить фокусные расстояния объектива и окуляра. Для достижения теоретически беспредельного увеличения радиусы кривизны поверхностей, вместе с ними и все геометрические размеры используемых линз должны стремиться к нулю. Это, конечно, является невыполнимой задачей.

С другой стороны, наименьший наблюдаемый размер объекта для оптического микроскопа ограничивается длиной волны видимого света. В любом случае из-за явления дифракции света объект должен иметь размеры, существенно превышающие длину волны синего цвета, которая примерно равна 400 нм = 0, 4 мкм. Для изучения более мелких объектов используются электронные микроскопы, увеличение которых достигает нескольких 10000 крат.