Četiri optička principa mikroskopa
1. Refrakcija i indeks loma
Svjetlost putuje pravocrtno između dvije točke u homogenom izotropnom mediju. Pri prolasku kroz prozirne objekte različite gustoće dolazi do loma, što je uzrokovano različitim brzinama prostiranja svjetlosti u različitim medijima. Kada svjetlost koja nije okomita na površinu prozirnog objekta ulazi u prozirni objekt (kao što je staklo) iz zraka, svjetlost mijenja smjer na svojoj površini i tvori kut loma s normalom.
2. Izvedba objektiva
Leće su najosnovnije optičke komponente koje čine optički sustav mikroskopa. Komponente kao što su leće objektiva, okulari i kondenzatori sastoje se od jedne ili više leća. Prema obliku, mogu se podijeliti u dvije kategorije: konveksne leće (pozitivne leće) i konkavne leće (negativne leće). Kada zraka svjetlosti paralelna s optičkom osi prolazi kroz konveksnu leću i siječe se u točki, ta se točka naziva "fokusna točka", a ravnina koja prolazi kroz točku sjecišta i okomita na optičku os naziva se "žarište avion". Postoje dvije žarišne točke, žarište u prostoru objekta naziva se "žarišna točka objekta", a žarišna ravnina tamo se naziva "žarišna ravnina objekta"; obrnuto, žarišna točka u prostoru slike naziva se "žarišna točka slike". Žarišna ravnina na naziva se "žarišna ravnina kvadrata slike". Nakon što svjetlost prođe kroz konkavnu leću, formira uspravnu virtualnu sliku, dok konveksna leća formira uspravnu stvarnu sliku. Stvarne slike se mogu pojaviti na ekranu, ali virtualne slike ne mogu.
3. Ključni čimbenici koji utječu na sliku—aberacije
Zbog objektivnih uvjeta niti jedan optički sustav ne može generirati teorijski idealnu sliku, a postojanje raznih aberacija utječe na kvalitetu slike. U nastavku su ukratko predstavljene različite aberacije.
1). Kromatska aberacija Kromatska aberacija je ozbiljan nedostatak slike leće, koji se javlja kada se polikromatsko svjetlo koristi kao izvor svjetlosti, a monokromatsko svjetlo ne proizvodi kromatsku aberaciju. Bijelo svjetlo sastoji se od sedam vrsta crvene, narančaste, žute, zelene, cijan, plave i ljubičaste. Valne duljine raznih svjetala su različite, pa je i indeks loma pri prolasku kroz leću različit. Na taj način, točka na strani objekta može formirati mrlju u boji na strani slike. Glavna funkcija optičkog sustava je akromatizacija.
Kromatska aberacija općenito uključuje kromatsku aberaciju položaja i kromatsku aberaciju povećanja. Pozicijska kromatska aberacija čini da slika izgleda mutno ili mutno na bilo kojem mjestu. Kromatska aberacija povećanja čini da slika ima rubove u boji.
2). Sferna aberacija Sferna aberacija je monokromatska aberacija točke na osi uzrokovana sfernom površinom leće. Rezultat sferne aberacije je da nakon snimanja točke više nije svijetla točka, već svijetla točka sa svijetlim rubom u sredini koji se postupno zamagljuje, što utječe na kvalitetu slike.
Korekcija sferne aberacije obično se eliminira kombinacijom leća. Budući da je sferna aberacija konveksnih i konkavnih leća suprotna, konveksne i konkavne leće od različitih materijala mogu se zalijepiti kako bi se uklonile. Za stari tip mikroskopa, sferna aberacija leće objektiva nije u potpunosti ispravljena i treba je uskladiti s odgovarajućim kompenzacijskim okularom kako bi se postigao učinak korekcije. Općenito, sferna aberacija novih mikroskopa potpuno je eliminirana lećom objektiva.
3). Koma Koma je monokromatska aberacija točke izvan osi. Kada se točka objekta izvan osi slika snopom velikog otvora, emitirani zraci prolaze kroz leću i ne sijeku se u jednoj točki, tada će slika svjetlosne točke biti u obliku zareza, koji je oblikovan poput kometa, pa se naziva "koma aberacija".
4). Astigmatizam je također monokromatska aberacija izvan osi koja utječe na oštrinu. Kada je vidno polje veliko, predmetna točka na rubu je daleko od optičke osi, a zraka se jako naginje, uzrokujući astigmatizam nakon prolaska kroz leću. Astigmatizam čini da izvorna točka objekta nakon snimanja postane dvije odvojene i okomite kratke linije, a nakon sinteze na idealnoj ravnini slike nastaje eliptična mrlja. Astigmatizam se uklanja složenim kombinacijama leća.
5). Zakrivljenost polja Zakrivljenost polja je također poznata kao "zakrivljenost polja". Kada leća ima zakrivljenost polja, točka sjecišta cijele zrake ne poklapa se s idealnom točkom slike. Iako se jasna točka slike može dobiti u svakoj određenoj točki, cijela ravnina slike je zakrivljena površina. Na taj način se tijekom pregleda ogledalom ne može jasno vidjeti cijela površina slike, što otežava promatranje i fotografiranje. Stoga su objektivi istraživačkih mikroskopa općenito plan objektivi, koji su ispravljeni za zakrivljenost polja.
6). Izobličenje Sve gore navedene vrste aberacija, osim zakrivljenosti polja, utječu na oštrinu slike. Izobličenje je još jedna vrsta aberacije u kojoj koncentričnost snopa nije ugrožena. Stoga se ne utječe na oštrinu slike, ali se slika uspoređuje s izvornim objektom, uzrokujući izobličenje oblika.
