Viková, M. : MIKROSKOPIE I Mikroskopie I M. Viková

Viková, M. :

MIKROSKOPIE I

Mikroskopie I M. Viková LCAM DTM FT TU Liberec, [email protected]

Přednášky z : Textilní fyzika

Viková, M. :

MIKROSKOPIE I

MIKROSVĚT Poměry velikostí mikro

nano

10 −9

2

10 −8

9 7

10 −7

5

10 −6

3

4

10 −5

10 − 4

8

1 písek

6 virus světlo micela vlas molekula protein baktérie lidská buňka


10 −3 size m

Viková, M. :

MIKROSKOPIE I

Standardní úrovně studia textilních materiálů

Mikroskopická úroveň

vlákno

Vlastnosti vláken

Mesoskopická úroveň

Makroskopická úroveň

pojidlo

Vlastnosti přízí Přednášky z : Textilní fyzika

Vlastnosti výrobku

Viková, M. :

MIKROSKOPIE I

Příklady konstrukce současných SM I

Zeiss Axio Imager Z1m Vzpřímený mikroskop


Viková, M. :

MIKROSKOPIE I

Příklady konstrukce současných SM II

Leica DM IRB Invertovaný mikroskop


Viková, M. :

MIKROSKOPIE I


Viková, M. :

MIKROSKOPIE I

Mikroskop 1) Mikroskop má okulár a při pozorování obrazu přikládáme oko těsně k okuláru. Okulár a oko pak představují projektiv, který promítá meziobraz na sítnici. 2) Při ostření mikroskopu měníme vzdálenost mezi preparátem a objektivem tak, abychom viděli ostrý obraz, bez ohledu na to, zda nosíme brýle nebo ne. 3) Při fotografování obrázků z mikroskopu se meziobraz zaostří přímo na film fotoaparátu (fotoaparát bez objektivu!). Podobně se umísťuje i televizní kamera. 4) Objektivy mikroskopů jsou tvořeny složitou soustavou čoček, aby bylo dosaženo perfektní korekce optických vad meziobrazu. 5) Mikroskopy mají složitější okuláry. Jednoduchou čočkou okuláru nemusí projít všechny paprsky, které projdou objektivem Tento problém odstraní tzv. polní čočka, která bývá součástí okulárů.


Viková, M. :

MIKROSKOPIE I

TEORIE ZOBRAZENÍ A KONSTRUKCE SVĚTELNÉHO MIKROSKOPU (SM) I •Opticky se jedná o dvoustupňovou soustavu tvořenou objektivem a okulárem doplněnou osvětlovací soustavou. •Obraz je skutečný,zvětšený a převrácený •f < a< 2f tj.předmět se nachází ve vzdálenosti mezi ohniskovou vzdáleností a dvojnásobkem ohniskové vzdálenosti a objektiv vytvoří obraz O1 předmětu P což znamená,že v případě že a

Viková, M. :

MIKROSKOPIE I

VÝPOČET ZVĚTŠENÍ SVĚTELNÉHO MIKROSKOPU


Viková, M. :

MIKROSKOPIE I

ROZLIŠOVACÍ MEZ A NUMERICKÁ APERTURA I Zpřesněná teorie: Frauenhoferův ohyb na kruhovém otvoru (vstupní pupila) a Rayleighovo kriterium

Bodu předmětu odpovídá ohybový obrazec Rayleighovo kriterium: dva body jsou rozlišené pokud centrální maximum kroužku 1 právě splývá s prvním minimem kroužku 2

Ernst Abbe (1840-1905) Přednášky z : Textilní fyzika

Viková, M. :

MIKROSKOPIE I

ROZLIŠOVACÍ MEZ A NUMERICKÁ APERTURA II

Suchý objektiv

Vyšší numerická apertura poskytuje ostřejší obraz při stejném zvětšení

Imerzní objektiv


Viková, M. :

MIKROSKOPIE I

ROZLIŠOVACÍ MEZ A NUMERICKÁ APERTURA III • Příklad:

• 40 x 1.3 N.A. objektivu při λ=530 nm

λ 2 x NA

.00053 2 x 1.3 = 0.20 μm

=

40 x 0.65 N.A. objektivu při l=530 nm

λ 2 x NA

=


.00053 2 x .65 = 0.405 μm

Viková, M. :

MIKROSKOPIE I

HLOUBKA OSTROSTI KONTRAST

tloušťka T vrstvy vzorku kolmé k optické ose, kterou vidíme ostře zobrazenou

definice: I1, I2 – jasy v obraze 1 - pozadí, 2 – objekt MOŽNOSTI: 1. I1>>I2 ⇒k → + 1 (pozitivní kontrast) 2. I1= I2 ⇒ k = 0 (bez kontrastu) 3. I1<< I2 ⇒ k = (-1) (negativní kontrast)

Z= Přednášky z : Textilní fyzika

Viková, M. :

MIKROSKOPIE I

Chromatická Aberace

Bílé světlo

F’ModráF’Červená

Objekt (malá tečka)

Obraz ovlivněný chromatickou aberací

.


• Disperze světla způsobuje, že ohnisko pro různé barvy neleží na stejném místě – tento efekt se nazývá chromatická aberace. • Výsledkem je “halo” efekt barev. • Řešení: Použití 2 čoček rozdílného tvaru z různých materiálů (“achromatický doublet”).

Viková, M. :

MIKROSKOPIE I

Sférická Aberace

F’

Objekt (malá tečka)

Obraz ovlivněný sférickou aberací

.


• Sférická (též kulová nebo otvorová) vada vzniká tehdy, pokud na čočku dopadá široký svazek paprsků, přičemž paraxiální paprsky se za čočkou setkávají v jiném bodě než okrajové paprsky širokého svazku. • Vzdálenost Δx mezi body, v nichž se setkávají paraxiální a okrajové paprsky, se nazývá sférická aberace. • Výsledkem je rozmazaná kruhová ploška místo bodu. • Řešení: Určitého zostření obrazu lze dosáhnout odcloněním okrajových paprsků. Omezováním obrazu však klesá světlost obrazu. Tuto vadu lze také částečně kompenzovat kombinací čoček nebo použitím asférických čoček

Viková, M. :

MIKROSKOPIE I

Další Aberace • Koma – Koma je vada čočky, kdy na čočku dopadá široký svazek paprsků, který není rovnoběžný s optickou osou. Pokud je dopadající svazek paprsků dostatečně široký, nebude se bod zobrazovat jako úsečka, ale bude v různě vzdálených rovinách od optické soustavy vytvářet složité obrazce, které tvarem připomínají komety.

.

• Astigmatismus – Astigmatická vada (astigmatismus) je vada, kdy při zobrazení roviny kolmé k optické ose dochází k tomu, že body v navzájem kolmých osách se nezobrazí ve stejné vzdálenosti. Astigmatismus také způsobuje rozdílné zobrazení pokud paprsek dopadá na optickou soustavu kolmo nebo pod úhlem.

• Distorze – Ke zkreslení dochází tehdy, je-li zvětšení vnějších částí předmětu odlišné od zvětšení vnitřních částí. Zkreslení lze dobře vidět pomocí tzv. rastru. Pokud jsou vnější části předmětu zvětšeny více, mluvíme o poduškovitém zkreslení, jsou-li naopak zvětšeny méně než vnitřní části, pak se jedná o zkreslení soudkovité. Přednášky z : Textilní fyzika

.

Viková, M. :

MIKROSKOPIE I

Objektiv


Viková, M. :

MIKROSKOPIE I

Huygensův okulár

Fs

polní čočka (kolektor)

oční čočka

nitkový kříž

oční pupila

1) Předmětové ohnisko této soustavy Fs leží uvnitř okuláru v těsné blízkosti kolektoru. Tímto bodem prochází tedy rovina meziobrazu. 2) Nitkový kříž je chráněn před poškozením, protože leží uvnitř okuláru. 3) Tento okulár nelze použít jako lupu. 4) Vzdálenost mezi kolektorem a oční čočkou je polovina součtu jejich ohniskových vzdáleností.


Viková, M. :

MIKROSKOPIE I

Ramsdenův okulár

Fs oční čočka kolektor

oční pupila

1) Poloha předmětového ohniska této soustavy Fs je před kolektorem. Tímto bodem prochází rovina meziobrazu (nevhodné pro nitkový kříž). 2) Ohnisková vzdálenost kolektoru je rovna 3/4 ohniskové vzdálenosti oční čočky. Oční čočka leží přibližně v obrazovém ohnisku kolektoru. 3) Tento okulár poznáme podle toho, že jej lze použít jako lupu. 4) Velikost pupily oční čočky bývá přibližně stejná, jako má oko.


Viková, M. :

MIKROSKOPIE I

Současné okuláry


Viková, M. :

MIKROSKOPIE I

Binokulární mikroskop zrcadlo

P

okuláry

rozteč je nastavitelná podle vzdálenosti očí

objektiv dělič paprsků

L

1) Binokulární mikroskop není stereo mikroskop. 2) Každé oko pozoruje svým okulárem meziobraz preparátu. Pozorování oběma očima je méně únavné než jedním okem. 3) Současnou ostrost obou dílčích obrazů je třeba postupně doladit jednotlivými okuláry. Přednášky z : Textilní fyzika

Viková, M. :

MIKROSKOPIE I

Stereomikroskop P ϕ

L

předmět

oči

1) Každé oko vytváří v mozku samostatný obraz předmětu. Ty se trochu od sebe liší. 2) Na základě zkušenosti chápeme rozdílnost obrazů prostorově. 3) Význam zkušenosti vynikne, když si uvědomíme, že prostorově vidíme i jen jedním okem (změna zákrytu předmětů v různých hloubkách).

P

P

dva okuláry

ϕ předmět

1) 2)

L dva objektivy

L

Stereomikroskop se skládá ze dvou samostatných mikroskopů, jeden pro levé a druhý pro pravé oko. Čím větší je úhel ϕ, tím výraznější je stereovjem. Přednášky z : Textilní fyzika

Viková, M. :

MIKROSKOPIE I

Kondenzory


Viková, M. :

MIKROSKOPIE I

Typy osvětlení souhrn


Viková, M. :

MIKROSKOPIE I

DIA vs. EPI osvětlení - textilie

DIA

EPI


Viková, M. : MIKROSKOPIE I Mikroskopie I M. Viková

Recommend Documents