Werkingsprincipe en delen van een samengestelde microscoop (met diagrammen)
Lees dit artikel om meer te weten te komen over het werkingsprincipe en delen van een samengestelde microscoop met diagrammen!
Werkend principe:
De meest gebruikte microscoop voor algemene doeleinden is de standaard samengestelde microscoop. Het vergroot de grootte van het object door een complex systeem van lensconfiguratie.
Het heeft een reeks van twee lenzen; (i) de objectieflens dichtbij het te observeren voorwerp en (ii) de oculaire lens of oculair, waardoor het beeld met het oog wordt bekeken. Licht van een lichtbron (spiegel of elektrische lamp) passeert een dun transparant voorwerp (Figuur 4.4).
De objectieflens produceert een vergroot 'echt beeld' eerste beeld) van het object. Dit beeld wordt opnieuw vergroot door de oculaire lens (oculair) om een vergroot 'virtueel beeld' (eindbeeld) te verkrijgen, dat met het oog door het oculair te zien is. Naarmate het licht via de twee lenzen rechtstreeks van de bron naar het oog stroomt, wordt het gezichtsveld helder verlicht. Dat is de reden; het is een helderveldmicroscoop.
Delen van een samengestelde microscoop:
De delen van een samengestelde microscoop zijn van twee categorieën zoals hieronder weergegeven:
(i) Mechanische delen:
Dit zijn de onderdelen die de optische onderdelen ondersteunen en helpen bij hun aanpassing voor het scherpstellen van het object (afbeeldingen 4.5 en 4.6).
De componenten van mechanische onderdelen zijn als volgt:
1. Basis of metalen standaard:
De hele microscoop rust op deze basis. Spiegel, indien aanwezig, is erop gepast.
2. Pijlers:
Het is een paar verhogingen op de basis, waardoor het lichaam van de microscoop tegen de basis wordt gehouden
3. Hellingvoeg:
Het is een beweegbare verbinding, waardoor het lichaam van de microscoop door de pilaren aan de basis wordt vastgehouden. Het lichaam kan bij dit scharnier in elke hellende positie worden gebogen, zoals gewenst door de waarnemer, voor eenvoudiger observatie. Bij nieuwe modellen is het lichaam permanent bevestigd aan de basis in een hellende positie, waardoor er geen pijler of verbinding nodig is.
4. Gebogen arm:
Het is een gebogen structuur die wordt vastgehouden door de pilaren. Het houdt het podium, de body tube, de fijninstelling en de grofinstelling.
5. Lichaamsbuis:
Het is meestal een verticale buis met het oculair aan de bovenkant en het draaiende neusstuk met de doelen aan de onderkant. De lengte van de zuigbuis wordt 'mechanische buislengte' genoemd en is meestal 140-180 mm (meestal 160 mm).
6. Tekenbuis:
Het is het bovenste deel van de lichaamsbuis, iets smaller, waarin het oculair tijdens observatie is uitgeschoven.
7. Grove aanpassing:
Het is een knop met tandheugelmechanisme om de lichaamsbuis op en neer te bewegen om het object in het zichtbare veld te richten. Omdat rotatie van de knop over een kleine hoek de lichaamsbuis over een grote afstand ten opzichte van het object beweegt, kan deze grove instelling uitvoeren. In moderne microscopen beweegt het de tafel op en neer en wordt de lichaamsbuis aan de arm bevestigd.
8. Fijne aanpassing:
Het is een relatief kleinere knop. Zijn rotatie door een grote hoek kan de lichaamsbuis slechts over een kleine verticale afstand bewegen. Het wordt gebruikt voor fijnafstelling om het uiteindelijke heldere beeld te krijgen. In moderne microscopen wordt de fijninstelling gedaan door de tafel op en neer te bewegen door de fijne aanpassing.
9. Stadium:
Het is een horizontaal platform dat uit de gebogen arm projecteert. Het heeft een gat in het midden, waarop het te bekijken object op een dia wordt geplaatst. Licht van de lichtbron onder het podium passeert het object in het objectief.
10. Mechanische stage (Slide Mover):
Mechanische stage bestaat uit twee knoppen met tandheugelmechanisme. De dia met het object wordt eraan geknipt en op het podium verplaatst in twee dimensies door de knoppen te draaien, zodat het gewenste deel van het object wordt scherpgesteld.
11. Revolving Nosepiece:
Het is een draaibare schijf aan de onderkant van de body tube met drie of vier doelen eraan vastgeschroefd. De doelstellingen hebben verschillende vergrotende krachten. Op basis van de vereiste vergroting wordt het neusstuk geroteerd, zodat alleen het objectief dat is opgegeven voor de vereiste vergroting in lijn blijft met het lichtpad.
(ii) Optische onderdelen:
Deze delen zijn betrokken bij het doorgeven van het licht door het voorwerp en vergroten de grootte ervan.
De componenten van optische onderdelen omvatten het volgende:
1. Lichtbron:
Moderne microscopen hebben een ingebouwde elektrische lichtbron in de basis. De bron is aangesloten op het lichtnet via een regelaar, die de helderheid van het veld regelt. Maar in oude modellen wordt een spiegel als lichtbron gebruikt. Het is bevestigd aan de basis door een binnacle, waardoor het kan worden gedraaid, om licht op het object te laten convergeren. De spiegel is vlak aan de ene kant en hol aan de andere kant.
Het moet op de volgende manier worden gebruikt:
(een) Condensator aanwezig:
Alleen de vlakke zijde van de spiegel moet worden gebruikt, omdat de condensor de lichtstralen convergeert.
(b) Condensor afwezig:
(i) Daglicht:
Vlak of concaaf (vliegtuig is eenvoudiger)
(ii) Klein kunstlicht:
Hoogvermogendoel: vliegtuigzijde
Laag energieverbruik: concave kant
2. Diafragma:
Als licht afkomstig van de lichtbron schitterend is en al het licht door de condensor naar het object kan gaan, wordt het object briljant verlicht en kan het niet goed worden gevisualiseerd. Daarom wordt een irisdiafragma bevestigd onder de condensor om de hoeveelheid licht die in de condensor komt te regelen.
3. Condensor:
De condensor- of subtrapscondensor bevindt zich tussen de lichtbron en de tafel. Het heeft een reeks lenzen om op het object te convergeren, lichtstralen afkomstig van de lichtbron. Nadat ze door het object zijn gegaan, gaan de lichtstralen het objectief binnen.
De 'lichtconcentratie', 'lichtconvergentie' of 'lichtopvang' capaciteit van een condensor wordt 'numerieke lensopening van de condensor' genoemd. Op dezelfde manier wordt de 'lichtverzamelende' capaciteit van een objectief 'numerieke lensopening van het objectief' genoemd. Als de condensator licht convergeert in een brede hoek, is de numerieke diafragmaopening groter en omgekeerd.
Als de condensor een dergelijke numerieke lensopening heeft dat het licht door het object stuurt met een hoek die groot genoeg is om de lens aan de achterzijde van het objectief te vullen, toont het objectief de hoogste numerieke lensopening (Figuur 4.7). De meest voorkomende condensors hebben een numerieke lensopening van 1, 25.
Als de numerieke lensopening van de condensor kleiner is dan die van het objectief, is het perifere deel van de achterlens van het objectief niet verlicht en heeft het beeld slecht zicht. Aan de andere kant, als de numerieke lensopening van de condensator groter is dan die van het objectief, kan de achterlens te veel licht ontvangen, wat resulteert in een afname van het contrast.
Er zijn drie soorten condensors als volgt:
(a) Abbe condensator (numerieke opening = 1, 25): het wordt veel gebruikt.
(b) Condensator met variabele focus (numerieke lensopening = 1, 25)
(c) Achromatische condensor (numerieke opening = 1, 40): gecorrigeerd voor zowel sferische als chromatische aberratie en wordt gebruikt in onderzoeksmicroscopen en fotomicrografieën.
4. Doel:
Het is de belangrijkste lens in een microscoop. Gewoonlijk worden drie doelen met verschillende vergrotende krachten op het draaiende neusstuk geschroefd.
De doelstellingen zijn:
(a) Doel met laag vermogen (X 10):
Het produceert tien keer een vergroting van het object.
(b) Hoogdroog doel (X 40):
Het geeft een vergroting van veertig keer.
(c) Olie-immersie doelstelling (X100):
Het geeft een vergroting van honderd keer, wanneer immersieolie de ruimte tussen het object en het objectief vult
Het scandoel (X4) is optioneel. De primaire vergroting (X4, X10, X40 of X100) die door elk objectief wordt geleverd, is gegraveerd op zijn vat. De olie-immersie doelstelling heeft een ring erop gegraveerd in de richting van de punt van het vat.
Het vermogen van doelstelling op te lossen:
Het is het vermogen van het doel om elk punt op het kleine object op te lossen in punten met grote afstanden, zodat de punten in het beeld als verschillend en van elkaar gescheiden kunnen worden gezien, om een duidelijk onscherp beeld te krijgen.
Het lijkt misschien dat een zeer hoge vergroting kan worden verkregen door meer aantal krachtige lenzen te gebruiken. Hoewel mogelijk, is het sterk uitvergrote beeld dat op deze manier wordt verkregen, wazig. Dat betekent dat elk punt in het object niet kan worden gevonden als een wijd uit elkaar geplaatst afzonderlijk en apart punt op de afbeelding.
Een simpele toename in grootte (grotere vergroting) zonder het vermogen om structurele details te onderscheiden (grotere resolutie) is van weinig waarde. Daarom is de basisbeperking in lichtmicroscopen er niet één van vergroting, maar van oplossend vermogen, het vermogen om twee aangrenzende punten als verschillend en afzonderlijk te onderscheiden, dwz om kleine componenten in het object op te splitsen tot fijnere details op het beeld.
Het oplossen van vermogen is een functie van twee factoren zoals hieronder weergegeven:
(een) Numerieke lensopening (na)
(B) Golflengte van het licht (λ)
(a) Numerieke lensopening:
Numerieke apertuur is een numerieke waarde die betrekking heeft op de diameter van de objectieflens in relatie tot de brandpuntsafstand. Het is dus gerelateerd aan de grootte van de lagere opening van het objectief, waardoor het licht er binnenvalt. In een microscoop wordt licht op het voorwerp gericht als een smal lichtpotlood, vanwaar het als een divergerend potlood in het objectief binnendringt (figuur 4.8).
De hoek 9 die wordt ingesloten door de optische as (de lijn die de middelpunten van alle lenzen verbindt) en de buitenste straal die nog steeds door het objectief wordt bedekt, is een maat voor de opening die 'halve openingshoek' wordt genoemd.
Een breed potlood van licht dat door het object passeert, 'lost' de punten in het voorwerp op op grote afstand van elkaar gelegen punten op de lens, zodat de lens deze punten afzonderlijk en afzonderlijk op de afbeelding kan produceren. Hier verzamelt de lens meer licht.
Aan de andere kant kan een smal lichtpotlood de punten in het object niet 'oplossen' in ver uit elkaar geplaatste punten op de lens, zodat de lens een wazig beeld produceert. Hier verzamelt de lens minder licht. Hoe groter dus de breedte van het lichtpotlood dat het objectief (29) binnengaat, des te hoger is zijn 'oplossend vermogen'.
De numerieke apertuur van een objectief is zijn lichtopnamecapaciteit, die afhangt van de plaats van de hoek 8 en de brekingsindex van het medium dat zich tussen het object en het objectief bevindt.
Numerieke lensopening (na) = n sin θ
Waar,
n = brekingsindex van het medium tussen het object en het doel en
θ = halve openingshoek
Voor lucht is de waarde van 'n' 1, 00. Wanneer de ruimte tussen de onderste punt van het objectief en de schuif die het object draagt, lucht is, worden de stralen die door het glas naar buiten komen in deze lucht gebogen of gebroken, zodat een deel ervan niet in het objectief terechtkomt. Aldus vermindert het verlies van sommige lichtstralen de numerieke apertuur en vermindert het oplossend vermogen.
Wanneer deze ruimte echter is gevuld met een immersieolie met een grotere brekingsindex (n = 1, 56) dan die van lucht (n = 1, 00), worden lichtstralen gebroken of meer naar het doel gericht. Er komen dus meer lichtstralen het objectief binnen en een grotere resolutie wordt verkregen. In objectief voor olie-immersie, dat de grootste vergroting biedt, is de grootte van het diafragma zeer klein.
Daarom moet het meer stralen in het diafragma buigen, zodat het object duidelijk kan worden opgelost. Dat is de reden waarom, onderdompelingsoliën, zoals cederhoutolie en vloeibare paraffine, worden gebruikt om de opening tussen het object en het objectief te vullen, terwijl het olie-immersieobjectief wordt gebruikt.
(b) Golflengte van licht (λ):
Hoe kleiner de golflengte van licht (λ) is, des te groter is de mogelijkheid om de punten op het object op te lossen in duidelijk zichtbare, fijnere details in het beeld. Dus, hoe kleiner de golflengte van het licht is, des te groter is zijn oplossend vermogen.
Grens van oplossing van doelstelling (d):
De resolutielimiet van een objectief (d) is de afstand tussen twee dichtstbijzijnde punten op het microscopisch object, die kunnen worden opgelost in twee afzonderlijke en verschillende punten op het vergrote beeld.
Punten met een tussenafstand kleiner dan 'd' of objecten kleiner dan 'd' kunnen niet worden opgesplitst in afzonderlijke punten op de afbeelding. Als het oplossend vermogen hoog is, kunnen punten die heel dicht bij elkaar liggen als duidelijk en duidelijk worden gezien.
De limiet van resolutie (de afstand tussen de twee oplosbare punten) is dus kleiner. Daarom kunnen kleinere objecten of fijnere details worden gezien, wanneer 'd' kleiner is. Kleinere 'd' wordt verkregen door het oplossend vermogen te vergroten, hetgeen op zijn beurt wordt verkregen door gebruik te maken van kortere golflengte van licht (A) en grotere numerieke apertuur.
Limiet van resolutie = d = λ / 2 na
Waar,
λ = Golflengte van licht en
na = numerieke opening van het doel.
Als λ groen = 0, 55 p en na = 1, 30, dan is d = λ / 2 na = 0, 55 / 2 X 1, 30 = 0, 21 μ. Daarom hebben de kleinste details die kunnen worden gezien door een typische lichtmicroscoop de afmeting van ongeveer 0, 2 μ. Kleinere objecten of fijnere details dan deze kunnen niet worden opgelost in een samengestelde microscoop.
5. Oculair:
Het oculair is een trommel, die los in de zuigbuis past. Het vergroot het vergrote echte beeld gevormd door het objectief tot een nog steeds sterk vergroot virtueel beeld dat zichtbaar is voor het oog (figuur 4.9).
Gewoonlijk is elke microscoop voorzien van twee soorten oculairs met verschillende vergrotende krachten (X10 en X25). Afhankelijk van de vereiste vergroting wordt een van de twee oculairs vóór het bekijken in de zuigbuis gestoken. Drie soorten oculairs zijn meestal beschikbaar.
Ze zijn de Huygenian, het hypervliegtuig en het compenserende. Onder hen is de Huygenian zeer wijdverbreid en efficiënt voor lage vergroting. In dit oculair zijn twee eenvoudige Plano-convexe lenzen gefixeerd, de een boven en de ander onder het afbeeldingsvlak van het reële beeld gevormd door het objectief.
De convexe oppervlakken van beide lenzen zijn naar beneden gericht. De lens naar het objectief wordt 'veldlens' genoemd en die naar het oog, 'ooglens'. De stralen na het passeren door de ooglens komen uit door een klein cirkelvormig gebied dat bekend staat als Rams den disc of oogpunt, waar het beeld door het oog wordt bekeken.
Totale vergroting:
De totale vergroting verkregen in een samengestelde microscoop is het product van objectieve vergroting en oculaire vergroting.
M t = M ob XM oc
Waar,
M t = totale vergroting,
M ob = Objectieve vergroting en
M oc = Oculaire vergroting
Als de vergroting die wordt verkregen door het objectief (M ob ) 100 is en die door het oculaire (M oc ) 10 is, dan is de totale vergroting (Mt) = M ob XM oc = 100 X 10 = 1000. Dus een object van lq verschijnt als 1000 μ.
Handige vergroting:
Het is de vergroting die het kleinste oplosbare deeltje zichtbaar maakt. De bruikbare vergroting in een lichtmicroscoop ligt tussen X1000 en X2000. Elke vergroting voorbij X2000 maakt het beeld wazig.
