Объективы.
Основная оптическая часть любого микроскопа - объектив. Он состоит из сложной центрированной системы линз, дающей возможность получить правильное, увеличенное обратное изображение предмета.
Передняя линза объектива (сферическая или полусферическая), производящая увеличение изображения, называется фронтальной. Лежащие за ней линзы - коррекционные - исправляют изображение, устраняя недостатки - артефакты (аберрации), создаваемые фронтальной линзой.Фокусное расстояние линзы для лучей разной длины волны различно. Поэтому при исползовании немонохроматического света формируемое линзой изображение предмета имеет окрашенные края. Подобный феномен известен как хроматическая аберрация; ее устраняют ахроматические и апо- хроматические объективы. Различие оптических свойств центральной и периферической частей сферической линзы обусловливает сферические аберрации; их устраняют апохроматические объективы. В настоящее время для устранения этого недостатка применяют специальные объективы - планахроматы и планапохроматы. В бактериологической практике наиболее широко применяются объективы: апохроматы, ахроматы и планохроматы. Такое подразделение объективов проведено по характеру исправления аберраций, т.е. дефектов изображения оптических систем. Наилучшим объективом считают планапохромат с высокой числовой апертурой.
При использовании апохроматических объективов почти полностью отсутствует хроматическая аберрация, т.е. разложение белого цвета на составные части спектра. Следовательно, создаются условия для наиболее правильной передачи окраски объекта. Это свойство обеспечивается за счет усложнения оптики (до 10-12 линз) и применения особых стекол различного химического состава.
Более распространенными являются ахроматы, в которых хроматическая аберрация устранена частично. Эти объективы содержат до 6 линз и дают изображение, наиболее резкое в центре.
При микроскопировании цветных объектов с помощью ахроматов вокруг изображения может получиться желтоватый или зеленоватый фон. При микрофотографировании целесообразно применять планохроматы. Планохроматы полностью устраняют искривление поля зрения вплоть до краёв (рис. 1).
Рис. 1. Типы объективов микроскопа
1 - планахромат малого увеличения; 2 и 3 - планапохроматы;
4 - апохромат иммерсионный
Каждый объектив характеризуется следующими основными константами: фокусное расстояние, увеличение, разрешающая способность, числовая апертура, действующее отверстие. Собственное увеличение объективов указано на оправе (8, 10, 20, 40, 60, 90, 100). На некоторых объективах вместо увеличения обозначена величина фокусного расстояния в миллиметрах (16; 8; 5; 1,5 мм и т. д.). Чем короче фокусное расстояние объектива (передней линзы, обращенной к препарату), тем больше его увеличение. По величине фокусного расстояния объективы подразделяются на сильные (F = 5-1,5 мм), средние (F = 5-12 мм) и слабые (F = 25-30-50 мм). Разрешающая способность объектива, т.е. свойство изображать мельчайшие детали препарата, характеризуется наименьшим расстоянием, при котором различают две тесно расположенные точки. Разрешающая способность определяется формулой:
где E - разрешающая способность объектива;
Л - длина световой волны;
A - числовая апертура.
Числовая апертура («охват» линзы) - произведение показателя преломления среды, отделяющей объект от передней линзы объектива микроскопа, на синус апертурного угла.
По способу использования объективы бывают сухими и иммерсионными, т.е., погружёнными. Сухими объективами называют такие, у которых между фронтальной линзой и препаратом находится воздух. Эти объективы характеризуются слабым увеличением и относительно большим фокусным расстоянием.
Некоторые характеристики объективов выгравированы на их оправе. К
ним относятся (рис. 2 и 3):
- увеличение (4, 10, 40, 100, и др.),
- апертура (0,12; 0,30; 0,65; 1,25),
- длина тубуса (160 и др.),
- толщина покровного стекла (0,17),
- тип иммерсии (МИ - масляная иммерсия - черный ободок, ВИ - водная иммерсия - белый ободок)
Рис. 2. Характеристики объективов
1 - сухой объектив; 2 - водная иммерсия; 3 - масляная иммерсия
При микроскопировании с сильными объективами, фокусное расстояние которых незначительно, необходимо создать однородную оптическую среду между фронтальной линзой объектива и стеклом препарата. Это достигается путем погружения линзы в каплю кедрового масла на препарате. Кедровое масло обладает показателем преломления n = 1,510, близким к показателю преломления стекла. В связи с этим световой пучок, вышедший из предметного стекла, не рассеивается и, не меняя своего направления, попадает в объектив, обеспечивая хорошую освещенность. В качестве заменителей кедрового масла можно использовать персиковое масло (n = 1,471-1,498), смесь касторового и укропного масел (n = 1,474-1,498) и др.