Introduzzjoni għall-oqsma ta 'applikazzjoni prinċipali tal-mikroskopju ottiku
Il-mikroskopju ottiku huwa għodda xjentifika antika u żagħżugħa. Għandha storja ta’ 300 sena mit-twelid tagħha. Il-mikroskopju ottiku għandu firxa wiesgħa ta 'użi. Per eżempju, fil-bijoloġija, il-kimika, il-fiżika, l-astronomija, eċċ., Huwa inseparabbli mill-mikroskopju f'xi xogħol ta 'riċerka xjentifika.
Skont skopijiet ta 'applikazzjoni differenti, mikroskopji jistgħu jiġu kklassifikati bejn wieħed u ieħor f'erba' kategoriji: mikroskopji bijoloġiċi, mikroskopji metallografiċi, mikroskopji stereo, u mikroskopji polarizzanti. Kif jimplika l-isem, mikroskopji bijoloġiċi jintużaw prinċipalment fil-bijomediċina, u l-oġġetti ta 'osservazzjoni huma l-aktar mikro-korpi trasparenti jew trasluċidi; mikroskopji metallografiċi huma prinċipalment użati biex josservaw il-wiċċ ta 'oġġetti opaki, bħall-istruttura metallografika u difetti tal-wiċċ tal-materjali; filwaqt li mikroskopji sterjoskopiċi jkabbru l-mikro-oġġetti, jagħmlu wkoll oġġetti u stampi fl-istess direzzjoni relattiva għall-għajn tal-bniedem, u għandhom sens ta 'fond, li huwa konformi mad-drawwiet viżwali konvenzjonali tan-nies; mikroskopji polarizzanti jużaw il-karatteristiċi ta 'trasmissjoni jew riflessjoni ta' materjali differenti għal dawl polarizzat biex jiddistingwu komponenti ta 'mikro-oġġett differenti. Barra minn hekk, xi tipi speċjali jistgħu wkoll jiġu suddiviżi. Pereżempju, mikroskopju bijoloġiku maqlub jew mikroskopju tal-kultura huwa mikroskopju bijoloġiku prinċipalment użat biex josserva l-kultura mill-qiegħ ta 'bastiment tal-kultura; mikroskopju fluworexxenti juża l-karatteristiċi ta 'ċerti sustanzi biex jassorbi dawl b'wavelength iqsar speċifiku u jarmu dawl b'wavelength itwal speċifiku biex jiskopri l-eżistenza ta' dawn is-sustanzi u jiddetermina l-kontenut tagħhom; mikroskopju ta 'tqabbil jista' jifforma immaġini juxtaposti jew sovraposti ta 'żewġ oġġetti fl-istess kamp ta' vista biex iqabbel ix-xebh u d-differenzi bejn iż-żewġ oġġetti.
Mikroskopji ottiċi tradizzjonali huma magħmulin prinċipalment minn sistemi ottiċi u l-istrutturi mekkaniċi ta 'appoġġ tagħhom. Is-sistemi ottiċi jinkludu lentijiet oġġettivi, eyepieces u lentijiet tal-kondensatur, li kollha huma lenti kkumplikati magħmulin minn nuċċalijiet ottiċi varji. Il-lenti oġġettiva tkabbar il-kampjun, u l-ingrandiment tiegħu Mobject huwa ddeterminat bil-formula li ġejja: Mobject =Δ∕f'object, fejn f'object huwa t-tul fokali tal-lenti oġġettiva, u Δjista 'jinftiehem bħala d-distanza bejn il-lenti oġġettiva u l-ocular. L-ocular tkabbar l-immaġni ffurmata mill-lenti oġġettiva għal darb'oħra, u tifforma immaġni virtwali f'250mm quddiem l-għajn tal-bniedem għall-osservazzjoni. Din hija l-aktar pożizzjoni ta 'osservazzjoni komda għal ħafna nies. L-ingrandiment tal-għajnejn M=250/f', fejn f' huwa t-tul fokali tal-ocular. L-ingrandiment totali tal-mikroskopju huwa l-prodott tal-lenti oġġettiva u l-ocular, jiġifieri, M=M oġġett*M għajn=Δ*250/f' għajn *f; oġġett. Jista 'jidher li t-tnaqqis tat-tul fokali tal-lenti oġġettiva u l-ocular se jżid l-ingrandiment totali, li huwa ċ-ċavetta biex tara batterji u mikro-organiżmi oħra b'mikroskopju, u hija wkoll id-differenza bejnha u lenti ordinarji.
Allura, huwa konċepibbli li tnaqqas il-malji f'oġġett f' mingħajr limitu, sabiex tiżdied l-ingrandiment, sabiex inkunu nistgħu naraw oġġetti aktar sottili? It-tweġiba hija le! Dan minħabba li d-dawl użat għall-immaġini huwa essenzjalment tip ta 'mewġ elettromanjetiku, għalhekk il-fenomeni ta' diffrazzjoni u interferenza inevitabbilment iseħħu matul il-proċess ta 'propagazzjoni, bħalma t-tmewwiġ fuq il-wiċċ tal-ilma li jista' jidher fil-ħajja ta 'kuljum jistgħu jduru meta jiltaqgħu ma' ostakli , u żewġ kolonni ta 'mewġ tal-ilma jistgħu jsaħħu jew idgħajfu lil xulxin meta jiltaqgħu. Meta l-mewġa tad-dawl emess minn oġġett luminuż f'forma ta 'punt tidħol fil-lenti oġġettiva, il-qafas tal-lenti oġġettiva jfixkel il-propagazzjoni tad-dawl, li jirriżulta f'diffrazzjoni u interferenza. Wara li tgħaddi mill-lenti oġġettiva, ma tistax tinġabar aktar f'punt wieħed, iżda tifforma post ta 'dawl b'ċertu daqs, u hemm serje ta' ċrieki ħfief b'intensità dgħajfa u li tiddgħajjef gradwalment fuq il-periferija. Insejħu l-post qawwi ċentrali bħala Airy disk. Meta żewġ punti li jarmu d-dawl ikunu qrib ċertu distanza, iż-żewġ spots tad-dawl se jikkoinċidu sakemm ma jkunux jistgħu jiġu rikonoxxuti bħala żewġ spots tad-dawl. Rayleigh ippropona standard ta 'ġudizzju, billi ħaseb li meta d-distanza bejn iċ-ċentri taż-żewġ spots tad-dawl hija ugwali għar-raġġ tad-diska Airy, iż-żewġ spots tad-dawl jistgħu jiġu distinti. Wara l-kalkolu, id-distanza bejn iż-żewġ punti li jarmu d-dawl f'dan il-ħin hija e=0.61 In/n.sinA=0.61 In/NA Fil-formula, In hija l-wavelength tal-mewġ tad-dawl, u l-wavelength tal-mewġ tad-dawl li jista 'jiġi riċevut mill-għajn tal-bniedem huwa ta' madwar 0.4-0.7um, u n huwa l-indiċi refrattiv tal-medju fejn jinsab il-punt li jarmi d-dawl. Pereżempju, fl-arja, n≈1 , fl-ilma, n≈1.33, u A hija nofs l-angolu tal-ftuħ tal-punt luminixxenti mal-qafas tal-lenti oġġettiva, u NA tissejjaħ l-apertura numerika tal-lenti oġġettiva. Jista 'jidher mill-formula ta' hawn fuq li d-distanza bejn żewġ punti li l-lenti oġġettiva tista 'tiddistingwi hija limitata mill-wavelength tad-dawl u l-apertura numerika. Peress li l-wavelength tal-għajn tal-bniedem l-aktar sensittiva hija madwar 0.5um, u l-angolu A ma jistax jaqbeż id-90 gradi, sinA huwa dejjem inqas minn 1. L-indiċi rifrattiv massimu tad-dawl disponibbli li jittrasmetti medju huwa madwar 1.5, għalhekk il-valur ta 'e huwa dejjem akbar minn 0.2um, li hija d-distanza ta' limitu minimu li tista 'tiġi solvuta minn mikroskopju ottiku. Tkabbar l-immaġni permezz ta 'mikroskopju. Jekk trid tkabbar id-distanza tal-punt tal-oġġett e li tista’ tiġi solvuta mil-lenti oġġettiva b’ċertu valur NA biżżejjed biex tiġi solvuta mill-għajn tal-bniedem, għandek bżonn Me Greater minn jew ugwali għal 0.15mm, fejn { {29}}.15mm hija d-distanza minima bejn żewġ mikro-oġġetti li jistgħu jiġu distinti mill-għajn tal-bniedem f'250mm quddiem għajnejk, għalhekk M Akbar minn jew ugwali għal (0.15∕0.61)NA ≈500N.A. Huwa biżżejjed li tirdoppja l-ingrandiment, jiġifieri, 500N.A Inqas minn jew ugwali għal M Inqas minn jew ugwali għal 1000N.A, li hija firxa ta 'għażla raġonevoli tal-ingrandiment totali tal-mikroskopju. Ma jimpurtax kemm hu kbir l-ingrandiment totali, huwa bla sens, minħabba li l-apertura numerika tal-lenti oġġettiva llimitat id-distanza minima li tista 'tiġi solvuta, u huwa impossibbli li tiddistingwi dettalji iżgħar tal-oġġett billi żżid l-ingrandiment.
Il-kuntrast tal-immaġini huwa kwistjoni ewlenija oħra fil-mikroskopji ottiċi. L-hekk imsejjaħ kuntrast jirreferi għall-kuntrast iswed u abjad jew id-differenza tal-kulur bejn il-partijiet maġenb il-wiċċ tal-immaġni. Huwa diffiċli għall-għajn tal-bniedem li tiġġudika d-differenza tal-luminożità taħt 0.02, iżda hija kemmxejn aktar sensittiva għad-differenza tal-kulur. Xi oġġetti tal-mikroskopju, bħal kampjuni bijoloġiċi, għandhom ftit li xejn differenza ta 'luminożità bejn id-dettalji, u l-iżbalji tad-disinn u l-manifattura tas-sistema ottika tal-mikroskopju jkomplu jnaqqsu l-kuntrast tal-immaġini u jagħmluha diffiċli li ssir distinzjoni. F'dan iż-żmien, id-dettalji tal-oġġett ma jistgħux jidhru b'mod ċar.
Matul is-snin, in-nies ħadmu ħafna biex itejbu r-riżoluzzjoni u l-kuntrast tal-immaġini tal-mikroskopju. Bl-avvanz kontinwu tat-teknoloġija u l-għodda tal-kompjuter, it-teorija u l-metodi tad-disinn ottiku wkoll ġew imtejba kontinwament. Flimkien mat-titjib tal-prestazzjoni tal-materja prima, it-titjib kontinwu tat-teknoloġija u l-metodi ta 'skoperta, u l-innovazzjoni tal-metodi ta' osservazzjoni, il-kwalità tal-immaġini tal-mikroskopju ottiku resqet lejn il-perfezzjoni tal-limitu tad-diffrazzjoni. In-nies se jużaw tebgħa tal-kampjun, kamp skur, kuntrast tal-fażi, fluworexxenza, interferenza u dawl polarizzat. Strumenti ta 'l-immaġini ħarġu wieħed wara l-ieħor, u għandhom prestazzjoni superjuri f'xi aspetti, iżda xorta ma jistgħux jikkompetu ma' mikroskopji ottiċi f'termini ta 'rħis, konvenjenza, intwizzjoni, u speċjalment adattati għar-riċerka dwar organiżmi ħajjin. Mikroskopji ottiċi għadhom jokkupaw sew il-pożizzjonijiet tagħhom stess. Min-naħa l-oħra, flimkien ma 'lejżer, kompjuter, teknoloġija ta' materjal ġdid, u teknoloġija ta 'informazzjoni, il-mikroskopju ottiku tal-qedem qed jerġa' jqajjem u juri vitalità qawwija. Mikroskopji diġitali, mikroskopji tal-iskannjar konfokali tal-lejżer, mikroskopji tal-iskannjar tal-kamp qrib, mikroskopji b'żewġ fotoni u strumenti b'diversi funzjonijiet ġodda jew li jistgħu jadattaw għal diversi kundizzjonijiet ambjentali ġodda joħorġu fi nixxiegħa bla tarf, li tkompli tespandi l-qasam tal-applikazzjoni tal-mikroskopji ottiċi, kif eżempji. Kemm huma eċċitanti l-istampi mikroskopiċi tal-formazzjonijiet tal-blat li jittellgħu mir-rovers ta’ Mars! Nistgħu nemmnu bis-sħiħ li l-mikroskopju ottiku se jibbenefika lill-umanità b'attitudni aġġornata.
