чему равна оптическая длина тубуса

Что такое тубус в микроскопе?

lvh microscope 2s ng 02Тубус – это механическая часть микроскопа, которая необходима для эффективной работы оптики. Он представляет собой полую трубку, которая располагается в верхней части микроскопа. С одной стороны тубуса устанавливается окуляр, с другой – револьверное устройство с объективами. Что такое тубус в микроскопе по своей сути? Это соединительный узел, который позволяет расположить линзы оптической схемы на нужном расстоянии друг от друга и участвует в формировании увеличенной картинки. Тубус еще часто называют окулярной трубкой.

Какой бывает длина тубуса микроскопа?

В большинстве современных микроскопов устанавливаются тубусы длиной 160 мм. Это механическая длина, оптическая же может меняться в зависимости от фокусного расстояния установленных линз. Известное и фиксированное значение механической длины позволяет производителям оптической техники сосредоточить максимум внимания на окулярах и объективах, улучшая их конструкцию и оптические возможности.

Строение тубуса в микроскопе

По конструктивным особенностям тубусы могут быть прямыми или наклонными. Прямые тубусы чаще встречаются в бюджетных моделях, наклонные используют в лабораторных микроскопах. Угол наклона тубуса чаще всего составляет 30° или 45°.

В этой статье мы вкратце рассказали о назначении тубуса микроскопа. Сразу скажем, что отдельно приобрести этот аксессуар сложно – редкие производители включают в свои модельные линейки отдельные компоненты оптических приборов. Но в нашем интернет-магазине представлен большой выбор микроскопов с разными тубусами – выбирать подходящий несложно. При возникновении вопросов – звоните или пишите нашим менеджерам.

4glaza.ru
Февраль 2019

Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru.

Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления.

Источник

6.2. Микроскоп

Микроскоп предназначен для наблюдения мелких объектов с большим увеличением и с большей разрешающей способностью, чем дает лупа. Оптическая система микроскопа состоит из двух частей: объектива и окуляра. Объектив микроскопа образует действительное увеличенное обратное изображение предмета в передней фокальной плоскости окуляра. Окуляр действует как лупа и образует мнимое изображение на расстоянии наилучшего видения (рис. 6.4). По отношению ко всему микроскопу рассматриваемый предмет располагается в передней фокальной плоскости.

image402
Рис. 6.4. Оптическая схема микроскопа.

6.2.1. Увеличение микроскопа

Действие микрообъектива характеризуют его линейным увеличением:

image404, (6.5)

где image406– фокусное расстояние микрообъектива, image408– расстояние между задним фокусом объектива и передним фокусом окуляра, называемое оптическим интервалом или оптической длиной тубуса.

Изображение, создаваемое объективом микроскопа в передней фокальной плоскости окуляра рассматривается через окуляр, который действует как лупа с видимым увеличением:

image410. (6.6)

Общее увеличение микроскопа определяется как произведение увеличения объектива на увеличение окуляра:

image412.
(6.7)

Если известно фокусное расстояние всего микроскопа, то его видимое увеличение можно определить так же, как и у лупы:

image414. (6.8)

Как правило, увеличение современных объективов микроскопов стандартизованное и составляет ряд чисел: 10, 20, 40, 60, 90, 100 крат. Увеличения окуляров тоже имеют вполне определенные значения, например 10, 20, 30 крат. Во всех современных микроскопах имеется комплект объективов и окуляров, которые специально рассчитываются и изготавливаются так, что подходят друг к другу, поэтому их можно комбинировать для получения разных увеличений.

6.2.2. Поле зрения микроскопа

Поле зрения микроскопа зависит от углового поля окуляра image416, в пределах которого получается изображение достаточно хорошего качества:

image418. (6.9)

При данном угловом поле окуляра линейное поле микроскопа в пространстве предметов тем меньше, чем больше его видимое увеличение.

6.2.3. Диаметр выходного зрачка микроскопа

Диаметр выходного зрачка микроскопа вычисляется следующим образом:

image420. (6.10)

где image422– передняя апертура микроскопа.

Диаметр выходного зрачка микроскопа обычно немного меньше диаметра зрачка глаза (0.5 – 1 мм).

При наблюдении в микроскоп зрачок глаза нужно совмещать с выходным зрачком микроскопа.

6.2.4. Разрешающая способность микроскопа

Одной из важнейших характеристик микроскопа является его разрешающая способность. Согласно дифракционной теории Аббе, линейный предел разрешения микроскопа, то есть минимальное расстояние между точками предмета, которые изображаются как раздельные, зависит от длины волны и числовой апертуры микроскопа:

image424. (6.11)

Предельно достижимую разрешающую способность оптического микроскопа можно сосчитать, исходя из выражения для апертуры микроскопа (image426). Если учесть, что максимально возможное значение синуса угла – единичное (image428), то для средней длины волны image430можно вычислить разрешающую способность микроскопа: image432.

Из выражения (6.11) следует, что повысить разрешающую способность микроскопа можно двумя способами: либо увеличивая апертуру объектива, либо уменьшая длину волны света, освещающего препарат.

Иммерсия

Для того чтобы увеличить апертуру объектива, пространство между рассматриваемым предметом и объективом заполняется так называемой иммерсионной жидкостью – прозрачным веществом с показателем преломления больше единицы. В качестве такой жидкости используют воду (image434), кедровое масло (image436), раствор глицерина и другие вещества. Апертуры иммерсионных объективов большого увеличения достигают величины image438, тогда предельно достижимая разрешающая способность иммерсионного оптического микроскопа составит image440.

Применение ультрафиолетовых лучей

Для увеличения разрешающей способности микроскопа вторым способом применяются ультрафиолетовые лучи, длина волны которых меньше, чем у видимых лучей. При этом должна быть использована специальная оптика, прозрачная для ультрафиолетового света. Поскольку человеческий глаз не воспринимает ультрафиолетовое излучение, необходимо либо прибегнуть к средствам, преобразующим невидимое ультрафиолетовое изображение в видимое, либо фотографировать изображение в ультрафиолетовых лучах. При длине волны image442разрешающая способность микроскопа составит image444.

Кроме повышения разрешающей способности, у метода наблюдения в ультрафиолетовом свете есть и другие преимущества. Обычно живые объекты прозрачны в видимой области спектра, и поэтому перед наблюдением их предварительно окрашивают. Но некоторые объекты (нуклеиновые кислоты, белки) имеют избирательное поглощение в ультрафиолетовой области спектра, благодаря чему они могут быть «видимы» в ультрафиолетовом свете без окрашивания.

6.2.5. Полезное увеличение микроскопа

Глаз наблюдателя сможет воспринимать две точки как раздельные, если угловое расстояние между ними будет не меньше углового предела разрешения глаза. Для того чтобы глаз наблюдателя мог полностью использовать разрешающую способность микроскопа, необходимо иметь соответствующее видимое увеличение.

Полезное увеличение – это видимое увеличение, при котором глаз наблюдателя будет полностью использовать разрешающую способность микроскопа, то есть разрешающая способность микроскопа будет такая же, как и разрешающая способность глаза.

Если две точки в передней фокальной плоскости микроскопа расположены друг от друга на расстоянии image446, то угловое расстояние между изображениями этих точек image448. Из выражений (6.11) и (6.8) можно вывести видимое увеличение микроскопа:

image450. (6.12)

Поскольку обычно диаметр выходного зрачка микроскопа около 0.5 – 1 мм, угловой предел разрешения глаза 2´ – 4´. Если взять среднюю длину волны в видимой области спектра (0.5 мкм), то для полезного увеличения микроскопа можно вывести зависимость:

image454. (6.13)

Микроскоп с видимым увеличением меньше 500А не позволяет различать глазом все тонкости структуры предмета, которые изображаются как раздельные данным объективом (image456). Использование видимого увеличения больше 1000А нецелесообразно, так как разрешающая способность объектива не позволяет полностью использовать разрешающую способность глаза (image458).

Источник

Лабораторная работа ОПРЕДЕЛЕНИЕ УВЕЛИЧЕНИЯ И ОПТИЧЕСКОЙ ДЛИНЫ ТРУБЫ МИКРОСКОПА

0e88 00098467 491b1f44

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УВЕЛИЧЕНИЯ И ОПТИЧЕСКОЙ ДЛИНЫ

Цель работы: определить увеличение микроскопа и оптическую длину его тубуса.

Приборы и принадлежности: микроскоп, осветитель, масштабная линейка, объективная линейка, набор окуляров с разным увеличением.

Теоретическая часть работы

Оптические системы, состоящие из линз, призм, зеркал и т. д., смонтированных определенным образом с помощью механических приспособлений, представляют собой оптические приборы. Существует огромное количество различных оптических приборов, применяющихся для решения тех или иных задач практической оптики.

hello html 77e2b3d6

1. Лупа . Её действие можно выяснить из рис. 1. В простейшем случае

Рис. 1. Построение изображения предмета в лупе

hello html m1d9f9ea5, (1)

N = hello html 2596d779. (2)

Величина f для лупы hello html m32ad29211,2-5 см. Следовательно, лупы могут давать увеличения до 20-кратного. Увеличение лупы обозначается цифрой, показывающей кратность увеличения со знаком умножения наверху, например 20 х означает двадцатикратное увеличение.

2. Микроскоп. При рассмотрении очень мелких предметов нужны значительные увеличения, которые не могут быть получены с помощью простой лупы. Для этой цели необходима более сложная оптическая система, которой является микроскоп.

Принципиальная оптическая схема и ход лучей в микроскопе изображены на рис. 2. Короткофокусная линза L 1 служит объективом, а другая короткофокусная линза L 2 – окуляром. Предмет АВ помещается перед объективом на расстоянии, немного большем переднего фокусного расстояния объектива.

hello html ea49713

Рис. 2. Принципиальная оптическая схема и ход лучей

в оптическом микроскопе

Вследствие этого объектив дает действительное, сильно увеличенное изображение hello html 7fc5bcc4предмета. Увеличение, даваемое объективом, равно

hello html 2c0f5cb, (3)

hello html 517d3266. (4)

Окуляр L 2 действует как лупа и дает увеличенное мнимое изображение hello html 17891647. Увеличение окуляра L 2 равно

hello html 7fc376d8, (5)

где hello html 7aedf6f2— переднее фокусное расстояние окуляра L 2 . Из выражения (5) следует, что

hello html 1b5666dd. (6)

hello html m2aeec960, (7)

Таким образом, увеличение микроскопа тем больше, чем больше длина его тубуса hello html 61324879и чем меньше фокусные расстояния объектива и окуляра. Увеличение оптического микроскопа достигает величин около 2000.

Описание экспериментальной установки

Механическая система микроскопа состоит из массивного основания 8, тубуса-держателя, коробки с микрометрическим механизмом 9 для перемещения тубуса и предметного столика 10, на котором укреплены пружины, прижимающие препарат к предметному столику.

hello html b9ac780hello html 6cdfd2cc

Рис. 3. Внешний вид и устройство оптического микроскопа

Целью данной работы является определение увеличения микроскопа и его оптической длины трубы.

Из формулы (7) следует, что увеличение микроскопа равно произведению увеличения объектива N 1 и увеличения окуляра N 2 :

hello html m37eba788, (8)

здесь hello html 61324879— длина тубуса микроскопа, равная

hello html 7f8b2832, (9)

hello html m6d7f03d9. (10)

hello html 6a227ed2. (11)

hello html 41517a8c. (12)

hello html m3a6d5c76. (13)

hello html m2c3a7ff0. (14)

А формула для определения увеличения микроскопа будет иметь вид

hello html 3d2f769d. (15)

Определение увеличения микроскопа

Для определения увеличения микроскопа нужно:

1. Взять «объективную» шкалу, положить ее на столик микроскопа и с помощью микрометрического винта добиться отчетливого видения не менее 2-3-х штрихов в поле зрения микроскопа.

2. Включив выпрямитель, осветить масштабную линейку, находящуюся на расстоянии 25 см от глаза.

3. Для совмещения двух шкал используют зеркальную насадку, представляющую собой зеркальце, укрепленное под углом 45° к оси микроскопа, в середине которого есть узкая прозрачная полоска, освобожденная от амальгамы. Поместить зеркальную насадку на окуляр микроскопа; при этом штрихи «объективной» линейки будут видны в прорезь насадки, а штрихи масштабной линейки отразятся в ее зеркальной части. Изображения обеих шкал окажутся в одной плоскости.

5. Зная цены делений линеек ( hello html 5117a18— масштабная линейка; hello html m6a897c75— объективная линейка), а также n 2 и n 1 , по формуле (15) определить увеличение микроскопа.

6. Определить среднюю величину увеличения микроскопа и посчитать ошибки измерений.

Определение оптической длины трубы микроскопа

1. Выдвинуть окуляр на hello html m38cb5bb82-3 см, закрепить его и линейкой измерить увеличение оптической длины трубы при выдвижении окуляра hello html m2ee93b27.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

3. Какое изображение дает лупа: действительное или мнимое? Как определяется ее увеличение?

4. От каких параметров микроскопа зависит его увеличение? Каков порядок величины фокусных расстояний объектива и окуляра?

5. Объясните ход лучей в микроскопе.

6. Что называется оптической длиной микроскопа?

7. Вывести формулу увеличения микроскопа из построения хода лучей в микроскопе.

КОНТРОЛИРУЮЩИЕ ЗАДАНИЯ

Для каждого вопроса найти правильный ответ (слева или справа) в данной ниже таблице.

Вопросы

2. Как располагается предмет при рассматривании его через лупу?

3. По какой формуле определяется линейное увеличение, даваемое лупой?

4. Какая линза взята в микроскопе в качестве объектива?

5. Какая линза взята в микроскопе в качестве окуляра?

6. Как расположен предмет, рассматриваемый в микроскоп, по отношений к объективу?

7. По какой формуле подсчитывается увеличение микроскопа?

ЛИТЕРАТУРА

Источник

Характеристики микрофотографических систем

dark fb.4725bc4eebdb65ca23e89e212ea8a0ea dark vk.71a586ff1b2903f7f61b0a284beb079f dark twitter.51e15b08a51bdf794f88684782916cc0 dark odnoklas.810a90026299a2be30475bf15c20af5b

caret left.c509a6ae019403bf80f96bff00cd87cd

caret right.6696d877b5de329b9afe170140b9f935

Микроскоп — это оптическая система с двумя ступенями увели­чения. Первой ступенью является объектив, который формирует действительное изображение; второй — окуляр, увеличивающий сформированное объективом изображение. Окуляр представляет собой оптический прибор — «лупу», дающий мнимое изображение объекта. Преобразуя оптическую систему микроскопа таким обра­зом, чтобы она формировала действительное изображение, полу­чаем микрофотографическую систему.

Качество изображения, получаемого в микрофотографической системе, степень ее совершенства определяют общее увеличение, разрешающая способность, глубина резкости, являющиеся важ­нейшими характеристиками микрофотографических систем.

Общее увеличение определяет масштаб получаемого изобра­жения, выражаемый отношением линейных размеров изображения и объекта. Линейное увеличение объектива находят из соотноше­ния оптической длины тубуса микроскопа и фокусного расстояния объектива:

где Л — оптическая длина тубуса микроскопа (расстояние между пе­редним фокусом окуляра и задним фокусом объектива); foe — фокусное расстояние объектива.

Оптическая длина тубуса зависит от величины фокусного рас­стояния объективов. При использовании короткофокусных и длин­нофокусных объективов расстояние между задним фокусом объек­тива и передним фокусом окуляра изменяется (увеличивается или уменьшается). Поэтому при расчете линейного увеличения исполь-

зуют не оптический интервал, а механическую длину тубуса, т. е. расстояние от объектива до выходного зрачка окуляра. Так, при механической длине тубуса микроскопа 160 мм увеличение объек­тива составит величину, равную:

об t т об

При конструировании микроскопов выбирают строго определен­ный размер механического тубуса, т. е. расстояние между нижней частью, где кончается объектив, и верхней, на которую устанавли­вают окуляр. Тубус может иметь длину от 160 до 180 мм.

Окуляр увеличивает детали изображения, сформированного объективом. Через окуляр изображение деталей видят в плоскости, отстоящей на расстоянии 250 мм (расстояние наилучшего видения) от глаза наблюдателя, а угловое увеличение окуляра находят из выражения:

250 Чж= —•

Общее увеличение микроскопа определяется как произведение линейного увеличения объектива на угловое увеличение окуляра:

Разрешающая способность характеризует способность сис­темы раздельно воспроизводить близко расположенные детали объекта. Она выражается наименьшим расстоянием между двумя элементами изображения, которые оптическая система микроскопа передает раздельно.

Глаз человека, как естественный оптический прибор, имеет оп­ределенную разрешающую способность. С расстояния наилучшего видения (250 мм) у человека с нормальным зрением она составля­ет порядка 0,1-0,2 мм. Две детали, отстоящие друг от друга на рас­стоянии 0,1 мм, в данном случае образуют со зрачком глаза угол, равный 1°. Разрешающую способность зрения повышают, сокра­щая расстояние до объекта и, соответственно, увеличивая угол зрения. Для этой цели используют различные оптические приборы, в том числе оптическую систему микроскопа.

Разрешающая способность световых микроскопов зависит и от апертуры объектива.

Угловую апертуру объектива представляет угол, вершина которого находится на оптической оси объектива и совмещена с поверхностью исследуемого объекта, а основанием служит диаметр отверстия пе­редней его линзы. От апертуры зависит освещенность изображения. Чем она больше, тем больше света попадает в объектив.

640 1

Угловая апертура, как и светосила объектива, зависит от пока­зателя преломления среды (между передней линзой и объектом), в которой он работает. Светосилу объектива определяет численная апертура (А):

где п — показатель преломления среды; а — апертурный угол.

С учетом апертуры объектива предельная разрешающая спо­собность светового микроскопа составляет величину, равную:

где d — разрешающая способность микроскопа; Л — длина волны света; А — численная апертура объектива.

Апертура объектива должна соответствовать апертуре конденсора.

Глубина резкости изображения (Р) при микросъемке ничтож­но мала. Она составляет тысячные доли миллиметра. При визу­альном наблюдении ничтожность глубины резкости в микроскопе не представляет особых проблем, поскольку за счет аккомодации глаз человека фокусирует зрение на различных по глубине участках.

Глубина резкости, получаемая при микросъемке, не совпадает с наблюдаемой в окуляре микроскопа. При микросъемке изображе­ние должно точно совпадать с плоскостью расположения фотома­териала. Если же глубина объекта превышает глубину резкости, то отдельные его части на фотоснимке будут нерезкими.

Глубина резкости микрообъективов определяется их собственным увеличением и действующим отверстием (апертурой). С уменьшени­ем собственного увеличения и уменьшением апертуры она возрас­тает. Поэтому при микросъемке используют объективы с меньшей апертурой, компенсируя недостаток увеличения применением бо­лее сильных окуляров, растяжением меха камеры или увеличением при печати. С уменьшением апертуры снижается освещенность изображения, а также разрешающая способность микрофотогра­фической системы. Это необходимо учитывать в работе, подбирая при съемке оптимальное соотношение значений глубины резкости и разрешающей способности.

Источник

admin
Делаю сам
Adblock
detector