Дифракция ЭМВ. Основы световой микроскопии

1. Дифракция света. Дифракционная решетка
Дифракция света – явление отклонения света от

Опыт Юнга

Явление дифракции можно объяснить на основе принципа Гюйгенса-Френеля:
Каждая точка волнового фронта

Опыт Юнга

Объяснение опыта Юнга

Возникшая в соответствии с принципом Гюйгенса-Френеля сферическая волна от

В результате интерференции световых волн на экране появляются чередующиеся светлые и

Дифракция обнаруживается в непосредственной близости от препятствия только в том случае,

Дифракция света на одномерной дифракционной решетке.
Дифракционная решетка – оптическое устройство, представляющее

Прозрачные дифракционные решетки изготавливают из прозрачного твердого вещества, например, плоскопараллельных стеклянных

Отражательные дифракционные решетки представляют собой зеркальную (металлическую) поверхность, на которую нанесены

Расстояние между центрами соседних щелей называют постоянной (или периодом) дифракционной решетки.

Рассмотрим дифракцию на прозрачной дифракционной решетке.

Пусть на решетку падает плоская

В каждой точке фокальной плоскости линзы происходит интерференция N волн, приходящих

Выберем некоторое направление вторичных волн под углом φ относительно нормали к

Если эта разность хода кратна целому числу длин волн, то при

При нормальном освещении решетки белым светом на экране наблюдается белый центральный

Спектры имеют вид радужных полосок, в которых наблюдается непрерывный переход от

Таким образом, ДР является спектральным устройством, которое можно использовать в различных

По основной формуле ДР можно решить 2 задачи:
1) Зная постоянную ДР,

2. Назначение и устройство светового биологического микроскопа
Микроскоп - это оптический прибор,

Заменяя предмет увеличенным изображением, мы тем самым увеличиваем угол зрения (зрительный

Угол зрения можно увеличить, приблизив предмет к глазу, однако это связано

Устройство биологического микроскопа.
Световой микроскоп состоит из трех частей (систем):
1) оптической,

1 - окуляр, 2 - тубус, 3 - станина, 4 -

Соответственно, тубус, тубусодержатель, предметный столик, подставка, винт грубой наводки, микрометрический винт,

3. Оптическая система биологического микроскопа.

В простейшем случае оптическая система микроскопа

В современных оптических микроскопах объектив и окуляр представляют собой системы линз,

Вспомним некоторые понятия геометрической оптики:
1) Каждой точке или линии пространства предметов

2) Луч света, входящий в систему (линзу), параллельно главной оптической оси,

Плоскости, проведенные через фокусы перпендикулярно главной оптической оси, называются фокальными.
Расстояние

Ход лучей в световом микроскопе:

Предмет h помещают несколько дальше переднего фокуса объектива.
Объектив дает действительное,

Окуляр дает мнимое, прямое, увеличенное изображение H, которое расположено на расстоянии

Линейное увеличение микроскопа – отношение размеров мнимого изображения к размерам рассматриваемого

Умножим числитель и знаменатель на размер промежуточного изображения H’:
Таким образом, увеличение

Можно получить, что:

где Δ – оптическая длина тубуса (расстояние между фокусами объектива и

4. Разрешающая способность и предел разрешения микроскопа. Дифракционные явления в микроскопе,

Дифракция света налагает предел на возможность различения деталей объектов при их

Э. Аббе предложил дифракционную теорию разрешающей способности микроскопа.
Пусть предметом, который

На решетке происходит дифракция света, но диаметр объектива микроскопа ограничен, и

Свет от предмета распространяется к объективу от конденсора в виде конуса,

Согласно Э. Аббе, для получения изображения решетки, даже самого нечеткого, в

Поскольку в микроскопе предмет (ДР) освещается коническим, а не параллельным пучком,

Окончательно имеем:
То есть:

Произведение показателя преломления на синус половины апертурного угла называют числовой апертурой

Как видно из формулы, один из способов уменьшения предела разрешения микроскопа

Если в пространство между объективом и покровным стеклом препарата поместить специальную

Еще один способ уменьшения предела разрешения микроскопа – это увеличение апертурного

Однако расстояние от предмета до линзы нельзя изменять произвольно, оно постоянно

5. Полезное увеличение микроскопа

В световой микроскопии используют понятие «полезное увеличение микроскопа»

Подставив выражение для zобъектива, получим:

Нормальный глаз в предельном случае различает две точки предмета, угол зрения