วิธีตรวจสอบเลนส์ใกล้ตาและกำลังขยายของเลนส์ใกล้วัตถุ

วิธีตรวจสอบเลนส์ใกล้ตาและกำลังขยายของเลนส์ใกล้วัตถุ

กำลังขยายของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงเป็นผลมาจากกำลังขยายของเลนส์ใกล้วัตถุและกำลังขยายของเลนส์ใกล้ตา ตัวอย่างเช่น หากเลนส์ใกล้วัตถุคือ 10x และเลนส์ใกล้ตาคือ 10x กำลังขยายคือ 10x10=100

เลนส์ใกล้วัตถุหนึ่งตัว:

1. การจำแนกประเภทของเลนส์ใกล้วัตถุ:

เลนส์ใกล้วัตถุสามารถแบ่งออกเป็นเลนส์ใกล้วัตถุแบบแห้งและเลนส์ใกล้วัตถุแบบแช่ของเหลวตามเงื่อนไขการใช้งานที่แตกต่างกัน เลนส์ใกล้วัตถุสำหรับแช่ของเหลวสามารถแบ่งออกเป็นเลนส์ใกล้วัตถุสำหรับแช่น้ำและเลนส์ใกล้วัตถุสำหรับแช่น้ำมัน (กำลังขยายที่ใช้โดยทั่วไปคือ 90-100 เท่า)

ตามกำลังขยายที่แตกต่างกัน สามารถแบ่งออกเป็นเลนส์ใกล้วัตถุกำลังขยายต่ำ (น้อยกว่า 10 เท่า) เลนส์ใกล้วัตถุกำลังขยายปานกลาง (ประมาณ 20 เท่า) และเลนส์ใกล้วัตถุกำลังขยายสูง (40-65 เท่า)

ตามสถานการณ์การแก้ไขความคลาดเคลื่อน จะแบ่งออกเป็นเลนส์ใกล้วัตถุแบบไม่มีสี (เลนส์ใกล้วัตถุที่ใช้กันทั่วไปที่สามารถแก้ไขความคลาดเคลื่อนสีของแสงสีสองชนิดในสเปกตรัม) และเลนส์ใกล้วัตถุแบบไม่มีสี (เลนส์ใกล้วัตถุที่สามารถแก้ไขความคลาดเคลื่อนของสีได้ ความคลาดเคลื่อนของแสงสี 3 ชนิดในสเปกตรัมซึ่งมีราคาแพงและไม่ค่อยมีใครใช้)

2. พารามิเตอร์หลักของเลนส์ใกล้วัตถุ:

พารามิเตอร์หลักของเลนส์ใกล้วัตถุประกอบด้วย: กำลังขยาย ตัวเลขรูรับแสง และระยะการทำงาน

① การขยายหมายถึงอัตราส่วนของขนาดของภาพที่มองเห็นด้วยตาต่อขนาดของชิ้นงานที่สอดคล้องกัน มันหมายถึงอัตราส่วนของความยาวมากกว่าอัตราส่วนของพื้นที่ ตัวอย่าง: ปัจจัยการขยายคือ 100x ซึ่งหมายถึงชิ้นงานที่มีความยาว 1 μm ความยาวของภาพที่ขยายคือ 100 μm หากคำนวณตามพื้นที่ จะมีการขยาย 10,000 เท่า

กำลังขยายทั้งหมดของกล้องจุลทรรศน์เท่ากับผลคูณของกำลังขยายของวัตถุและเลนส์ใกล้ตา

②. รูรับแสงที่เป็นตัวเลขเรียกอีกอย่างว่าอัตราส่วนรูรับแสง ซึ่งเรียกโดยย่อว่า NA หรือ A ซึ่งเป็นพารามิเตอร์หลักของเลนส์ใกล้วัตถุและคอนเดนเซอร์ และเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์ วัตถุแห้งมีค่ารูรับแสงเป็นตัวเลข 0.05-0.95 และวัตถุประสงค์ในการแช่น้ำมัน (น้ำมันซีดาร์) มีตัวเลขรูรับแสงเท่ากับ 1.25

③. ระยะการทำงานหมายถึงระยะห่างจากด้านล่างของเลนส์ด้านหน้าของเลนส์ใกล้วัตถุถึงด้านบนของกระจกครอบของชิ้นงานทดสอบเมื่อชิ้นงานที่สังเกตได้มีความชัดเจนที่สุด ระยะการทำงานของเลนส์ใกล้วัตถุสัมพันธ์กับทางยาวโฟกัสของเลนส์ใกล้วัตถุ ยิ่งทางยาวโฟกัสของเลนส์ใกล้วัตถุยาวเท่าใด กำลังขยายก็จะยิ่งต่ำลง และระยะการทำงานก็จะยิ่งยาวขึ้นเท่านั้น ตัวอย่าง: เลนส์ใกล้วัตถุ 10x มีเครื่องหมาย 10/0.25 และ 160/0.17 โดยที่ 10 คือกำลังขยายของ เลนส์ใกล้วัตถุ 0.25 คือรูรับแสงตัวเลข 160 คือความยาวของกระบอกเลนส์ (เป็น มม.); 0.17 คือความหนามาตรฐานของกระจกครอบ (หน่วยเป็น มม.) ) ระยะการทำงานที่มีประสิทธิภาพของเลนส์ใกล้วัตถุ 10x คือ 6.5 มม. และระยะการทำงานที่มีประสิทธิภาพของเลนส์ใกล้วัตถุ 40x คือ 0.48 มม.

3. หน้าที่ของเลนส์ใกล้วัตถุคือการขยายชิ้นงานเป็นครั้งแรก และเป็นส่วนที่สำคัญที่สุดที่กำหนดประสิทธิภาพของกล้องจุลทรรศน์ นั่นคือความละเอียด

ความละเอียดเรียกอีกอย่างว่าความละเอียดหรือกำลังการแยก ขนาดของความละเอียดแสดงด้วยค่าของระยะทางความละเอียด (ระยะทางต่ำสุดระหว่างจุดวัตถุสองจุดที่สามารถแก้ไขได้) ที่ระยะถ่ายภาพ (25 ซม.) สายตาปกติของมนุษย์สามารถมองเห็นจุดวัตถุสองจุดที่ห่างกัน 0.073 มม. ได้อย่างชัดเจน ค่า 0.073 มม. คือระยะความละเอียดของสายตาคนปกติ ยิ่งระยะความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์มีขนาดเล็กลงเท่าใด ความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์ก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น และประสิทธิภาพของกล้องจุลทรรศน์ก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น

ขนาดของความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์ถูกกำหนดโดยความละเอียดของเลนส์ใกล้วัตถุ และความละเอียดของเลนส์ใกล้วัตถุถูกกำหนดโดยตัวเลขรูรับแสงและความยาวคลื่นของแสงที่ส่องสว่าง

เมื่อใช้วิธีการส่องสว่างส่วนกลางทั่วไป (วิธีการส่องสว่างแบบโฟโตปิกที่ช่วยให้แสงผ่านชิ้นงานได้เท่าๆ กัน) ระยะความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์คือ d=0.61λ/NA

ในสูตร d——ระยะความละเอียดของเลนส์ใกล้วัตถุ หน่วยเป็น nm

λ—ความยาวคลื่นของแสงส่องสว่าง หน่วย nm

NA - รูรับแสงตัวเลขของเลนส์ใกล้วัตถุ

ตัวอย่างเช่น ตัวเลขรูรับแสงของเลนส์ใกล้วัตถุแบบจุ่มน้ำมันคือ 1.25 และช่วงความยาวคลื่นของแสงที่มองเห็นคือ 400-700nm หากความยาวคลื่นเฉลี่ยคือ 550 นาโนเมตร ดังนั้น d=270 นาโนเมตร ซึ่งมีความยาวคลื่นประมาณครึ่งหนึ่งของแสงส่องสว่าง โดยทั่วไป ขีดจำกัดของความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์ที่ส่องด้วยแสงที่มองเห็นได้คือ 0.2 μm

(2), ช่องมองภาพ

เนื่องจากอยู่ใกล้ตาของผู้สังเกต จึงเรียกอีกอย่างว่าช่องมองภาพ ติดตั้งที่ปลายด้านบนของกระบอกเลนส์

1. โครงสร้างของช่องมองภาพ

โดยปกติแล้วเลนส์ใกล้ตาจะประกอบด้วยชุดเลนส์บนและชุดล่าง เลนส์ชุดบนเรียกว่าเลนส์ตา และเลนส์ชุดล่างเรียกว่าเลนส์บรรจบกันหรือเลนส์ภาคสนาม มีไดอะแฟรมระหว่างเลนส์ด้านบนและด้านล่างหรือใต้กระจกมองข้าง (ขนาดของมันจะกำหนดขนาดของขอบเขตการมองเห็น) เนื่องจากชิ้นงานถูกถ่ายภาพบนพื้นผิวไดอะแฟรมเท่านั้น เส้นผมชิ้นเล็กๆ สามารถติดกาวบนไดอะแฟรมนี้ได้ เป็นตัวชี้ชี้เป้าหมายของลักษณะเฉพาะ นอกจากนี้ยังสามารถวางไมโครมิเตอร์ช่องมองภาพเพื่อวัดขนาดของชิ้นงานที่สังเกตได้

ยิ่งความยาวของเลนส์ใกล้ตาสั้นเท่าไร กำลังขยายก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น (เนื่องจากกำลังขยายของเลนส์ใกล้ตาจะแปรผกผันกับความยาวโฟกัสของเลนส์ใกล้ตา)

2. บทบาทของช่องมองภาพ

เป็นการขยายภาพจริงที่ได้รับการแก้ไขอย่างชัดเจนซึ่งได้รับการขยายโดยเลนส์ใกล้วัตถุให้ใหญ่ขึ้นอีกจนถึงขอบเขตที่สายตามนุษย์สามารถแยกความแตกต่างได้อย่างชัดเจน กำลังขยายของเลนส์ใกล้ตาที่ใช้กันทั่วไปคือ 5-16 เท่า

3. ความสัมพันธ์ระหว่างเลนส์ใกล้ตากับเลนส์ใกล้วัตถุ

โครงสร้างละเอียดที่ได้รับการแก้ไขอย่างชัดเจนโดยเลนส์ใกล้วัตถุ หากไม่ได้รับการขยายใหม่ด้วยเลนส์ใกล้ตา และมีขนาดไม่ถึงขนาดที่ตามนุษย์แยกแยะได้ ก็จะไม่ชัดเจน แต่โครงสร้างละเอียดที่เลนส์ใกล้วัตถุไม่สามารถแยกความแตกต่างได้ แม้ว่าจะถูกขยายอีกครั้งด้วยเลนส์ใกล้ตากำลังสูง ก็ยังไม่ชัดเจน ดังนั้นเลนส์ใกล้ตาจึงขยายได้เท่านั้น และจะไม่ปรับปรุงความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์ บางครั้ง แม้ว่าเลนส์ใกล้วัตถุจะสามารถแยกความแตกต่างของจุดวัตถุสองจุดที่อยู่ใกล้มากๆ ได้ แต่ก็ยังไม่สามารถมองเห็นได้ชัดเจน เนื่องจากระยะห่างระหว่างภาพของจุดวัตถุทั้งสองนี้มีขนาดเล็กกว่าระยะความละเอียดของดวงตา ดังนั้น เลนส์ใกล้ตาและเลนส์ใกล้วัตถุจึงไม่เพียงสัมพันธ์กันเท่านั้น แต่ยังจำกัดซึ่งกันและกันอีกด้วย