หลักการถ่ายภาพ (ภาพเรขาคณิต) ของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง

หลักการถ่ายภาพ (ภาพเรขาคณิต) ของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง

เฉพาะเมื่อมุมเปิดของวัตถุต่อสายตามนุษย์ไม่น้อยกว่าค่าที่กำหนด ตาเปล่าจึงสามารถแยกแยะรายละเอียดได้ ปริมาณนี้เรียกว่าความละเอียดของภาพ ε ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม นั่นคือ เมื่อการส่องสว่างของวัตถุอยู่ที่ 50~70lx และคอนทราสต์สูง วัตถุนั้นสามารถสูงถึง 1' เพื่อการสังเกตที่ง่ายขึ้น โดยทั่วไปปริมาณนี้จะเพิ่มขึ้นเป็น 2 ฟุต และถือเป็นความละเอียดของช่องมองภาพโดยเฉลี่ย

ขนาดของมุมมองของวัตถุนั้นสัมพันธ์กับความยาวของวัตถุและระยะห่างจากวัตถุถึงดวงตา มีสูตร y=Lε

ระยะทาง L ไม่สามารถทำให้เล็กมากได้เนื่องจากความสามารถในการปรับสายตามีขีดจำกัด โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อดวงตาทำงานใกล้ถึงขีดจำกัดของความสามารถในการปรับตัว การมองเห็นจะเหนื่อยล้าอย่างมาก สำหรับมาตรฐาน (มุมมองใบหน้า) ระยะการรับชมที่เหมาะสมที่สุดคือ 250 มม. (ระยะการมองเห็นที่ชัดเจน) ซึ่งหมายความว่าหากไม่มีอุปกรณ์ ดวงตาที่มีความละเอียดการมองเห็น ε=2' จะสามารถแยกแยะรายละเอียดของวัตถุที่มีขนาด 0.15 มม. ได้อย่างชัดเจน

เมื่อสังเกตวัตถุที่มีมุมมองน้อยกว่า 1 ฟุต จะต้องใช้อุปกรณ์ขยาย แว่นขยายและกล้องจุลทรรศน์ใช้ในการสังเกตวัตถุที่วางใกล้กับผู้สังเกตและควรขยาย

(1) หลักการถ่ายภาพของแว่นขยาย
เลนส์สายตาที่ทำจากแก้วหรือวัสดุโปร่งใสอื่นๆ ที่มีพื้นผิวโค้งสามารถขยายวัตถุให้เป็นภาพได้ แผนภาพเส้นทางแสงแสดงในรูปที่ 1 วัตถุ AB ที่อยู่ภายในโฟกัสด้านวัตถุ F มีขนาด y และถูกขยายเป็นภาพเสมือน A'B' ที่มีขนาด y'

กำลังขยายของแว่นขยาย

Γ=250/f'

โดยที่ 250--ระยะการมองเห็นที่ชัดเจน หน่วยเป็น มม

f'--ทางยาวโฟกัสของแว่นขยาย มีหน่วยเป็น มม

อัตราการขยายหมายถึงอัตราส่วนของมุมมองของภาพวัตถุที่สังเกตด้วยแว่นขยายที่ระยะ 250 มม. กับมุมรับภาพของวัตถุที่สังเกตได้โดยไม่ต้องใช้แว่นขยาย

(2) หลักการถ่ายภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์
กล้องจุลทรรศน์และแว่นขยายมีบทบาทเดียวกัน คือการขยายวัตถุขนาดเล็กที่อยู่ใกล้เคียงให้เป็นภาพขยายเพื่อให้ดวงตาของมนุษย์สังเกตได้ เพียงแต่ว่ากล้องจุลทรรศน์สามารถมีกำลังขยายสูงกว่าแว่นขยายได้

แผนผังของวัตถุที่ถูกถ่ายภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์ เพื่อความสะดวก รูปภาพจะแสดงเลนส์ใกล้วัตถุ L1 และช่องมองภาพ L2 เป็นเลนส์เดี่ยว วัตถุ AB ตั้งอยู่ด้านหน้าเลนส์ใกล้วัตถุ และระยะห่างจากเลนส์ใกล้วัตถุมากกว่าทางยาวโฟกัสของเลนส์ใกล้วัตถุ แต่น้อยกว่าสองเท่าของทางยาวโฟกัสของเลนส์ใกล้วัตถุ ดังนั้น หลังจากที่มันผ่านเลนส์ใกล้วัตถุ มันจะเกิดภาพ A'B' จริงที่ขยายกลับอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ A'B' อยู่ที่โฟกัสวัตถุ F2 ของเลนส์ใกล้ตา หรือใกล้กับ F2 มาก จากนั้นจะถูกขยายเป็นภาพเสมือน A''B'' ผ่านช่องมองภาพเพื่อให้เห็นด้วยตาเปล่า ตำแหน่งของภาพเสมือน A''B'' ขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่าง F2 และ A'B' ซึ่งอาจอยู่ที่ระยะอนันต์ (เมื่อ A'B' อยู่บน F2) หรือที่ระยะห่างที่ชัดเจนของผู้สังเกต ( เมื่อ A' B' อยู่ทางขวาของโฟกัส F2 ในรูป) เลนส์ใกล้ตาทำหน้าที่เหมือนแว่นขยาย ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือสิ่งที่ตามองเห็นผ่านเลนส์ใกล้ตาไม่ใช่ตัววัตถุ แต่เป็นภาพของวัตถุที่ถูกขยายหนึ่งครั้งด้วยเลนส์ใกล้วัตถุ