หลักการทางแสงสี่ประการของกล้องจุลทรรศน์
1. การหักเหและดัชนีการหักเหของแสง
แสงเดินทางเป็นเส้นตรงระหว่างจุดสองจุดในตัวกลางแบบไอโซโทรปิกที่เป็นเนื้อเดียวกัน เมื่อผ่านวัตถุโปร่งใสที่มีความหนาแน่นต่างกัน การหักเหจะเกิดขึ้น ซึ่งเกิดจากความเร็วการแพร่กระจายของแสงที่แตกต่างกันในตัวกลางต่างๆ เมื่อแสงที่ไม่ตั้งฉากกับพื้นผิวของวัตถุโปร่งใสเข้าสู่วัตถุโปร่งใส (เช่น แก้ว) จากอากาศ แสงจะเปลี่ยนทิศทางที่ส่วนต่อประสานและสร้างมุมหักเหกับมุมปกติ
2. ประสิทธิภาพของเลนส์
เลนส์เป็นส่วนประกอบทางแสงพื้นฐานที่สุดที่ประกอบกันเป็นระบบแสงของกล้องจุลทรรศน์ ส่วนประกอบต่างๆ เช่น เลนส์ใกล้วัตถุ เลนส์ใกล้ตา และคอนเดนเซอร์ประกอบด้วยเลนส์เดี่ยวหรือหลายตัว ตามรูปร่างสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: เลนส์นูน (เลนส์บวก) และเลนส์เว้า (เลนส์ลบ) เมื่อลำแสงขนานกับแกนออปติกผ่านเลนส์นูนและตัดกันที่จุดหนึ่ง จุดนี้เรียกว่า "จุดโฟกัส" และระนาบที่ผ่านจุดตัดกันและตั้งฉากกับแกนออปติกเรียกว่า "โฟกัส เครื่องบิน". มีจุดโฟกัสสองจุด จุดโฟกัสในพื้นที่วัตถุเรียกว่า "จุดโฟกัสวัตถุ" และระนาบโฟกัสเรียกว่า "ระนาบโฟกัสวัตถุ"; ในทางกลับกัน จุดโฟกัสในพื้นที่ภาพเรียกว่า "จุดโฟกัสภาพ" ระนาบโฟกัสที่เรียกว่า "ระนาบโฟกัสรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส" หลังจากที่แสงผ่านเลนส์เว้าแล้ว แสงจะก่อตัวเป็นภาพเสมือนจริง ในขณะที่เลนส์นูนจะสร้างภาพจริงขึ้น ภาพจริงสามารถปรากฏบนหน้าจอได้ แต่ภาพเสมือนไม่สามารถทำได้
3. ปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อการถ่ายภาพ—ความคลาดเคลื่อน
เนื่องจากสภาวะที่เป็นกลาง ระบบออปติคอลใดๆ จึงไม่สามารถสร้างภาพในอุดมคติได้ในทางทฤษฎี และการมีอยู่ของความคลาดเคลื่อนต่างๆ จะส่งผลต่อคุณภาพของภาพ ความคลาดต่าง ๆ ได้รับการแนะนำสั้น ๆ ด้านล่าง
1). ความคลาดเคลื่อนของสี ความคลาดเคลื่อนของสีเป็นข้อบกพร่องร้ายแรงของการถ่ายภาพด้วยเลนส์ ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อใช้แสงสีหลายสีเป็นแหล่งกำเนิดแสง และแสงสีเดียวไม่ทำให้เกิดความผิดเพี้ยนของสี แสงสีขาวประกอบด้วยสีแดง ส้ม เหลือง เขียว ฟ้า น้ำเงิน และม่วงเจ็ดชนิด ความยาวคลื่นของแสงต่างๆ แตกต่างกัน ดังนั้นดัชนีการหักเหของแสงเมื่อผ่านเลนส์จึงแตกต่างกันด้วย ด้วยวิธีนี้ จุดบนด้านวัตถุอาจก่อตัวเป็นจุดสีบนด้านภาพ หน้าที่หลักของระบบออพติคอลคือการทำให้เป็นสี
ความคลาดเคลื่อนของสีโดยทั่วไปรวมถึงความคลาดเคลื่อนของสีตามตำแหน่งและความคลาดเคลื่อนของสีในการขยาย ความคลาดเคลื่อนของสีตามตำแหน่งทำให้ภาพดูเบลอหรือเบลอที่ตำแหน่งใดก็ได้ การขยายความคลาดเคลื่อนของสีทำให้ภาพมีขอบสี
2). ความคลาดเคลื่อนทรงกลม ความคลาดเคลื่อนทรงกลมคือความคลาดเคลื่อนสีเดียวของจุดบนแกนเนื่องจากพื้นผิวทรงกลมของเลนส์ ผลลัพธ์ของความคลาดเคลื่อนทรงกลมคือหลังจากถ่ายภาพจุดหนึ่งแล้ว จุดนั้นจะไม่ใช่จุดสว่างอีกต่อไป แต่เป็นจุดสว่างที่มีขอบสว่างตรงกลางซึ่งจะค่อยๆ เบลอ ซึ่งส่งผลต่อคุณภาพของภาพ
การแก้ไขความคลาดเคลื่อนทรงกลมมักจะหมดไปด้วยการใช้เลนส์ร่วมกัน เนื่องจากความคลาดเคลื่อนทรงกลมของเลนส์นูนและเลนส์เว้าอยู่ตรงข้ามกัน จึงติดกาวเลนส์นูนและเลนส์เว้าของวัสดุต่างๆ เข้าด้วยกันเพื่อขจัดความคลาดเคลื่อนได้ สำหรับกล้องจุลทรรศน์แบบเก่า ความคลาดเคลื่อนทรงกลมของเลนส์ใกล้วัตถุจะไม่ได้รับการแก้ไขอย่างสมบูรณ์ และควรจับคู่กับเลนส์ใกล้ตาที่ชดเชยเพื่อให้ได้ผลการแก้ไข โดยทั่วไป ความคลาดเคลื่อนทรงกลมของกล้องจุลทรรศน์ใหม่จะถูกกำจัดโดยเลนส์ใกล้วัตถุโดยสิ้นเชิง
3). Coma Coma คือความคลาดเคลื่อนสีเดียวของจุดนอกแกน เมื่อจุดวัตถุนอกแกนถูกถ่ายภาพด้วยลำแสงที่มีรูรับแสงขนาดใหญ่ ลำแสงที่ปล่อยออกมาจะผ่านเลนส์และไม่ตัดกันที่จุดใดจุดหนึ่ง จากนั้นภาพของจุดแสงจะอยู่ในรูปของเครื่องหมายจุลภาค ซึ่งเป็นรูปร่าง เหมือนดาวหาง จึงเรียกว่า "ความคลาดเคลื่อนโคม่า"
4). สายตาเอียงยังเป็นความคลาดเคลื่อนสีเดียวนอกแกนที่ส่งผลต่อความคมชัด เมื่อมุมมองภาพกว้าง จุดวัตถุบนขอบจะอยู่ห่างจากแกนออปติคัล และลำแสงจะเอียงอย่างมาก ทำให้เกิดสายตาเอียงหลังจากผ่านเลนส์ สายตาเอียงทำให้จุดของวัตถุดั้งเดิมกลายเป็นเส้นสั้น ๆ สองเส้นที่แยกจากกันและตั้งฉากกันหลังจากการถ่ายภาพ และหลังจากการสังเคราะห์บนระนาบภาพในอุดมคติแล้ว ก็จะเกิดเป็นจุดรูปวงรีขึ้น สายตาเอียงจะถูกกำจัดด้วยการผสมผสานเลนส์ที่ซับซ้อน
5). ความโค้งของฟิลด์ ความโค้งของฟิลด์เรียกอีกอย่างว่า "ความโค้งของฟิลด์" เมื่อเลนส์มีความโค้งของสนาม จุดตัดของลำแสงทั้งหมดจะไม่ตรงกับจุดภาพในอุดมคติ แม้ว่าจะได้จุดภาพที่ชัดเจนในแต่ละจุด แต่ระนาบภาพทั้งหมดเป็นพื้นผิวโค้ง ด้วยวิธีนี้ทำให้ไม่สามารถมองเห็นพื้นผิวของภาพทั้งหมดได้อย่างชัดเจนในระหว่างการตรวจสอบกระจก ซึ่งทำให้ยากต่อการสังเกตและถ่ายภาพ ดังนั้น วัตถุประสงค์ของกล้องจุลทรรศน์การวิจัยโดยทั่วไปจึงเป็นวัตถุประสงค์ของแผน ซึ่งได้รับการแก้ไขแล้วสำหรับความโค้งของสนาม
6). ความบิดเบี้ยว ความคลาดเคลื่อนทุกประเภทที่กล่าวถึงข้างต้น ยกเว้นความโค้งของฟิลด์ ส่งผลต่อความคมชัดของภาพ ความบิดเบี้ยวเป็นความคลาดเคลื่อนอีกประเภทหนึ่งซึ่งจุดศูนย์กลางของลำแสงจะไม่ถูกรบกวน ดังนั้นความคมชัดของภาพจึงไม่ได้รับผลกระทบ แต่ภาพจะถูกเปรียบเทียบกับวัตถุต้นฉบับ ทำให้รูปร่างบิดเบี้ยว
