Микроскоп. Ход лучей в микроскопе. Характеристики микроскопа.
Микроскоп - сложная оптическая система с двумя ступенями увеличения. Предназначен для наблюдения в увеличенном виде близкорасположенных предметов.
· Первая ступень - ОБЪЕКТИВ - центрическая система из 4-10 линз, предназначенная для непосредственного рассмотрения объекта и формирования промежуточного изображения.
· Вторая ступень - ОКУЛЯР - система из 2-5 линз, предназначенная для рассмотрения промежуточного изображения.
Центрическая система - система линз, оптические центры которых находятся в одной плоскости.
Для построения изображения в микроскопе необходимо:
1. объектив и окуляр изобразить в виде тонких собирающих линз;
2. выбрать два луча: первый - через оптический центр линзы, второй - параллельно главной оптической оси;
3. расположить предмет перед главным фокусом объектива;
4. построить промежуточное изображение - оно должно получится за двойным фокусом объектива, а также увеличенным, действительным и обратным (перевернутым вверх ногами). Промежуточное изображение должно располагаться на расстоянии большем, чем фокусное расстояние окуляра;
5. построить окончательное изображение, формируемое окуляром. Оно является увеличенным, мнимым и прямым по отношению к промежуточному изображению. Окончательное изображение будет находится от окуляра на расстоянии наилучшего зрения.
Основные характеристики микроскопа:
1) Увеличение микроскопа (ГМ) - безразмерная величина, равная отношению размера окончательного изображения к размеру предмета.
|
|
|
I. ГМ = Гобъектива * Гокуляра
Гобъектива = l1/l2; Гокуляра = l2/l1;
ГМ = (l1*l2)/(l*l1);
Гм = l 2 / l .
II. Гм = (Δ* L )/( f 1 * f 2 ).
Δ- длина тубуса,
L - расстояние наилучшего зрения,
f1 и f2 - фокусы объектива и окуляра.
Увеличения окуляра и объектива гравируются на их оправах. У обычных биологических микроскопов объективы дают увеличение 8, 10, 20, 40 и 90; окуляры имеют увеличение 5, 7, 10 и 20. У исследовательских микроскопов увеличение окуляра 20, объектива - 100.
2) Числовая апертура ( A ) - она характеризует светособирающую и разрешающую способность микроскопа. Апертура равна произведению показателя преломления среды, находящейся между предметом и объективом, на синус апертурного угла.
Апертурный угол ( u)- это тот угол, под которым из точки, находящейся в главном корпусе объектива, виден радиус передней линзы объектива.
A = n * sin u .
n - Коэффициент преломления,
A - Числовая апертура,
u - Апертурный угол.
Средой между предметом и объективом могут быть:
· воздух (сухой объектив) - n ≈ 1;
· дистиллированная вода - n = 1,33;
|
|
|
· глицерин - n = 1,49;
· кедровое масло - n = 1,55.
Каждый объектив предназначен для конкретной среды. Апертурный угол для воздушной среды составляет 0º- 40º, для иммерсионной - 1º-30º. Апертура объектива гравируется его на оправе вместе с увеличением. Наименьшая апертура - 0,2. Наибольшая 1,3 у иммерсионных объективов с увеличением 100.
3) Разрешающая способность( R ) - способность оптической системы давать раздельные изображения двух предельно близко расположенных точек объекта или его структур. Разрешающая способность обратно пропорциональна пределу разрешения.
Предел разрешения ( d ) - минимальное расстояние, на которое две структуры видны раздельно.
R = 1/ d .
Экспериментально установлено, что предел разрешения зависит от длины волны света (Λ - «лямбда») и от числовой апертуры (А) микроскопа:
d = Λ /2A => R = 2A/ Λ = (2*n*sin u)/ Λ .
Следовательно, для повышения разрешающей способности микроскопа надо использовать коротковолновые излучения и объектив с большой числовой апертурой (иммерсионные среды).
Светопроводящая и световоспринимающая части глаза. Угол зрения. Острота зрения. Недостатки оптической системы глаза.
|
|
|
Глаз состоит из:
1)склеры - внешней белковой оболочки,
2)роговицы - n = 1,15; толщина ≈ 1 мм,
3)сосудистой оболочки - препятствующей рассеянию света в глазу и служит для защиты светочувствительных элементов,
4)радужной оболочки,
5)зрачка - круглого отверстия в радужной оболочке, с изменением которого изменяется поток проходящего света;
6)хрусталика - природной двояковыпуклой линзы с коэффициентом преломления 1,4. Кольцевая мышца охватывает хрусталик и изменяет кривизну его поверхности;
7)передней камеры - камеры со студенистой массой(n ≈ n ВОДЫ = 1,33);
8)зрительного нерва;
9)сетчатки - состоит из нескольких слоев рецепторных клеток;
10)стекловидного тела - прозрачной студенистой массы, которая занимает объем глаза между хрусталиком и сетчаткой;
11)желтого пятна (место выхода зрительного нерва из глаза).
Функции глаза:
1. опорно-механическая;
2. светопреломляющая и светопередающая;
Светорегулирующая
Световоспринимающая.
Светопроводящая часть глаза образуется роговицей, хрусталиком, жидкостью передней камеры и стекловидным телом. Главная оптическая ось проходит через центры роговицы, зрачка, хрусталика. Глаз - центрированная оптическая система.
|
|
|
Световоспринимающая часть (или рецепторный аппарат) - это сетчатка, в которой находятся светочувствительные зрительные клетки. Направление наибольшей чувствительности определяет зрительная ось. Она проходит через центры роговицы и желтого пятна. В направлении этой оси глаз имеет наилучшую разрешающую способность. Угол между оптической и зрительной осями составляет 5º.
Оптическая сила глаза ( D )- это алгебраическая сумма сил всех основных преломляющих сред.
D = 1/ F ;
[ D ]=[м -1 = дптр(«диоптрия»)].
В глазу D РОГОВИЦЫ равен 42-43 дптр; D ХРУСТАЛИКА - до 33 дптр; DСТЕКЛОВИДНОГО ТЕЛА - 5 - 6 дптр. Первые две среды подобны собирающим линзам, последняя - рассеивающей.
Для построения изображения на сетчатке и анализа связанных с этим явлений пользуются приведенным (редуцированным) глазом. Здесь рассматривается однородная сферическая линза с коэффициентом преломления (n) равным 1,4 и D В ПОКОЕ = 63 дптр, D ПРИ НАПРЯЖЕНИИ = 70 дптр. Построение изображения делается по обычным правилам. Если предмет расположен на расстоянии большем, чем двойное фокусное, то оно получается действительным, уменьшенным и обратным. FГЛАЗА=16,6мм (16-17мм).
Аккомодация.
Изображение предмета, удаленного от линзы на раз – расстояние получится так же на раз расстояние от нее.
Однако для нормального глаза различная удаленность предмета дают на сетчатке одинаково резкие изображения. Это означает, что существует механизм, позволяющий глазу приспособиться к изменениям расстояния до наблюдения предметов. Этот механизм называется аккомодацией.
Аккомодация – приспособление глаза к четкому видению различно удаленных предметов. Ближний предел аккомодаций связан с максимальным напряжением кольцевой мышцы. В норме при приближении предмета к глазу на расстоянии 25 см аккомодация осуществляется без существенного напряжения. Светочувствительность глаза изменяется в широких пределах благодаря зрительной адаптации – способности глаза приспосабливаться к различным яркостям.
Угол зрения.
Размер изображения на сетчатке зависит от размера предмета и его удаленности от глаза, т.е. от угла, под которым виден предмет – это угол зрения.
Угол зрения – угол между лучами, идущими от крайних точек предмета через оптический центр глаза.
Один и тот же угол зрения соответствовать разным предметам.
Аберрации, свойственные линзам, у глаза почти не ощущаются. Сферическая аберрация устраняется тем, что зрачок пропускает в глаз только сравнительно узкий центральный пучок лучей. Хроматическая аберрация не ощущается вследствие того, что глаз наиболее чувствителен к относительно узкой желто-зеленой части спектра.
Астигматизм наклонных пучков не имеет места из-за того, что глаз автоматически устанавливается в направлении наблюдаемого предмета, и входящие в него лучи являются центральными.
Однако оптической системе глаза свойственны некоторые специфические недостатки.
В нормальном глазу при отсутствии аккомодации задний фокус совпадает с сетчаткой, такой глаз называют эмметропическим и аметропическим, если это условие не выполняется.
Наиболее распространенными видами аметропии являются близорукость (миопия) и дальнозоркость (гиперметропия). Близорукость - недостаток глаза, состоящий в том, что задний фокус при отсутствии аккомодации лежит впереди сетчатки; в случае дальнозоркости задний фокус при отсутствии аккомодации лежит позади сетчатки. Для коррекции близорукого глаза применяют рассеивающую линзу, дальнозоркого - собирательную.
Астигматизм исправляют специальными цилиндрическими линзами.
Дата добавления: 2019-11-25; просмотров: 531; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!