Принципы визуализации (геометрической визуализации) микроскопии

Причина, по которой микроскоп может увеличивать проверяемый объект, достигается через линзу. Однолинзовое изображение имеет аберрации, которые серьезно влияют на качество изображения. Поэтому основные оптические компоненты микроскопа состоят из линз. Из характеристик линзы, только выпуклая линза может увеличивать, а вогнутая линза не может. Хотя объектив и окуляр микроскопа состоят из линз, они эквивалентны выпуклой линзе. Чтобы облегчить понимание принципа увеличения микроскопа, кратко объясним пять законов изображения выпуклой линзы:

(1) Когда объект находится за пределами двойного фокусного расстояния стороны объекта линзы, то в пределах двойного фокусного расстояния стороны изображения и вне фокуса формируется уменьшенное перевернутое действительное изображение;

(2) Когда объект расположен на расстоянии, превышающем удвоенное фокусное расстояние объективной стороны линзы, то на удвоенном фокусном расстоянии объективной стороны формируется перевернутое действительное изображение того же размера;

(3) Когда объект расположен в пределах двойного фокусного расстояния стороны объекта линзы, но вне фокуса, увеличенное перевернутое действительное изображение формируется за пределами двойного фокусного расстояния стороны изображения;

(4) Когда объект находится в фокусе объектива, изображение на стороне объекта невозможно;

(5) Когда объект находится в фокусе объектной стороны линзы, на этой стороне изображения не формируется изображение, а на той же стороне объектива, но дальше от объекта, формируется увеличенное прямое мнимое изображение.

Принцип формирования изображения микроскопа заключается в использовании правил (3) и (5) выше для увеличения объекта. Когда объект находится между F-2F перед объективом (F - фокусное расстояние стороны объекта), увеличенное перевернутое действительное изображение будет сформировано за пределами двойного фокусного расстояния стороны изображения объектива. В конструкции микроскопа это изображение попадает в пределах одного фокусного расстояния F1 окуляра, так что первое изображение (промежуточное изображение), увеличенное объективом, снова увеличивается окуляром, и, наконец, оно находится на стороне объекта окуляра (промежуточное изображение). С той же стороны человеческого глаза) формируется увеличенное прямое (относительно промежуточного изображения) виртуальное изображение на фотопическом расстоянии (250 мм) человеческого глаза. Поэтому, когда мы осматриваем микроскоп, изображение, видимое через окуляр (без дополнительной призмы преобразования), находится в противоположном направлении по отношению к изображению исходного объекта.