Как посчитать общее увеличение микроскопа
Как узнать увеличение микроскопа?
Для правильного подбора наблюдательной техники нужно понимать, как она работает, какие технические характеристики имеет, и для каких целей будет использоваться. Перед тем, как узнать увеличение микроскопа, нужно изучить маркировку на нем или паспорт/инструкцию к прибору.
Теоретический расчет
Каждый микроскоп – детский, лабораторный, школьный – имеет такие параметры, как кратность объектива и окуляра. Чтобы определить увеличение микроскопа, необходимо умножить кратность окуляра на ту же величину объектива. Полученный результат – количество крат, на которые увеличивается исследуемый предмет:
Хмикроскопа = Хобъектива * Хокуляра
Такая формула оптимальна по следующей логике: для формирования изображения свет от осветителя проходит через всю оптическую систему. Потому должны учитываться преобразования света до того момента, как он доходит до глаз исследователя и передает увеличенный предмет.
Например, окуляр 16х и объектив 10х, получаем Х = 160 крат. Если объективов несколько, будет и несколько кратностей, в зависимости от возможностей прибора. А при использовании Линзы Барлоу 2х полученные значения можно будет умножить еще на два. При используемых выше параметрах оборудование будет давать увеличение в 160 крат, с Линзой Барлоу – в 320.
На практике
Здесь работает полезное увеличение. Оно означает, что изображение контрастное, качество визуализации на высоте, нет искажения. В микроскопах низкого качества из-за расчета только по теоретическим данным стали использовать вместо стекол полимеры, которые не могут дать качественное изображение.
Исследователь видит размытую, мутную картинку. Все зависит и от качества прибора, потому рассчитанное значение не всегда соответствует действительности.
Видео
Увеличение микроскопа формула как посчитать
Увеличение микроскопа оптического формула расчета, как вычислить, определить коэффициент, посчитать сколько крат
При выборе микроскопа для исследований в различных отраслях науки, первой задачей стоит определиться, какой диапазон увеличений микроскопа необходим.
Определить увеличение оптического микроскопа не сложно, необходимо перемножить между собой увеличения всех оптических компонентов (объективы, окуляры, промежуточные адаптеры).
Промежуточные адаптеры располагаются между корпусом микроскопа (трансфокатором) и тубусом микроскопа.
На примере стереоскопического микроскопа Olympus SZX7 разберем, как посчитать диапазон увеличений микроскопа.
При использовании окуляров с увеличением 10х, объектива 1х и трансфокатора с переменным увеличением 0.8х – 5.6х получим:
· 10 * 1 * 0.8 = 8 крат (минимальное увеличение)
· 10 * 1 * 5.6 = 56 крат (максимальное увеличение)
Так же существует понятие, как полезное увеличение.
Полезное увеличение – это видимое увеличение, при котором глаз наблюдателя будет полностью использовать разрешающую способность микроскопа (то есть разрешающая способность микроскопа будет такая же, как и разрешающая способность глаза).
Диапазон полезного увеличения микроскопа можно посчитать, подставив в следующее неравенство значение числовой апертуры используемого объектива:
Увеличение и разрешающая способность светового микроскопа
Микроскоп – сложная оптическая система, позволяющая увеличивать изображение исследуемого объекта с десятки и сотни раз. У всех них есть принцип действия, а также характеристики, от которых зависит сфера работы каждого увеличительного прибора.
Увеличение микроскопа
Работа со световым микроскопом проводится для получения изображения под увеличением. Различают несколько его типов: объектив, окуляр, а также диапазон увеличения. Также у современного оборудования есть и цифровое.
Во сколько раз увеличивает световой микроскоп?
В обычном устройстве установлены две линзы, которые являются короткофокусными. Это окуляр и объектив.
Окуляр – это часть увеличительного прибора, устанавливаемая в окулярный узел, куда непосредственно смотрит исследователь. Его кратность в среднем составляет 10-20, величина этого параметра зависит от марки и вида прибора. Эти элементы могут быть съемные, а могут и быть установлены стационарно.
Как определить увеличение светового микроскопа?
Увеличение изображения, обеспечиваемое световым микроскопом, соответствуют произведению усиления окуляра и объектива. То есть изображение, которое мы видим при увеличении объекта, является совместной работой одного и второго элемента.
Объективы же – это элементы, которые также имеют в совеем составе увеличительные линзы. Данная конструкция закреплена на револьверном блоке, на котором может быть несколько объективов.
Например, если окуляр имеет значение кратности 10, а объектив – 20, то общее увеличение составляет 200 крат. Чтобы добиться необходимого размера, стоит поставить лишь подходящие оптические элементы. Однако, есть и ограничения в этом показателе.
Во сколько раз он увеличивает изображение максимально?
Даже самые современнее и мощные микроскопы не смогут увеличить объект свыше 2000 крат, так как изображение будет просто нечетким, и его визуализация будет невозможна.
Цифровое увеличение же зависит от возможности камеры, а также параметров экрана, на который будет выводиться изображение.
Поле зрения микроскопа
Поле зрения является параметром, характеризующий предельно максимальный диаметром области, который может быть визуализирован человеческим глазом при исследовании через окуляр. Зависит поле зрения от:
Данную величину можно рассчитать в миллиметрах, если исследовать миллиметровую шкалу линейки через микроскоп, при этом поле зрения не зависит от кратности увеличения окуляра.
Диаметр выходного зрачка микроскопа
Для того, чтобы определить такой показатель, как диаметр выходного зрачка, необходимо применение динаметра Рамсдена. Также для измерения такой величины может использоваться диоптрийная трубка со стеклянной шкалой. В фокальной плоскости анной лупы расположена сетка, цена деления которой составляет 0,1 миллиметр.
Разрешающая способность
Важными параметрами для увеличительного оборудования является и разрешающая способность светового микроскопа.
Смыслом определения разрешающая способность светового микроскопа, является возможность оптической системы четко различать две рядом расположенные точки. Это минимальное расстояние, расположенное между двумя точками, различающимися отдельно друг от друга.
Есть пределы разрешения светового микроскопа.
Максимальная разрешающая способность равна 0,25 мкм, это предел разрешающей способности светового микроскопа.
Если не достигнут предел разрешения светового микроскопа, то ее можно увеличить. Это возможно путем увеличения апертуры объектива или уменьшением длины волны света.
Полезное увеличение
Это показатель, который определяет увеличение, способное увидеть глазом исследователя, равное разрешающей способности прибора.
Это означает, что разрешающая способность человеческого глаза равна такому же показателю увелиивающего устройства. Для того, чтобы определить максимальную разрешающую способность объектива, необходимо подобрать от 500 до 1000 крат.
Минимальное полезное увеличение – это числовая апертура, помноженная на 500. Соответственно, максимальное увеличение – это числовая апертура, умноженная на 1000. Использование значений, менее минимальных, не даст возможности использовать разрешающую способность в полном объеме, а работа на больших параметрах не дать более четкого изображения изучаемого объекта.
Какие органоиды можно увидеть в световой микроскоп?
При помощи него можно довольно детально изучить структуру и строение клетки и ее органелл. В стандартный световой микроскоп можно увидеть рибосомы, комплекс Гольджи, который был открыт именно при помощи данного оборудования Камилло Гольджи, ядро, вакуоли, митохондрии, хлоропласт. Также прекрасно визуализируется клеточная стенка.
При выборе такой аппаратуры очень важно понимать ее сферу применения, так как для школьной лаборатории вполне достаточными параметрами обладает обычный световой микроскоп, а для научно-исследовательской, медицинской лаборатории, его мощности будет недостаточно для достижения всех поставленных целей. Среди такой техники можно выделить оптические, электронные, рентгеновские микроскопы, сканирующие оптические микроскопы ближнего поля и другие.
Digitrode
цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы
Как рассчитать общее увеличение микроскопа или другого оптического механизма
Микроскопы визуально увеличивают самые маленькие элементы этого мира. От мельчайших деталей клеток до тонких ресничек парамеции до замысловатых работ Дафнии микроскопы раскрывают множество крохотных секретов. Расчет общего увеличения использует простое наблюдение и базовое умножение.
Микроскопы используют линзы для увеличения объектов. Простой микроскоп использует только одну линзу; увеличительное стекло можно назвать простым микроскопом. Увеличение простого микроскопа не требует каких-либо расчетов, потому что одна линза обычно помечается значением увеличения. Например, ручная линза может быть помечена 10x, что означает, что линза увеличивает объект так, чтобы он выглядел в десять раз больше, чем фактический размер.
Сложные микроскопы используют две или более линзы для увеличения образца. Стандартный школьный микроскоп объединяет две линзы, окуляр и одну линзу объектива, чтобы увеличить объект. Окуляр находится в верхней части трубки тела. Объектив направлен вниз к объекту, который нужно увеличить. Большинство микроскопов имеют три или четыре объектива, установленные на вращающейся насадке. Вращение носика позволяет зрителю изменять увеличение. Различные объективы обеспечивают разные варианты увеличения.
Определение увеличения каждой линзы требует изучения корпуса каждой линзы. На боковой стороне корпуса находится ряд чисел, который включает число, за которым следует x, как 10x. Это 10x показывает, что объектив увеличивает объект, чтобы казаться в десять раз больше реальности. В зависимости от производителя этот номер увеличения может появляться в начале или в конце последовательности чисел. Чтобы рассчитать общее увеличение, найдите увеличение как окуляра, так и объектива. Общее окулярное увеличение в десять раз, отмеченное как 10x. Стандартные объективы увеличивают в 4, 10 и 40 раз. Если у микроскопа четвертая объективная линза, увеличение, скорее всего, будет в 100 раз.
Как только увеличение каждой отдельной линзы известно, вычисление общего увеличения является простой математикой. Умножьте увеличение линз вместе. Например, если увеличение окуляра составляет 10x, а объектив, который используется, имеет увеличение 4x, общее увеличение составляет 10 × 4 = 40. Общее увеличение 40 означает, что визуальный объект выглядит в 40 раз больше, чем фактический объект. Если зритель переключается на объектив с 10-кратным увеличением, общее увеличение будет представлять собой 10-кратное увеличение окуляра, умноженное на 10-кратное увеличение нового объектива, рассчитанное как 10 × 10, что даст общее увеличение 100x.
6.2. Микроскоп
Микроскоп предназначен для наблюдения мелких объектов с большим увеличением и с большей разрешающей способностью, чем дает лупа. Оптическая система микроскопа состоит из двух частей: объектива и окуляра. Объектив микроскопа образует действительное увеличенное обратное изображение предмета в передней фокальной плоскости окуляра. Окуляр действует как лупа и образует мнимое изображение на расстоянии наилучшего видения (рис. 6.4). По отношению ко всему микроскопу рассматриваемый предмет располагается в передней фокальной плоскости.
Рис. 6.4. Оптическая схема микроскопа.
6.2.1. Увеличение микроскопа
Действие микрообъектива характеризуют его линейным увеличением:
 , | (6.5) |
где 
– фокусное расстояние микрообъектива, 
– расстояние между задним фокусом объектива и передним фокусом окуляра, называемое оптическим интервалом или оптической длиной тубуса.
Изображение, создаваемое объективом микроскопа в передней фокальной плоскости окуляра рассматривается через окуляр, который действует как лупа с видимым увеличением:
 . | (6.6) |
Общее увеличение микроскопа определяется как произведение увеличения объектива на увеличение окуляра:
| (6.7) |
.Если известно фокусное расстояние всего микроскопа, то его видимое увеличение можно определить так же, как и у лупы:
 . | (6.8) |
Как правило, увеличение современных объективов микроскопов стандартизованное и составляет ряд чисел: 10, 20, 40, 60, 90, 100 крат. Увеличения окуляров тоже имеют вполне определенные значения, например 10, 20, 30 крат. Во всех современных микроскопах имеется комплект объективов и окуляров, которые специально рассчитываются и изготавливаются так, что подходят друг к другу, поэтому их можно комбинировать для получения разных увеличений.
6.2.2. Поле зрения микроскопа
Поле зрения микроскопа зависит от углового поля окуляра 
, в пределах которого получается изображение достаточно хорошего качества:
 . | (6.9) |
При данном угловом поле окуляра линейное поле микроскопа в пространстве предметов тем меньше, чем больше его видимое увеличение.
6.2.3. Диаметр выходного зрачка микроскопа
Диаметр выходного зрачка микроскопа вычисляется следующим образом:
 . | (6.10) |
где 
– передняя апертура микроскопа.
Диаметр выходного зрачка микроскопа обычно немного меньше диаметра зрачка глаза (0.5 – 1 мм).
При наблюдении в микроскоп зрачок глаза нужно совмещать с выходным зрачком микроскопа.
6.2.4. Разрешающая способность микроскопа
Одной из важнейших характеристик микроскопа является его разрешающая способность. Согласно дифракционной теории Аббе, линейный предел разрешения микроскопа, то есть минимальное расстояние между точками предмета, которые изображаются как раздельные, зависит от длины волны и числовой апертуры микроскопа:
 . | (6.11) |
Предельно достижимую разрешающую способность оптического микроскопа можно сосчитать, исходя из выражения для апертуры микроскопа (
). Если учесть, что максимально возможное значение синуса угла – единичное (
), то для средней длины волны 
можно вычислить разрешающую способность микроскопа: 
.
Из выражения (6.11) следует, что повысить разрешающую способность микроскопа можно двумя способами: либо увеличивая апертуру объектива, либо уменьшая длину волны света, освещающего препарат.
Иммерсия
Для того чтобы увеличить апертуру объектива, пространство между рассматриваемым предметом и объективом заполняется так называемой иммерсионной жидкостью – прозрачным веществом с показателем преломления больше единицы. В качестве такой жидкости используют воду (
), кедровое масло (
), раствор глицерина и другие вещества. Апертуры иммерсионных объективов большого увеличения достигают величины 
, тогда предельно достижимая разрешающая способность иммерсионного оптического микроскопа составит 
.
Применение ультрафиолетовых лучей
Для увеличения разрешающей способности микроскопа вторым способом применяются ультрафиолетовые лучи, длина волны которых меньше, чем у видимых лучей. При этом должна быть использована специальная оптика, прозрачная для ультрафиолетового света. Поскольку человеческий глаз не воспринимает ультрафиолетовое излучение, необходимо либо прибегнуть к средствам, преобразующим невидимое ультрафиолетовое изображение в видимое, либо фотографировать изображение в ультрафиолетовых лучах. При длине волны 
разрешающая способность микроскопа составит 
.
Кроме повышения разрешающей способности, у метода наблюдения в ультрафиолетовом свете есть и другие преимущества. Обычно живые объекты прозрачны в видимой области спектра, и поэтому перед наблюдением их предварительно окрашивают. Но некоторые объекты (нуклеиновые кислоты, белки) имеют избирательное поглощение в ультрафиолетовой области спектра, благодаря чему они могут быть «видимы» в ультрафиолетовом свете без окрашивания.
6.2.5. Полезное увеличение микроскопа
Глаз наблюдателя сможет воспринимать две точки как раздельные, если угловое расстояние между ними будет не меньше углового предела разрешения глаза. Для того чтобы глаз наблюдателя мог полностью использовать разрешающую способность микроскопа, необходимо иметь соответствующее видимое увеличение.
Полезное увеличение – это видимое увеличение, при котором глаз наблюдателя будет полностью использовать разрешающую способность микроскопа, то есть разрешающая способность микроскопа будет такая же, как и разрешающая способность глаза.
Если две точки в передней фокальной плоскости микроскопа расположены друг от друга на расстоянии 
, то угловое расстояние между изображениями этих точек 
. Из выражений (6.11) и (6.8) можно вывести видимое увеличение микроскопа:
 . | (6.12) |
Поскольку обычно диаметр выходного зрачка микроскопа около 0.5 – 1 мм, угловой предел разрешения глаза 2´ – 4´. Если взять среднюю длину волны в видимой области спектра (0.5 мкм), то для полезного увеличения микроскопа можно вывести зависимость:
 . | (6.13) |
Микроскоп с видимым увеличением меньше 500А не позволяет различать глазом все тонкости структуры предмета, которые изображаются как раздельные данным объективом (
). Использование видимого увеличения больше 1000А нецелесообразно, так как разрешающая способность объектива не позволяет полностью использовать разрешающую способность глаза (
).