Самым трудным для понимания является то, что предельно просто. Но, когда силы потрачены и такое понято, возникает реакция - разве кто-либо раньше мог думать иначе?

Методы формирования изображения Проекционное изображение Оптическое изображение Растровые изображения

Оптическое изображение Под оптическим изображением мы будем понимать изображение формируемое обычной системой линз

Сканированные изображения Каждая точка картинки формируется последовательно. Пример: Телевизионная картинка

Оптический микроскоп Линза характеризуется фокусным расстоянием f (расстояние от линзы до точки, в которой пересекаются падающие на линзу параллельные лучи). коэффициент преломления n (определяется материалом линзы). размером апертуры Реальные/виртуальные изображения Принцип обратимости - распространение лучей не зависит от направления, в котором они движутся.

Тонкая линза 2 - угловая апертура линзы. Она определяет количество света от объекта, которое может быть сфокусировано. Почему с помощью одной линзы нельзя получать большие увеличения?

Двухступенчатый микроскоп Объектив - формирует инвертированное изображение с увеличением Проектор (окуляр) - дополнительно его увеличивает на величину Общее увеличение системы.

Типы оптических микроскопов Объект непрозрачен Объект прозрачен Микроскоп состоит из трех основных частей Осветительная система Воспроизводящая часть Визуализирующая часть

Разрешение и разрешающая способность Разрешение – способность различать близко расположенные точки как раздельные Разрешающая способность – разрешение, достигаемое на конкретном приборе при оптимальных условиях.

Формирование изображения по Аббе Пусть объект состоит из большого числа близких друг другу линий (оптически это эквивалентно дифракционной решетке) Первичное изображение – дифракционные спектр Вторичное изображения – результат интерференции дифрагированных пучков. В плоскости изображений A'B' линза будет воспроизводить в той или иной степени структуру дифракционной решетки, при этом тем точнее, чем больше порядков спектра захвачено объективом. d sin φ = kλ

Формирование изображения по Аббе U<φ1 – изображения нет, U=φ1 – изображение появляется, Uφ1 - изображение хорошее. За условие разрешения принимают d λ/sin(u). Так как sin(u) λ,(400 нм) Два способа уменьшить d Увеличить n – иммерсионные микроскопы n = 1.5 (кедровое масло) Освещать боковым светом d 0,5λ / n sin(u) Таким образом, в 1893 Аббе показал, что минимальное разрешаемое расстояние не может превышать ½ длины волны используемого излучения

Эксперименты Аббе

Аббе удалось совершенно по-новому, с позиций волновой оптики, объяснить действие простой линзы. Изображение в микроскопе получается двумя последовательными этапами: 1) образованием дифракционной картины в фокальной плоскости по методу Фраунгофера; 2) образованием из отклоненных пучков оптического изображения. В реальной ситуации изображение в микроскопе образуется не всеми отклоненными пучками лучей, и синтез изображения будет осуществляться только за счет прошедших через объектив микроскопа пучков лучей. Самое главное, что в этом случае изображение уже не будет являться точной копией объекта (предмета) наблюдения.

ПАРАДОКСЫ ЗРЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА И ИХ УСТРАНЕНИЕ С ПОМОЩЬЮ ЗАКОНОВ ФИЗИКИ Изменение диаметра зрачка при изменении освещения Угловой размер торцов палочек (65 минут) противоречит разрешающей способности глаза (0,7 угловой минуты)

Эйри диск

Глубина поля и глубина фокуса

Хроматическая аберрация

Сферическая аберрация

Астигматизм

Дисторсия

NIKKOR 400mm f/2.8G ED VR

Классификация объективов Ахроматические ( нм, для 2 длин волн) Апохроматические (для 3 длин волн) Объективы плоского поля (кривизна по полю,планапохроматы)

Методы световой микроскопии Разрешающая способность Контраст (> 3-4%)

Метод светлого поля шаровидный графит

Метод темного поля Метод тёмного поля в отражённом свете: 1 - препарат; 2 - объектив; 3 - эпи-конденсор; 4 - кольцевое зеркало.

Метод темного поля

Метод фазового контраста

эпителий

Поляризационная микроскопия

Конфокальный микроскоп

Nikon A1 Кишечник

Пыльца

Развитие ЭМ

Электростатическая линза

Электромагнитные линзы

Ларморова частота Расстояние между точками P и P'

Высокая яркость и интенсивность Интенсивность – число испускаемых электронов в 1t отнесенное к 1S, ), т.е. плотность эмитируемого тока Яркость – плотность тока в единице телесного угла Высокая когерентность пространственная (поперечная) и временная (продольная) Стабильная эмиссия. Большой срок службы Источник электронов термоэлектронные (ТЭП) (thermoelectronic or thermionic source) автоэмиссионные (АЭП или FEG – field emission gun).

Источник электронов

Плотность тока Яркость

Вольфрамовый катод

Игольчатый катод

Гексаборид лантана

Автоэмиссионный катод

Табл. Сравнение источников электронов Source Brightnes s, 10 9 А/см 2 sr Life- time, h Source sizeEnergy spread E, eV Beam current stability, % Tungsten hairpin pointed m 1-5 m 1-3(fig) LaB m 1-21 Field emission cold thermal schottky 10 8 >1000 <5nm 15-30nm