Разрешающая способность микроскопа

Разрешающая способность микроскопа характеризует его способность давать раздельное изображение очень близких объектов. Вследствие ограничения светового потока оправами линз и диафрагм изображение объекта представляетсобой дифракционную картину от круглого отверстия: каждая точка объекта изображается в виде кружка, окруженного дифракционными кольцами. Центральный дифракционный кружок можно рассматривать как изображение точки. В микроскопе при освещении объекта широким пучком лучей разных направлений получается такое же распределение интенсивности света в дифракционной картине, что и в фокальной плоскости телескопа. Следовательно, при этих условиях два точечных объекта будут разрешены,

если расстояние между центрами их дифракционных изображений не меньше

, (13)

где - расстояние от задней главной плоскости объектива микроскопа до промежуточного изображения (рис. 3). Мерой разрешающей способности микроскопа является минимальное расстояние между точками в плоскости

Рис.3

объекта, при котором эти точки еще видны раздельно. Чтобы найти выражение для этого расстояния, воспользуемся условием синусов Аббе:

Отсюда

(14)

Подставляя (14) в (13), получим с точностью до небольшого численного коэффициента выражение для минимального расстояния, разрешаемого микроскопом

(15)

Рис. 4

Таким образом, разрешающая способность микроскопа зависит от длины волны l излучения, используемого для освещения объекта; числовой аперту-

ры микроскопа nsinu и накладывает принципиальные ограничения на увеличение микроскопа. Увеличение микроскопа должно быть согласовано с его разрешающей способностью (11). Обычно препарат представляет собой очень тонкий срез, который заклеивается между двумя плоскими стеклами, причем склеивающее вещество подбирается так, что его коэффициент преломления равен коэффициенту преломления n стекол. В иммерсионных микроскопах между покровным стеклом и первой линзой объектива вводят каплю иммерсионной жидкости с тем же (или очень близким) значением показателя преломления n. При этих условиях, как видно из рис. 4, увеличивается апертурный угол входа (u»p / 2), так как при падении лучей на границу покровное стекло – среда не происходит изменения направления лучей.

Если n = 1.5, то числовая апертура в иммерсионных микроскопах может достигнуть значения nsinu =1.5, и примерно во столько же раз увеличатся разрешающая способность и коэффициент увеличения микроскопа. Для полного использования разрешающей способности микроскопа необходимо, чтобы угол, под которым рассматривается изображение разрешаемого микроскопом объекта, был не меньше минимального угла зрения глаза. Минимальный угол зрения для нормального глаза . Данное значение для минимального угла зрения можно получить из теории дифракции лучей на отверстии зрачка глаза, используя формулу

(16)

Если изображение в микроскопе рассматривается на расстоянии наилучшего зрения =250 мм, то при согласовании параметров микроскопа с разрешающей способностью глаза должно выполняться условие: