현미경의 4가지 광학 원리
1. 굴절 및 굴절률
빛은 균일한 등방성 매질에서 두 점 사이를 직선으로 이동합니다. 밀도가 다른 투명 물체를 통과할 때 굴절이 발생하는데, 이는 매질에 따라 빛의 전파 속도가 다르기 때문에 발생합니다. 투명 물체의 표면에 수직이 아닌 빛이 공기 중에서 투명한 물체(예: 유리)로 들어올 때 빛은 그 경계면에서 방향을 바꾸고 법선과 굴절각을 형성합니다.
2. 렌즈 성능
렌즈는 현미경 광학계를 구성하는 가장 기본적인 광학 부품입니다. 대물렌즈, 접안렌즈, 콘덴서 등의 부품은 하나 또는 여러 개의 렌즈로 구성됩니다. 모양에 따라 볼록렌즈(포지티브 렌즈)와 오목렌즈(네거티브 렌즈)의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 광축과 평행한 광선이 볼록렌즈를 통과하여 한 점에서 교차할 때 이 점을 "초점"이라 하고, 그 교차점을 지나 광축과 수직인 면을 "초점"이라 한다. 비행기". 두 개의 초점이 있는데 물체 공간의 초점을 "물체 초점"이라고 하고 거기에 있는 초점면을 "물체 초점면"이라고 합니다. 반대로 이미지 공간의 초점을 "이미지 초점"이라고 합니다. 의 초점면을 "이미지 정사각형 초점면"이라고 합니다. 빛이 오목렌즈를 통과하면 정립된 허상이 되고, 볼록렌즈는 정립된 실상이 된다. 실제 이미지는 화면에 나타날 수 있지만 가상 이미지는 나타나지 않습니다.
3. 이미징에 영향을 미치는 주요 요인 - 수차
객관적인 조건으로 인해 어떤 광학 시스템도 이론적으로 이상적인 이미지를 생성할 수 없으며 다양한 수차의 존재가 이미지 품질에 영향을 미칩니다. 다양한 수차가 아래에 간략하게 소개되어 있습니다.
1). 색수차(Chromatic aberration) 색수차는 렌즈 이미징의 심각한 결함으로 다색광을 광원으로 사용할 때 발생하며 단색광은 색수차를 일으키지 않습니다. 백색광은 빨강, 주황, 노랑, 초록, 청록색, 파랑, 보라의 7가지로 구성됩니다. 다양한 빛의 파장이 다르기 때문에 렌즈를 통과할 때의 굴절률도 다릅니다. 이와 같이, 물체측의 점은 이미지측에 컬러 스폿을 형성할 수 있다. 광학 시스템의 주요 기능은 무색화입니다.
색수차는 일반적으로 위치 색수차와 배율 색수차를 포함한다. 위치 색수차는 이미지가 어느 위치에서나 흐릿하게 보이도록 만듭니다. 배율 색수차로 인해 이미지에 컬러 줄무늬가 생깁니다.
2). 구면 수차 구면 수차는 렌즈의 구면으로 인한 축상 지점의 단색 수차입니다. 구면 수차의 결과는 한 점이 촬영된 후에는 더 이상 밝은 점이 아니라 중간에 밝은 가장자리가 있는 밝은 점이 점차 흐려져 이미징 품질에 영향을 줍니다.
구면 수차 보정은 일반적으로 렌즈 조합으로 제거됩니다. 볼록 렌즈와 오목 렌즈의 구면 수차는 반대이기 때문에 재질이 다른 볼록 렌즈와 오목 렌즈를 접착하여 제거할 수 있습니다. 구형 현미경의 경우 대물 렌즈의 구면 수차가 완전히 보정되지 않으며 보정 효과를 얻으려면 해당 보정 접안 렌즈와 일치해야 합니다. 일반적으로 새 현미경의 구면 수차는 대물 렌즈에 의해 완전히 제거됩니다.
삼). 코마 코마는 축외 지점의 단색 수차입니다. 축을 벗어난 물체 지점이 대구경 빔에 의해 촬영될 때 방출된 빔이 렌즈를 통과하고 한 지점에서 교차하지 않으면 광점의 이미지는 쉼표 모양이 됩니다. 혜성과 같아서 "코마 수차(coma aberration)"라고 합니다.
4). 난시는 선명도에 영향을 미치는 축외 점 단색 수차이기도 합니다. 시야가 넓은 경우 가장자리의 물체 지점이 광축에서 멀어지고 빔이 크게 기울어져 렌즈를 통과한 후 난시가 발생합니다. 난시는 촬영 후 원래 물체 점이 두 개의 분리된 수직 짧은 선이 되고 이상적인 이미지 평면에서 합성된 후 타원형 점이 형성됩니다. 난시는 복잡한 렌즈 조합을 통해 제거됩니다.
5). 필드 곡률 필드 곡률은 "필드 곡률"이라고도 합니다. 렌즈에 필드 곡률이 있으면 전체 빔의 교차점이 이상적인 이미지 포인트와 일치하지 않습니다. 각각의 특정 지점에서 선명한 이미지 포인트를 얻을 수 있지만 전체 이미지 평면은 곡면입니다. 이와 같이 거울 검사 시 상면 전체가 선명하게 보이지 않아 관찰 및 사진 촬영이 어렵다. 따라서 연구용 현미경의 대물렌즈는 일반적으로 상면 곡률에 대해 보정된 평면 대물렌즈입니다.
6). 왜곡 상면 곡률을 제외한 위에서 언급한 모든 종류의 수차는 이미지의 선명도에 영향을 미칩니다. 왜곡은 빔의 동심도가 손상되지 않는 또 다른 유형의 수차입니다. 따라서 이미지의 선명도에는 영향을 미치지 않지만 이미지를 원본 개체와 비교하여 모양이 왜곡됩니다.
