Principio di funzionamento e parti di un microscopio composto (con diagrammi)
Leggi questo articolo per conoscere i principi di funzionamento e le parti di un microscopio composto con diagrammi!
Principio di funzionamento:
Il microscopio più comunemente utilizzato per scopi generali è il microscopio composto standard. Ingrandisce le dimensioni dell'oggetto mediante un sistema complesso di disposizione delle lenti.
Ha una serie di due obiettivi; (i) la lente dell'obiettivo vicino all'oggetto da osservare e (ii) la lente oculare o l'oculare, attraverso i quali l'immagine è vista a occhio nudo. La luce proveniente da una fonte di luce (specchio o lampada elettrica) passa attraverso un oggetto trasparente sottile (Figura 4.4).
La lente dell'obiettivo produce un'immagine "immagine reale" ingrandita dell'oggetto). Questa immagine viene nuovamente ingrandita dalla lente oculare (oculare) per ottenere un'immagine virtuale ingrandita (immagine finale), che può essere vista ad occhio attraverso l'oculare. Poiché la luce passa direttamente dalla sorgente all'occhio attraverso le due lenti, il campo visivo è illuminato in modo brillante. È per questo; è un microscopio a campo chiaro.
Parti di un microscopio composto:
Le parti di un microscopio composto sono di due categorie come indicato di seguito:
(i) Parti meccaniche:
Queste sono le parti che supportano le parti ottiche e aiutano nella loro regolazione per mettere a fuoco l'oggetto (Figure 4.5 e 4.6).
I componenti delle parti meccaniche sono i seguenti:
1. Base o supporto metallico:
L'intero microscopio si basa su questa base. Lo specchio, se presente, è montato su di esso.
2. Pilastri:
Si tratta di un paio di elevazioni sulla base, con cui il corpo del microscopio è tenuto alla base
3. Giunto di inclinazione:
È un giunto mobile, attraverso il quale il corpo del microscopio è tenuto alla base dai pilastri. Il corpo può essere piegato a questo giunto in qualsiasi posizione inclinata, come desiderato dall'osservatore, per facilitare l'osservazione. Nei nuovi modelli, il corpo è fissato in modo permanente alla base in una posizione inclinata, quindi non ha bisogno di alcun pilastro o giunto.
4. Braccio curvo:
È una struttura curva sostenuta dai pilastri. Tiene il palco, il tubo del corpo, la regolazione fine e la regolazione approssimativa.
5. Body Tube:
Di solito è un tubo verticale che tiene l'oculare in alto e il revolver con gli obiettivi in basso. La lunghezza del tubo di trazione è denominata "lunghezza del tubo meccanico" e solitamente è di 140-180 mm (per lo più 160 mm).
6. Draw Tube:
È la parte superiore del tubo del corpo, leggermente più stretto, in cui l'oculare è scivolato durante l'osservazione.
7. Regolazione grossolana:
È una manopola con meccanismo a pignone e cremagliera per spostare il tubo del corpo su e giù per mettere a fuoco l'oggetto nel campo visibile. Poiché la rotazione della manopola attraverso un piccolo angolo sposta il tubo del corpo attraverso una lunga distanza rispetto all'oggetto, può eseguire una regolazione approssimativa. Nei microscopi moderni, muove il palco su e giù e il tubo del corpo è fissato al braccio.
8. Regolazione fine:
È una manopola relativamente più piccola. La sua rotazione attraverso un ampio angolo può spostare il tubo del corpo solo attraverso una piccola distanza verticale. Viene utilizzato per la regolazione fine per ottenere l'immagine chiara finale. Nei moderni microscopi, la regolazione fine viene eseguita spostando il palco su e giù per la regolazione fine.
9. Stage:
È una piattaforma orizzontale che sporge dal braccio curvo. Ha un foro al centro, sul quale l'oggetto da visualizzare è posto su una diapositiva. La luce proveniente dalla fonte di luce sotto il palco passa attraverso l'oggetto nell'obiettivo.
10. Stage meccanico (Slide Mover):
Il palco meccanico è composto da due manopole con meccanismo a cremagliera e pignone. La diapositiva contenente l'oggetto viene ritagliata su di essa e spostata sul palco in due dimensioni ruotando le manopole, in modo da mettere a fuoco la porzione richiesta dell'oggetto.
11. Revolving Nosepiece:
È un disco girevole sul fondo del tubo del corpo con tre o quattro obiettivi avvitati. Gli obiettivi hanno diversi poteri di ingrandimento. Sulla base dell'ingrandimento richiesto, il portaobiettivi viene ruotato, in modo che solo l'obiettivo specificato per l'ingrandimento richiesto rimanga in linea con il percorso della luce.
(ii) Parti ottiche:
Queste parti sono coinvolte nel far passare la luce attraverso l'oggetto e ingrandendone le dimensioni.
I componenti delle parti ottiche includono quanto segue:
1. Sorgente luminosa:
I moderni microscopi hanno una sorgente di luce elettrica integrata nella base. La sorgente è collegata alla rete tramite un regolatore che controlla la luminosità del campo. Ma nei vecchi modelli, uno specchio viene usato come fonte di luce. È fissato alla base da una chiesetta, attraverso la quale può essere ruotato, in modo da far convergere la luce sull'oggetto. Lo specchio è piano su un lato e concavo sull'altro.
Dovrebbe essere usato nel modo seguente:
(un) Condensatore presente:
Utilizzare solo il lato piano dello specchio, in quanto il condensatore converge i raggi luminosi.
(b) Condensatore assente:
(i) Luce diurna:
Piano o concavo (l'aereo è più facile)
(ii) Piccola luce artificiale:
Obiettivo ad alta potenza: lato piano
Obiettivo a bassa potenza: lato concavo
2. Diaframma:
Se la luce proveniente dalla sorgente luminosa è brillante e tutta la luce è lasciata passare all'oggetto attraverso il condensatore, l'oggetto si illumina brillantemente e non può essere visualizzato correttamente. Pertanto, un diaframma a iride è fissato sotto il condensatore per controllare la quantità di luce che entra nel condensatore.
3. Condensatore:
Il condensatore o il condensatore sotto-stadio si trova tra la sorgente luminosa e il tavolino. Ha una serie di lenti per convergere sull'oggetto, i raggi di luce che provengono dalla sorgente luminosa. Dopo aver attraversato l'oggetto, i raggi di luce entrano nell'obiettivo.
La capacità di "condensazione della luce", "convergenza della luce" o "raccolta della luce" di un condensatore è detta "apertura numerica del condensatore". Allo stesso modo, la capacità di "raccolta della luce" di un obiettivo è chiamata "apertura numerica dell'obiettivo". Se il condensatore converge la luce in un ampio angolo, la sua apertura numerica è maggiore e viceversa.
Se il condensatore ha un'apertura numerica tale da inviare luce attraverso l'oggetto con un angolo sufficientemente grande da riempire la lente posteriore dell'obiettivo, l'obiettivo mostra la sua apertura numerica più alta (Figura 4.7). I condensatori più comuni hanno apertura numerica 1.25.
Se l'apertura numerica del condensatore è inferiore a quella dell'obiettivo, la porzione periferica della lente posteriore dell'obiettivo non è illuminata e l'immagine ha scarsa visibilità. D'altra parte, se l'apertura numerica del condensatore è maggiore di quella dell'obiettivo, la lente posteriore potrebbe ricevere troppa luce con conseguente diminuzione del contrasto.
Esistono tre tipi di condensatori come segue:
(a) Condensatore di Abbe (apertura numerica = 1, 25): è ampiamente utilizzato.
(b) Condensatore a fuoco variabile (apertura numerica = 1, 25)
(c) Condensatore acromatico (apertura numerica = 1, 40): è stato corretto per l'aberrazione sia sferica che cromatica e viene utilizzato nei microscopi di ricerca e nelle microfotografie.
4. Obiettivo:
È l'obiettivo più importante al microscopio. Di solito tre obiettivi con diverse potenze di ingrandimento sono avvitati al revolver.
Gli obiettivi sono:
(a) Obiettivo a bassa potenza (X 10):
Produce un ingrandimento dieci volte dell'oggetto.
(b) Obiettivo ad alta velocità (X 40):
Dà un ingrandimento di quaranta volte.
(c) Obiettivo di immersione in olio (X100):
Dà un ingrandimento di cento volte, quando l'olio di immersione riempie lo spazio tra l'oggetto e l'obiettivo
L'obiettivo di scansione (X4) è facoltativo. L'ingrandimento primario (X4, X10, X40 o X100) fornito da ciascun obiettivo è inciso sulla sua canna. L'obiettivo di immersione in olio ha un anello inciso su di esso verso la punta della canna.
Potere risolutivo dell'obiettivo:
È la capacità dell'obiettivo di risolvere ciascun punto dell'oggetto minuto in punti molto distanziati, in modo che i punti dell'immagine possano essere visti come distinti e separati l'uno dall'altro, in modo da ottenere un'immagine chiara e sfocata.
Potrebbe sembrare che si possa ottenere un ingrandimento molto alto usando un numero maggiore di obiettivi ad alta potenza. Sebbene possibile, l'immagine altamente ingrandita ottenuta in questo modo è sfocata. Ciò significa che ogni punto dell'oggetto non può essere trovato come punto distinto e separato molto distanziato sull'immagine.
Il semplice aumento di dimensioni (maggiore ingrandimento) senza la capacità di distinguere i dettagli strutturali (maggiore risoluzione) è di scarso valore. Pertanto, la limitazione di base nei microscopi luce non è quella di ingrandimento, ma di potere risolutivo, la capacità di distinguere due punti adiacenti come distinti e separati, vale a dire di risolvere piccoli componenti nell'oggetto in dettagli più fini sull'immagine.
Il potere risolutivo è una funzione di due fattori come indicato di seguito:
(un) Apertura numerica (na)
(B) Lunghezza d'onda della luce (λ)
(a) Apertura numerica:
L'apertura numerica è un valore numerico relativo al diametro della lente dell'obiettivo in relazione alla sua lunghezza focale. Quindi, è legato alla dimensione dell'apertura inferiore dell'obiettivo, attraverso la quale la luce entra in essa. Al microscopio, la luce si focalizza sull'oggetto come una sottile matita di luce, da dove entra nell'obiettivo come una matita divergente (Figura 4.8).
L'angolo 9 sotteso dall'asse ottico (la linea che unisce i centri di tutte le lenti) e il raggio più esterno ancora coperto dall'obiettivo è una misura dell'apertura chiamata 'angolo di mezza apertura'.
Un'ampia matita di luce che passa attraverso l'oggetto 'risolve' i punti dell'oggetto in punti molto distanziati sulla lente, in modo che l'obiettivo possa produrre questi punti come distinti e separati sull'immagine. Qui, l'obiettivo raccoglie più luce.
D'altra parte, una matita sottile di luce non può "risolvere" i punti dell'oggetto in punti molto distanziati sull'obiettivo, in modo che l'obiettivo produca un'immagine sfocata. Qui, l'obiettivo raccoglie meno luce. Quindi, maggiore è la larghezza della matita di luce che entra nell'obiettivo (29), più alto è il suo "potere risolutivo".
L'apertura numerica di un obiettivo è la sua capacità di raccolta della luce, che dipende dal sito dell'angolo 8 e dall'indice di rifrazione del mezzo esistente tra l'oggetto e l'obiettivo.
Apertura numerica (na) = n sin θ
Dove,
n = Indice di rifrazione del mezzo tra l'oggetto e l'obiettivo e
θ = mezzo angolo di apertura
Per l'aria, il valore di 'n' è 1.00. Quando lo spazio tra la punta inferiore dell'obiettivo e lo scivolo che porta l'oggetto è aria, i raggi che emergono attraverso il vetro scorrono in quest'aria sono piegati o rifratti, in modo che una parte di esso non passi nell'obiettivo. Pertanto, la perdita di alcuni raggi luminosi riduce l'apertura numerica e diminuisce il potere risolutivo.
Tuttavia, quando questo spazio è riempito con un olio di immersione, che ha un indice di rifrazione maggiore (n = 1.56) rispetto a quello dell'aria (n = 1.00), i raggi luminosi vengono rifratti o piegati più verso l'obiettivo. Quindi, più raggi di luce entrano nell'obiettivo e si ottiene una risoluzione maggiore. Nell'obiettivo a immersione in olio, che fornisce il massimo ingrandimento, la dimensione dell'apertura è molto piccola.
Pertanto, ha bisogno di piegare più raggi nell'apertura, in modo che l'oggetto possa essere chiaramente risolto. Questo è il motivo per cui gli oli ad immersione, come l'olio di legno di cedro e la paraffina liquida, vengono utilizzati per colmare lo spazio tra l'oggetto e l'obiettivo, mentre si utilizza l'obiettivo di immersione dell'olio.
(b) Lunghezza d'onda della luce (λ):
Più piccola è la lunghezza d'onda della luce (λ), maggiore è la sua capacità di risolvere i punti sull'oggetto in dettagli più netti distintamente visibili nell'immagine. Quindi, minore è la lunghezza d'onda della luce, maggiore è il suo potere risolutivo.
Limite di risoluzione dell'obiettivo (d):
Il limite di risoluzione di un obiettivo (d) è la distanza tra due punti più vicini sull'oggetto microscopico, che può essere risolto in due punti distinti e separati sull'immagine ingrandita.
I punti con la loro distanza intermedia inferiore a "d" o gli oggetti più piccoli di "d" non possono essere risolti in punti separati sull'immagine. Se il potere di risoluzione è alto, i punti molto vicini tra loro possono essere visti come chiari e distinti.
Pertanto, il limite di risoluzione (la distanza tra i due punti risolvibili) è minore. Pertanto, oggetti più piccoli o dettagli più fini possono essere visti, quando "d" è più piccolo. La "d" più piccola si ottiene aumentando il potere risolvente, che a sua volta si ottiene usando una lunghezza d'onda più corta della luce (λ) e un'apertura numerica maggiore.
Limite di risoluzione = d = λ / 2 na
Dove,
λ = lunghezza d'onda della luce e
na = apertura numerica dell'obiettivo.
Se λ verde = 0, 55 p e na = 1, 30, allora d = λ / 2 na = 0, 55 / 2 X 1, 30 = 0, 21 μ. Pertanto, i più piccoli dettagli che possono essere visti da un tipico microscopio ottico hanno la dimensione di circa 0, 2 μ. Oggetti più piccoli o dettagli più fini di questo non possono essere risolti in un microscopio composto.
5. Oculare:
L'oculare è un tamburo, che si inserisce liberamente nel tubo di trazione. Ingrandisce l'immagine reale ingrandita formata dall'obiettivo di un'immagine virtuale ancora molto ingrandita che può essere vista dall'occhio (Figura 4.9).
Di solito, ogni microscopio è dotato di due tipi di oculari con diverse potenze di ingrandimento (X10 e X25). A seconda dell'ingrandimento richiesto, uno dei due oculari viene inserito nel tubo di trazione prima di essere visualizzato. Di solito sono disponibili tre varietà di oculari.
Sono l'Huygenian, l'iperpiano e il compensatore. Tra questi, l'Huygenian è molto usato ed efficiente per bassi ingrandimenti. In questo oculare sono fissate due semplici lenti Plano-convesse, una sopra e l'altra sotto il piano dell'immagine dell'immagine reale formata dall'obiettivo.
Le superfici convesse di entrambe le lenti sono rivolte verso il basso. L'obiettivo verso l'obiettivo è chiamato 'obiettivo di campo' e quello verso l'occhio, 'lente dell'occhio'. I raggi che passano attraverso la lente dell'occhio escono attraverso una piccola area circolare nota come disco di Rams-den o punto dell'occhio, dove l'immagine viene vista dall'occhio.
Ingrandimento totale:
L'ingrandimento totale ottenuto in un microscopio composto è il prodotto dell'ingrandimento dell'obiettivo e dell'ingrandimento oculare.
M t = M ob XM oc
Dove,
M t = ingrandimento totale,
M ob = ingrandimento obiettivo e
M oc = ingrandimento oculare
Se l'ingrandimento ottenuto dall'obiettivo (M ob ) è 100 e che dall'oculare (M oc ) è 10, allora l'ingrandimento totale (M t ) = M ob XM oc = 100 X 10 = 1000. Quindi, un oggetto di lq apparirà come 1000 μ.
Ingrandimento utile:
È l'ingrandimento che rende visibile la più piccola particella risolvibile. L'ingrandimento utile in un microscopio ottico è tra X1000 e X2000. Qualsiasi ingrandimento oltre X2000 rende l'immagine sfocata.
