Je pochopitelné, že každý by na pozorovaném objektu rád viděl co nejvíce detailů. Nečekejte, že levné optické přístroje, dalekohledy nebo mikroskopy obsahují takovou optiku, která umožní získat ostrý, jasný a kontrastní obraz při velkých zvětšeních, která jsou mnohdy uváděná v parametrech přístroje. Toto je velmi častý omyl při výběru hvězdářských dalekohledů i mikroskopů, kdy zejména u dětských nebo levnějších přístrojů výrobce uvádí nereálné hodnoty - teleskop zvětšuje až 300x, 450x nebo dokonce až 600x. Pokud potřebujete přístrojem dosáhnout velké zvětšení, požadujte především kvalitu optiky, protože jinak místo ostrého obrazu, uvidíte pouze rozmazané skvrny.
U binokulárních a monokulárních dalekohledů se projevuje chvění rukou. Čím větší zvětšení, tím více se přenáší třes do obrazu. Když se přenese chvění rukou do obrazu, pak je obraz nestabilní, různě se pohybuje a byť máte velké zvětšení a velký obraz objektu v zorném poli, nebudete schopni v pohybujícím se obrazu rozeznat jemné detaily. U hvězdářských dalekohledů se používá tzv. montáž se stativem, která dává dalekohledu stabilitu a při velkém zvětšení se obraz nechvěje. U hvězdářských dalekohledů je navíc velké zvětšení omezené kvalitou atmosféry. Pokud jsou v atmosféře velké teplotní turbulence, není možné dobře zaostřit obraz a je lépe použít menší zvětšení.
U mikroskopů je většinou problém s chvěním vyřešený pevným stojanem a kratším tělem přístroje. Zde však významně vstupuje do hry další omezující faktor, kterým je fyzikální podstata šíření světla v různém optickém prostředí. U mikroskopů se dosahuje velkého zvětšení na malém průměru čoček a v krátkých ohniskových délkách. V mikroskopii velmi často pracujeme na hranici toho, co je ještě optika, v určité kvalitě, schopna rozlišit. Velkou roli zde hraje kvalita připraveného preparátu.
Základní principy zvětšení a rozlišovací schopnosti
Zvětšení mikroskopů určíte jako násobek zvětšení objektivu a zvětšení okuláru. U mikroskopů se velmi často setkáte s nesmyslnými hodnotami zvětšení již v názvu výrobku. Hlavně je to běžné u levnějších mikroskopů pro děti a školáky, kdy se dozvíte, že mikroskop zvětšuje 300x-1200x, 20x-1280x aj. Hlavním principem je rozlišení: je to schopnost mikroskopu rozlišit dva blízké objekty. Rozlišení je velmi závislé na vlnové délce světla, na numerické apertuře objektivu a kondenzoru (NA) a na indexu lomu prostředí, které je mezi objektem a optikou. Rozlišení: je schopnost mikroskopu rozlišit dva blízko umístěné body.
Například optické mikroskopy mají typicky několik objektivů: 4x, 10x, 40x a 100x (olejové imerze). Objektiv určuje zvětšení a kvalitu výsledného obrazu. Okulár dává zdánlivé zvětšení. Celkové zvětšení je tedy součin zvětšení objektivu a okuláru. Pro menší vzorky a vyšší detaily se používá imerze a jemná kalibrace prostřednictvím nitkového kříže a měřicí stupnice na stojanu. Zorné pole a kvalita obrazovosti závisí na vybraném objektivu a jeho designu (achromatické, planachromatické, semiachromatické, apochromatické).
Např. dioptrická úprava umožňuje zaostřit jeden okulár nezávisle na druhém a kompenzovat tak rozdíl mezi dioptriemi očí. Zorné pole je průměr osvětleného kruhu pozorovaného přes okulár. Čím vyšší zvětšení, tím menší zorné pole. Achromatické objektivy redukují sférické a chromatické aberace, planachromatické poskytují ploché zorné pole a velmi ostrý obraz na celém snímku, semiapochromatické mají střední kvalitu, a apochromatické nabízí ostřejší obraz s jasnějšími barvami.
Praktické hledání optimálního zvětšení
Ideální zvětšení lze najít tak, že vynásobíte hodnotu NA objektivu 500 pro dolní hranici a 1000 pro horní hranici, čímž vznikne rozmezí zvětšení, ve kterém by měla být kombinace objektivu a okuláru. Pokud vyjde celkové zvětšení mimo tuto oblast, jedná se o tzv. prázdné zvětšení. Prázdná zvětšení jsou vyznačena ve tabulce v původním textu. Maximální skutečné zvětšení optického mikroskopu ovšem nemůže přesáhnout 2000.
Fotografování a volba vybavení
Existuje několik způsobů fotografování pomocí mikroskopu: moderní mikroskopy mají integrované digitální fotoaparáty přes USB, nebo lze použít adaptéry pro připojení kompaktčních fotoaparátů či DSLR. Kompaktní fotoaparát se nasazuje tak, že jeho objektiv směřuje do okuláru. Celkové zvětšení zůstává závislé na kombinaci okuláru a objektivu: 4x/10x/40x/100x objektivy s okulárem 10x dávají 40x, 100x, 400x a 1000x. Stereoskopické mikroskopy mohou mít variabilní zvětšení v rozsahu 0,75x-7,5x.
Ohnisková vzdálenost určuje, jak efektivně dokáže systém shromažďovat a zaostřovat světelné paprsky. Pro kvalitní zobrazení se vyplatí volit dobré objektivy s vysokou rozlišovací schopností a správné osvícení, které bývá dosaženo kondenzorem a vhodným osvětlením preparátu. V některých případech je nutná olejová imerze, která zvyšuje index lomu prostředí a umožňuje dosáhnout vyššího zvětšení při zachování ostrosti.
Rozsah rozlišovací schopnosti a limity lidského zraku
Optický (světelný) mikroskop je určen pro objekty menší než 0,2 mm; jeho obecná rozlišovací schopnost bývá udávána jako 0,2 μm až 0,1 μm pro moderní systémy. Pro pozorování bakterií vyžadujeme zvětšení alespoň 1200x a vhodně připravený vzorek; amatérský mikroskop běžně nestačí. Elektronový mikroskop dosahuje rozlišení až do 0,1 nm, tedy třídový skok oproti světelnému mikroskopu.
Již ve starověku byly používány čočky; první významný pokrok přišel se vznikem optiky a s prací Anton van Leeuwenhoek a Roberta Hooka, kteří zavedli klíčové principy světelné mikroskopie. Objektiv je klíčová soustava čoček, která specifikuje zvětšení a kvalitu obrazu; okulár dále zvětšuje obraz a zajišťuje zdánlivý obraz. Kondenzor soustřeďuje světlo na preparát a zajišťuje jeho osvětlení, což ovlivňuje kvalitu obrazu a kontrast.
Celkové zvětšení typického složeného mikroskopu s okulárem 10x a objektivy 4x, 10x, 40x, 100x je 40x, 100x, 400x a 1000x. Při použití olejové imerze lze dosáhnout až 1000x, avšak vyžaduje to odborné postupy a vyšší náklady. Planachromatické objektivy poskytují ploché pole a ostrý obraz po celé ploše zorného pole, Apachromatické zorné pole bývá ještě jasnější a v ještě vyšší kvalitě barev, zatímco semiachromatické je kompromisem.
Hodně důležité je správné kalibrování měřením na mikrometrické stupnici a porovnání s měřicí stupnicí na stojanu; ověření a nastavení přesnosti usnadní měření velikosti vzorků. Průběh pozorování se tedy skládá z volby vhodného objektivu, volby vhodného okuláru a zajištění správného osvětlení a kalibrace.
