Složené mikroskopy: konstrukce, optika a princip fungování

Mikroskop je komplexní optický přístroj, který zvětšuje zorný úhel oka a zlepšuje rozlišovací schopnost až tisíckrát. Obraz vzniká díky spojné optické soustavě objektivu a okuláru, přičemž obraz vytvářený objektivem je převrácený, zvětšený a skutečný a následně je zvětšený, převrácený a zdánlivý obraz pozorovaný okulárem.

Hlavní součásti a jejich funkce

Obraz pro okulár se stává obrazem vzniklým objektivem. Okulár pak tento obraz mění na zvětšený, převrácený a zdánlivý. Objektiv zobrazuje přímo pozorovaný předmět a musí vytvářet skutečný obraz, což vyžaduje, aby byl předmět od objektivu dále, než je ohnisková vzdálenost. Obraz se zvětší okamžitě přes čočku objektivu, a když je cíl zaostřen, je možné pozorovat zvětšený obraz přes čočku okuláru. U mikroskopu je objektiv i okulár tvořen spojnými soustavami.

Objektiv je nejdůležitější součástí mikroskopu a kvalita objektivu determinuje výsledné zvětšení a kvalitu obrazu. Obvykle obsahuje velké množství čoček různých tvarů a v různých skupinách (tripletech, dubletech nebo samostatně) pevně umístěných v objektivovém tubusu. Okulár zpracovává obraz vzniklý objektivem, který je posouván dále od oka tak, aby se obraz nacházel v ohnisku okuláru, čímž se dosáhne nekonečného obrazu pro oko. Kromě čoček se v okulárech vyskytuje také okulárová clona; podle polohy clony rozlišujeme pozitivní a negativní okulár.

Typy okulárů a jejich použití

U běžných mikroskopů se používá Huygensův okulár, který je složen ze dvou ploskovypuklých čoček obrácených rovinnými plochami k oku. První z čoček bližší k oku se nazývá čočka oční a druhá kolektiv. V měřicích mikroskopech se často užívá Ramsdenův okulár. Pro náročnější účely existují složitější typy okulárů, například ortoskopické nebo periplantické.

Pro měřicí úkoly se používají mikrometry a tubus nastavuje vzájemné polohy objektivu a okuláru; optická délka tubusu má obvykle hodnoty v rozmezí 150 až 200 mm. Tubus tedy určuje vzdálenost mezi obrazovým ohniskem objektivu a předmětovým ohniskem okuláru a je klíčovým parametrem pro správné zaostření a ostrost obrazu.

Osvětlení a kvalita obrazu

Konstrukce osvětlovací soustavy závisí na tom, pro jaký druh pozorování je mikroskop určen. Pro procházející světlo i pro odražené světlo lze upravovat osvětlení tak, aby bylo možné pracovat v tmavém i světlém poli. Polarizované světlo bývá často využíváno; osvětlovací systém bývá doplněn polarizátorem pro snížení odlesků a pro lepší zobrazení struktur.

Optická délka tubusu a rozměrové parametry určují kompatibilitu soustav a přesnost zaostření. Rozlišovací schopnost světelného mikroskopu dosahuje zhruba 200 nm a rozlišovací mez oka bývá kolem 0,2 mm. U objektivu se definuje příčné zvětšení a objektiv obecně vytváří obraz převrácený. U okuláru se před obrazem znovu zvětšením, a díky tomu oko vidí obraz v nekonečnu, což zmenšuje námahu očního akomodace.

Typy objektivů a jejich korekce vad

Objektivy mohou být achromatické, fluoritové nebo apochromatické; jejich kvalita ovlivňuje rozlišení a korekci optických vad. Zkreslení na okrajích obrazu vzniká vlivem zakřiveného povrchu čočky a bývá při běžné práci tolerováno, avšak pro mikroskopové fotografie se využívají korekce optických vad, které snižují tyto odchylky.

Objektiv se skládá z několika čoček různých tvarů, které dohromady fungují jako spojná čočka. Počet čoček a jejich uspořádání v objektivu výrazně ovlivňuje parametry zvětšení a kvalitu obrazu. V praxi je mechanická soustava klíčová pro uživatele a umožňuje hrubé i jemné zaostřování pomocí makro- a mikrometrických šroubů, s odečítací stupnicí na mikrometrickém šroubu.

Obecný popis konstrukce a funkce

Obecný biologický mikroskop sestává hlavně z čoček objektivu, čoček okuláru, tubusu, stolku a reflektoru. Podle uvedeného uspořádání vytváří objektiv skutečný obraz, který je zvětšený a převrácený; obraz se prohlíží okulárem a je zvětšený, převrácený a zdánlivý.

Dalekohledy mají podobnou strukturu, použité pro pozorování vzdálených objektů. Kondenzor pod stolkem soustřeďuje světelné paprsky do prostoru pozorovaného objektu. Předmět se přibližuje k oku, čímž se zvětší zorný úhel a předmět se jeví větší; avšak pro pozorování malých objektů je zapotřebí mikroskopu a zvětšení až do dvou či tří tisíců.

Polarizace a další pokročilé možnosti

V některých primérech se pracuje s polarizovaným světlem; v takových případech bývají osvětlovací soustavy vybaveny polarizátorem, který snižuje odlesky způsobené rozptýleným nebo odraženým světlem. Mikroskop pak může pracovat v různých režimech osvětlení v závislosti na typu preparátu a požadované informativnosti obrazu.

Tabulka: Klíčové parametry mikroskopu

Okulár řeší obrazovou část a odpovídá za konečnou úpravu obrazu pro oko. Uložení preparátu na stolku a přesné zaostření zajišťuje makro- a mikrometrický šroub, které umožňují jemné nastavení zaostření a vzdálenosti mezi objektivem a preparátem.

tags: #slozeni #mikroskopu #doc