Возможно, глядя в микроскоп во время сеансов визуализации, вы заметили, что на линзе объектива написано не только увеличение, но и другое число, например NA = 1,4. Если вы когда-нибудь задумывались, что означает это число, мы можем помочь! Встречайте числовую апертуру!
Числовая апертура: не число для обычного пользователя.
Хотя числовая апертура имеет решающее значение для разрешения изображения, это не то число, которое понимают самые обычные пользователи микроскопов. Почему? Возможно, потому что, если вы случайный пользователь, использующий один микроскоп, у вас есть всего один объектив, и вы не можете изменить числовую апертуру своего объектива.
В большинстве случаев для объяснения числовых апертур используются уравнения. Чтобы предупредить вас заранее, я покажу вам два уравнения. Не волнуйтесь, они короткие и не должны пугать!
Почему стоит обращать особое внимание на апертуру объектива?
Так почему же вам вообще нужно заботиться о числовой апертуре объектива? Когда вы планируете свой эксперимент, вы, вероятно, думаете о том, какое увеличение вы собираетесь использовать, в конце концов, вам нужно иметь возможность видеть интересующую вас структуру.
Однако увеличение — ничто без достаточного разрешения, чтобы отличить интересующую вас структуру от всего остального в образце.
Объектив с большим увеличением и низкой числовой апертурой будет иметь низкое разрешение. Большинство компаний, занимающихся микроскопией, делают все возможное, чтобы сделать числовую апертуру как можно более высокой, но если вы находитесь в положении, когда вам нужно купить новый объектив для вашего микроскопа, обязательно проверьте числовую апертуру перед покупкой.
Числовая апертура — это число без единиц измерения, которое указывает углы, под которыми свет может попадать в объектив. Чем больше числовая апертура, тем больше света попадает в объектив и тем больше деталей вы видите. Когда в объектив попадает больше света, изображение становится ярче.
Как масло и вода влияют на числовую апертуру
При чем здесь иммерсионные объективы для воды и масла? Когда свет покидает образец и попадает в воздух (воду или масло), он преломляется. Преломление просто означает, что угол света изменяется на несколько градусов — он слегка меняет направление. Когда вы используете иммерсионную линзу в воде или масле, вы меняете степень преломления света на выходе из образца. Это увеличивает теоретический предел числовой апертуры вашего объектива. Насколько это меняет?
NA=n×sin(α)
Где NA – числовая апертура
n = показатель преломления окружающей среды
α – половина угла светового конуса, который попадает в объектив
Ничто не идеально
Показатель преломления воздуха — 1,0, воды — 1,33, масла — 1,56. Т.е. чем больше значение показателя преломления, тем больше значение числовой апертуры. Конечно, это уравнение просто говорит вам, какая числовая апертура теоретически возможна. Как я сказал выше, компании, занимающиеся микроскопией, делают все возможное, но нет ничего идеального, даже в мире микроскопии.
Разрешение
Следующее уравнение дает представление о том, каким образом разрешение объектива зависит от апертуры
R=λ/(2NA)
где R — разрешение
NA — числовая апертура
λ — длина волны света
Чем больше становится апертура, тем меньше становится ваше разрешение и тем больше деталей вы сможете увидеть.
Итак, в следующий раз, когда вы будете сидеть в комнате с микроскопом, с уверенностью взгляните на это «другое число» на линзе объектива!
Добавить комментарий