68. Глубина изображаемого пространства для микроскопа

При наблюдении через микроскоп рассматриваемый предмет помещают в его передней фокальной плоскости. Однако достаточно резкие изображения будут получаться и для точек предмета, находящихся перед фокальной плоскостью и за ней. Эта часть пространства предметов, расположенная вдоль оптической оси, которая достаточно резко изображается оптической системой, называется глубиной изображаемого пространства. Для случая микроскопа она складывается из трех глубин: аккомодационной, геометрической и дифракционной (волновой).

Аккомодационная глубина. В процессе наблюдения объемного предмета глаз аккомодирует на различно удаленные точки. Благодаря субъективному восприятию результатов этого процесса у наблюдателя создается впечатление, что все просматриваемое по глубние пространство видно одновременно резким. Аналогичным будет процесс восприятия по глубине пространства изображений при наблюдении через оптическую систему.

Если глаз аккомодирует в пределах расстояния от до бесконечности, то при наблюдении через микроскоп он будет видеть резкими изображения точек предметной плоскости, которая может располагаться в пространстве от передней фокальной плоскости до плоскости, удаленной от переднего фокуса на некоторое положительное расстояние Если выходной зрачок микроскопа расположен вблизи его заднего фокуса, то это расстояние определяющее аккомодационную глубину изображаемого пространства, находят по формуле Ньютона (35) Гак или с учетом

Геометрическая глубина. Если предмет расположен в передней фокальной плоскости микроскопа, то от любой точки предмета в глаз наблюдателя поступают пучки параллельных лучей. В этом случае на сетчатке глаза получается резкое изображение точек предметной плоскости без аккомодации. Для точек предметной плоскости расположенной за передним фокусом, и плоскости расположенной перед ним (рис. 158), в глаз будут поступать соответственно расходящиеся и сходящиеся пучки лучей, а на сетчатке вместо резкого изображения точки получается пятно размытия. Если диаметр этого пятна не будет больше некоторого предельного значения, связанного с угловым пределом разрешения глаза, то пятно размытия наблюдателем будет восприниматься как резкое изображение.

Пусть точка расположена на расстоянии от переднего фокуса. Тогда согласно формуле Ньютона ее изображение после микроскопа получится на расстоянии

Рис. 158. Схема для определения глубины изображаемого пространства микроскопа

Если по отношению к глазу точка будет находиться не ближе расстояния (начало бесконечности), то это изображение будет казаться резким. При расстоянии между задним фокусом и глазом, равном из рис. 158 получим Так как обычно то и согласно (328)

Расстояние зависит от углового предела разрешения глаза и может определяться по одной из формул:

если диаметр зрачка глаза меньше диаметра выходного зрачка микроскопа, или

если диаметр выходного зрачка микроскопа меньше диаметра зрачка глаза.

Полагая, что в микроскопе диаметр выходного зрачка меньше диаметра зрачка глаза, из (329) с учетом (317), (323) и (330) окончательно получаем:

Аналогичная зависимость со знаком «минус» получается для расстояния Так как геометрическая глубина изображаемого пространства (см. рис. 158), то

Дифракционная глубина. Наличие дифракционных явлений в микроскопе увеличивает глубину изображаемого пространства на величину

где показатель преломления иммерсии.

Таким образом, полная глубина изображаемого пространства при наблюдении в микроскоп является суммой трех глубин и согласно (327), (331) и (332) будет равна:

Из формулы (333) следует, что аккомодационная глубина зависит только от видимого увеличения микроскопа, геометричег ская — от видимого увеличения и апертуры, а дифракционная — только от апертуры. Следует также иметь в виду, что в микроскопах, в которых применяется окуляр с сеткой, так как глаз аккомодирован на изображение сетки.