Страница:БСЭ-1 Том 39. Мерави - Момоты (1938).pdf/197

Эта страница не была вычитана

МИКРОСКОПокуляра. Таким образом, полное увеличение сложного М. будет

Величина D для нормального человеческого глаза равна 250 мм. Действие сложного М. эквивалентно, т. о., действию лупы с фокусным расстоянием определяемым из выражения

Однако лупа не может заменить сложного М., так как при больших увеличениях пришлось бы брать слишком малые радиусы кривизны поверхностей лупы, а следовательно, и малые диаметры их отверстий. Уничтожение аберраций при этом не могло бы быть осуществлено удовлетворительно.

Разрешающая способность М. Из формулы (3) на первый взгляд можно было бы вывести заключение, что для того, чтобы сделать доступным глазу малый предмет, р: р' р; достаточно подобрать объектив и окуляр с такими фокусными расстояниями, чтобы получить достаточное увеличение. Однако, как это впервые показал Аббе, имеется предел увеличения. Аббе показал, что возможность получить через М. изображение мелких деталей объекта зависит еще от т. н. разрешающей способности М.

Для того чтобы выяснить смысл этого термина, предположим, что через М. рассматривается диффракционная решотка PjPPt, освещаемая светом с длиной волны Я (рис. 4) и имеющая расстояние между штрихами, равное d. Тогда в фокальной плоскости объектива получится ряд диффракционных максимумов S^Sa и т. д., а в плоскости р^Р'Р^, сопряженной с плоскостью решотки РгРР2, — изображение решотки. Это Рис. 4. изображение решотки получается как результат интерференции света, исходящего из диффракционных максимумов S08iSa. Угловое расстояние а между /i-тым и нолевым максимумами определяется по формуле sina = -А, (5) а

где а — угол между оптич. осью и прямой, проведенной из центра объектива к точке, где расположен fe-тый диффракционный максимум. Для простоты положим, ЬЛ что sina~-y-, где б — линейное расстояние между соседними максимумами, а/ — фокальное расстояние объектива.

Следовательно, К д ~ d< Таким образом, диффракционные максимумы, образуют также своего рода диффракционную решотку, и, следовательно, получающиеся изображения Р^Р'Р2 являются результатом интерференции лучей, выходящих из этой решотки. Положение максимумов определится опять формулой:

sm

о

.

где fi — угол между оптич. осью и прямой, проведенной из точки, где расположен нолевой максимум 80, к выбранной точке изображения Р^Р'Р'. Так как sin fi ~ fi, то линейное расстояние между максимумами в изображении PjP'Pj будете

где х — расстояние между плоскостями SxSoSa и PjP'P2; подставляя значение <5 из формулы (6), получим:т. е. ту самую величину, к-рая должна получиться по законам геометрия, оптики. Если теперь предположим, что каким-либо образом убраны все диффракционные спектры, кроме одного, то изображения в плоскости Р^Р'Р'а уже не будет, и вместо него будет приблизительно равномерно освещенный фон, образованный светящейся точкой, которую представляет собой этот диффракционный максимум.

Таким образом, чтобы получить хотя бы грубое изображение предмета, объектив должен иметь такое отверстие, чтобы в фокальной плоскости М. собирались по крайней мере два диффранционных максимума. Так как положение первого диффракционного максимума определяется соотношением n sin а = 4?, где п — показатель преломлеU ния среды, в к-рой происходит диффракция, а — угол диффракции, d — расстояние между штрихами решотки, то первый диффракционный максимум будет еще попадать в объектив, если апертурный угол и*=а (рис. 5), т. е. в случае, если nsinu<=4; (9) d

таким образом, две соседние линии могут быть еще видны в М., если расстояние между ними d0 будет удовлетворять неравенству

а. >4.

<10>

А где A=nsinu называется числовой апертурой объектива.

Величина d0 называется пределом разрешающей способности М. Для того чтобы его уменьшить, нужно брать возможно большую числовую апертуру объектива и более короткую длину волны света. Предел разрешения можно также уменьшить, если воспользоваться боковым освещением (рис. 6).

В этом случае, кроме максимума Рис. 5.

Рис. 6. нолевого порядка, в объектов попадает только один максимум 1  — го порядка. Возможный угол между ними будет 2и и след, предел разре шения d0 = — . Эта теория, которая была дана Аббе, справедлива для случая несамосветящихся объектов.

Для самосветящихся предметов предел разрешения определяется формулой

Теория Аббе подтверждается па опыте, однако в последнее время в нее внесены нек-рые дополнения, так как даже в случае предмета, освещаемого посторонним светом, предмет может рассматриваться как частично самосветящийся. Таким образом, для того чтобы М. давал возможность рассмотреть мелкие детали, он должен, кроме других качеств, обладать достаточно высокой числовой апертурой. Для повышения последней рассматриваемый объект помещают в иммерсионные жидкости, и также заполняют ею пространство между объективом и рассматриваемым предметом. Чем выше показатель преломления иммерсионной жидкости, тем выше будет разрешающая способность М. В качестве таких жидкостей служат: вода=1, 33; кедровое масло=1, 51; монобромнафталин= 1, 66; глицерин= 1, 58.

Если передняя линза объектива (фронтальная линза) имеет показатель преломления такой, как и иммерсионная жидкость, то иммерсия называется гомогенной (однородной).

Описание отдельных частей М. Оптиче  — ска я ч асть. Объектив представляет собой наиболее важную часть М. От него зависит качество изображения, его яркость и разрешающая способность М. Объектив представляет собой систему линз. Передняя линза называется фронтальной. Она определяет увеличение объектива, а остальные линзы служат для исправления недостатков изображения. Объективы современных М. должны удовлетворять целому ряду условий, именно — у них должна быть устранена хроматическая и сферич. аберрация, они должны обладать большой числовой апертурой. По характеру оптич. системы объективы разделяются на: 1) сухие и 2) иммерсионные системы. По характеру исправления недостатков объективы разделяются на: 1) ахроматы, 2) полуахроматы (флюориты), 3) апохроматы, 4) монохроматы. Ахроматами называются объективы, у к-рых исправлена хроматич. аберрация только для двух цветов спектра, вслед-