المبادئ البصرية وأداء المجاهر
يتكون المجهر الضوئي التقليدي من نظام بصري وهيكل ميكانيكي يدعمهما. يشتمل النظام البصري على عدسة شيئية وعدسة عينية وعدسة مكثفة، وكلها عدسات مكبرة معقدة مصنوعة من أنواع مختلفة من الزجاج البصري. ستقوم العدسة الموضوعية بتكبير صورة العينة، وتكبيرها M شيء بالصيغة التالية: M شيء=Δ ∕ f 'thing، حيث f 'thing هو البعد البؤري للعدسة الهدف، Δ يمكن فهمها على أنها المسافة بين العدسة الشيئية والعدسة العينية. ستكون العدسة صورة العدسة الموضوعية مكبرة مرة أخرى إلى صورة خيالية أمام الشخص 250 مم للملاحظة البشرية، وهو ما يشعر به غالبية الناس **** موضع المراقبة، العدسة المكبرة للعين م { {2}}/f'eye, f'eye هي العدسة ذات البعد البؤري. التكبير الكلي للمجهر هو نتاج الهدف والعدسة، على سبيل المثال، M=كائن M * عدسة M=Δ * 250∕f'eye * f;object. يمكن ملاحظة أن تقليل البعد البؤري للعدسة الموضوعية والعدسة العينية سيؤدي إلى التكبير الكلي، وهو ما يمكن للمجهر رؤيته ** والكائنات الحية الدقيقة الأخرى الرئيسية، ولكن أيضًا الفرق بينه وبين العدسة المكبرة العادية.
فهل من الممكن تصغير عدسة العين الشيئية بلا حدود من أجل زيادة التكبير حتى نتمكن من رؤية أشياء أكثر دقة؟ الجواب لا! وذلك لأن طبيعة الضوء المستخدم في الصورة هي نوع من الموجات الكهرومغناطيسية، وبالتالي في عملية الانتشار تنتج حتماً ظاهرة الحيود والتداخل، تماماً كما يمكن تقريب التموجات التي نشاهدها يومياً على سطح الماء عند مواجهة العوائق، يمكن أن يلتقي عمودا موجات الماء ببعضهما البعض لتقوية أو إضعاف نفسها. عندما تتجه موجات الضوء من جسم باعث للضوء على شكل نقطة إلى داخل العدسة الموضوعية، فإن العدسة الموضوعية للحافة تعيق انتشار الضوء والحيود والتداخل، بعد أن لم يعد من الممكن تجميع العدسة الموضوعية في نقطة، بل تشكيل حجم معين من البقعة، وهناك أيضًا سلسلة من شدة محيط الهالة الضعيفة والمتضائلة تدريجيًا، نسميها مركز النقطة المضيئة لبقعة أفيري، وهما نقطتان باعثتان للضوء قريبتان من مسافة معينة عندما تتداخل النقطتان حتى لا يمكن التأكد من النقطتين. اقترح رايلي معيارًا، وهو أنه عندما تكون المسافة المركزية بين البقعتين مساوية لنصف قطر البقعة الهوائية، يمكن التمييز بين البقعتين، وتحسب أن المسافة بين النقطتين الباعثتين للضوء e=0.61 في ∕n.sinA=0.61 في ∕NA، حيث في الطول الموجي لموجات الضوء، يمكن للعين البشرية أن تستقبل بواسطة الطول الموجي لموجات الضوء حوالي 0.4-0 .7 um, n لنقطة انبعاث الضوء لنقطة انبعاث الضوء، حيث تقع نقطة انبعاث الضوء في معامل انكسار نقطة انبعاث الضوء. معامل انكسار الوسط الذي تكون فيه نقطة انبعاث الضوء، مثل الهواء، n ≈ 1، في الماء، n ≈ 1.33، وA لنقطة انبعاث الضوء لزاوية إطار العدسة الموضوعية للنصف، NA المعروفة باسم الفتحة العددية للعدسة الموضوعية. ومن الصيغة المذكورة أعلاه تستطيع العدسة الشيئية تمييز المسافة بين النقطتين بواسطة الطول الموجي للضوء والفتحة العددية لحدود العين البشرية، وذلك بسبب البصر البصري للعين البشرية * الطول الموجي الحاد حوالي 0. 5 أم، والزاوية A لا تزيد عن 90 درجة، وتكون sinA دائمًا أقل من 1، بالنسبة لوسط نقل الضوء المتاح * معامل الانكسار يبلغ حوالي 1.5، وبالتالي تكون القيمة الإلكترونية دائمًا أكبر من 0.2 أم، هذا هو المجهر الضوئي الذي يستطيع تمييز *أصغر حد للمسافة. من خلال التصوير بالتكبير المجهري، إذا كنت تريد أن تكون قادرًا على الحصول على بعض قيمة NA لدقة العدسة الموضوعية لتباعد نقطة الجسم e مكبرة بما يكفي لتمييزها بالعين البشرية، فمن الضروري بالنسبة لي أكبر من أو يساوي { {31}}.15mm، حيث 0.15mm للعين البشرية التجريبية يمكنها التمييز بين الجسمين الدقيقين الموضوعين أمام العين على مسافة 250mm في المسافة بين * الصغيرة، لذلك M أكبر من أو يساوي (0.15 ∕ 0.61 في) NA ≈ 500N.A، من أجل إجراء الملاحظة من أجل جعل الملاحظة ليست شاقة للغاية، فإن مضاعفة M ستكون كافية، أي 500N.A أقل من أو يساوي M أقل من أو يساوي 1000N.A، هو اختيار معقول للتكبير الإجمالي لنطاق المجهر، ومن ثم فإن التكبير الإجمالي لا معنى له، لأن الفتحة الرقمية للعدسة الموضوعية تقتصر على * الصغيرة القابلة للحل المسافة لزيادة التكبير كان من المستحيل التمييز بين تفاصيل الكائنات الأصغر.
