Skip to content
Menu
CDhistory
CDhistory

De theorie van de beeldvorming

Posted on januari 8, 2022 by admin

Het objectief verzamelt een waaier van stralen uit elk objectpunt en beeldt de stralenbundel af op het voorste brandvlak van het oculair. De conventionele regels van ray tracing zijn van toepassing op de beeldvorming. Bij afwezigheid van aberratie vormen de geometrische stralen een puntbeeld van elk objectpunt. In aanwezigheid van aberraties wordt elk objectpunt voorgesteld door een onduidelijk punt. Het oculair is ontworpen om de stralen af te beelden naar een brandpunt op een geschikte afstand om het beeld te bekijken. In dit systeem wordt de helderheid van het beeld bepaald door de grootte van de diafragma’s van de lenzen en door de opening van de pupil van het oog. De brandpuntsafstand en de daaruit voortvloeiende vergroting van het objectief moeten zo worden gekozen dat de gewenste resolutie van het object wordt bereikt op een grootte die geschikt is om door het oculair te worden bekeken. De beeldvorming in de microscoop wordt bemoeilijkt door diffractie en interferentie die in het beeldvormingssysteem plaatsvinden en door de eis een lichtbron te gebruiken die in het brandvlak wordt belicht.

beeldvorming in een microscoop; Abbe-theorie
beeldvorming in een microscoop; Abbe-theorie

beeldvorming in een microscoop, volgens de Abbe-theorie. De preparaten worden belicht met licht uit een condensor. Dit licht wordt gebroken door de details in het voorwerpsvlak: hoe kleiner de detailstructuur van het voorwerp, hoe groter de hoek van diffractie. De structuur van het voorwerp kan worden voorgesteld als een som van sinusoïdale componenten. De snelheid van de variatie in de ruimte van de componenten wordt bepaald door de periode van elke component, of de afstand tussen aangrenzende pieken in de sinusvormige functie. De ruimtelijke frequentie is de reciproke van de periode. Hoe fijner de details, hoe hoger de vereiste ruimtelijke frequentie van de componenten die het objectdetail weergeven. Elke ruimtelijke frequentiecomponent in het object veroorzaakt diffractie onder een specifieke hoek die afhankelijk is van de golflengte van het licht. Hier bijvoorbeeld produceert een specimen met een structuur met een ruimtelijke frequentie van 1.000 lijnen per millimeter diffractie met een hoek van 33,6°. Het objectief van de microscoop verzamelt deze diffractiegolven en leidt ze naar het brandvlak, waar interferentie tussen de diffractiegolven een beeld van het object oplevert.

Encyclopædia Britannica, Inc.

De moderne theorie van de beeldvorming in de microscoop werd in 1873 door de Duitse natuurkundige Ernst Abbe opgesteld. Uitgangspunt van de theorie van Abbe is dat voorwerpen in het brandvlak van de microscoop worden belicht door convergent licht van een condensor. Het convergente licht van de bron kan worden beschouwd als een verzameling van vele vlakke golven die zich in een bepaalde reeks richtingen voortplanten en die worden samengevoegd om de invallende verlichting te vormen. Elk van deze effectieve vlakke golven wordt gebroken door de details in het objectvlak: hoe kleiner de detailstructuur van het object, hoe groter de hoek van diffractie.

De structuur van het object kan worden voorgesteld als een som van sinusoïdale componenten. De snelheid van de variatie in de ruimte van de componenten wordt bepaald door de periode van elke component, of de afstand tussen aangrenzende pieken in de sinusoïdale functie. De ruimtelijke frequentie is de reciproke van de periode. Hoe fijner de details, hoe hoger de vereiste ruimtelijke frequentie van de componenten die het objectdetail weergeven. Elke ruimtelijke frequentiecomponent veroorzaakt diffractie onder een specifieke hoek die afhankelijk is van de golflengte van het licht. Ruimtelijke frequentiecomponenten met een periode van 1 μm zouden bijvoorbeeld een ruimtelijke frequentie van 1.000 lijnen per millimeter hebben. De hoek van diffractie voor een dergelijke component voor zichtbaar licht met een golflengte van 550 nanometer (nm; 1 nanometer is 10-9 meter) zal 33,6° bedragen. Het objectief van de microscoop verzamelt deze diffractiegolven en leidt ze naar een beeldvlak, waar interferentie tussen de diffractiegolven een beeld van het object oplevert.

Omdat de opening van het objectief beperkt is, kunnen niet alle diffractiegolven van het object door het objectief worden doorgelaten. Abbe toonde aan dat hoe groter het aantal verstrooide golven is dat het objectief bereikt, hoe fijner het detail is dat in het beeld kan worden gereconstrueerd. Hij noemde de term numerieke apertuur (N.A.) de maatstaf voor het vermogen van het objectief om gebroken licht op te vangen en dus ook voor het vermogen om details op te lossen. Op basis hiervan is het duidelijk dat hoe groter de vergroting van het objectief is, hoe groter de vereiste N.A. van het objectief is. De grootste N.A. die theoretisch mogelijk is in lucht is 1.0, maar de beperkingen van het optische ontwerp beperken de N.A. die kan worden bereikt tot ongeveer 0.95 voor droge objectieven.

Voor het bovenstaande voorbeeld van een specimen met een ruimtelijke frequentie van 1000 lijnen per millimeter, zou de vereiste N.A. om het verstrooide licht op te vangen 0.55 zijn. Er moet dus een objectief met een N.A. van 0,55 of meer worden gebruikt om een voorwerp met details op een afstand van 1 μm waar te nemen en er nuttige gegevens over te verzamelen. Als het objectief een lagere N.A. heeft, zullen de details van het object niet worden opgelost. Pogingen om het beelddetail te vergroten door een oculair met een hoog vermogen te gebruiken, zullen geen toename van de resolutie opleveren. Deze laatste toestand wordt loze vergroting genoemd.

De golflengte van licht wordt verkort wanneer het zich voortplant door een dicht medium. Om de kleinst mogelijke details te kunnen oplossen, zijn immersie-objectieven in staat licht te verzamelen dat door fijnere details wordt gebroken dan objectieven in lucht. De N.A. wordt vermenigvuldigd met de brekingsindex van het medium, en N.A.’s van 1.4 zijn mogelijk. In de beste optische microscopen kunnen structuren met een ruimtelijke frequentie zo klein als 0,4 μm worden waargenomen. Er is aangetoond dat de enkelvoudige lenzen van Leeuwenhoek in staat zijn om fibrillen met een dikte van slechts 0,7 μm op te lossen.

Geef een antwoord Antwoord annuleren

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Recente berichten

  • Acela is terug: NYC of Boston voor $99
  • OMIM Entry – # 608363 – CHROMOSOME 22q11.2 DUPLICATION SYNDROME
  • Kate Albrecht’s Parents – Learn More About Her Father Chris Albrecht And Mother Annie Albrecht
  • Temple Fork Outfitters
  • Burr (roman)

Archieven

  • februari 2022
  • januari 2022
  • december 2021
  • november 2021
  • oktober 2021
  • september 2021
  • augustus 2021
  • juli 2021
  • juni 2021
  • mei 2021
  • april 2021
  • DeutschDeutsch
  • NederlandsNederlands
  • SvenskaSvenska
  • DanskDansk
  • EspañolEspañol
  • FrançaisFrançais
  • PortuguêsPortuguês
  • ItalianoItaliano
  • RomânăRomână
  • PolskiPolski
  • ČeštinaČeština
  • MagyarMagyar
  • SuomiSuomi
  • 日本語日本語
©2022 CDhistory | Powered by WordPress & Superb Themes
Menu
CDhistory