Grundlagen der Mikroskopie: Brechung, Brechungsindex und Linsenleistung
Brechung, Brechungsindex
Licht bewegt sich geradlinig zwischen zwei Punkten in einem homogenen isotropen Medium. Beim Durchgang durch ein transparentes Objekt eines Mediums unterschiedlicher Dichte kommt es zu einer Brechung, die durch die unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeiten des Lichts in verschiedenen Medien verursacht wird.
Wenn Licht, das nicht senkrecht zu einer transparenten Oberfläche steht, aus der Luft in ein transparentes Objekt (z. B. Glas) eindringt, ändert das Licht an der Grenzfläche seine Richtung und bildet mit der Normalen einen Brechungswinkel.
ObjektivleistungØ Linsen sind die grundlegenden optischen Elemente, aus denen das optische System eines Mikroskops besteht. Komponenten wie Okulare, Objektive und Kondensoren bestehen alle aus einer oder mehreren Linsen. Aufgrund ihrer Form lassen sie sich in zwei Hauptkategorien einteilen: konvexe Linsen (positive Linsen) und konkave Linsen (negative Linsen). Ø Wenn ein Lichtstrahl parallel zur optischen Achse durch eine konvexe Linse geht und an einem Punkt konvergiert, wird dieser Punkt als „Brennpunkt“ bezeichnet. Die Ebene, die durch diesen Punkt verläuft und senkrecht zur optischen Achse steht, wird „Brennebene“ genannt. Es gibt zwei Brennpunkte: den Objekt-Raum-Brennpunkt und den Bild-Raum-Brennpunkt.
Grundlagen der Mikroskopie - Gesamtvergrößerung
Gesamtvergrößerung
Ø Über Okular
Gesamtvergrößerung=Objektivvergrößerung × Okularvergrößerung (Wenn eine Zwischenvergrößerung vorhanden ist, multiplizieren Sie diese ebenfalls mit der Zwischenvergrößerung)
Ø Bei Anschluss an Video
Gesamtvergrößerung=Objektivvergrößerung × Adaptervergrößerung × Videovergrößerungsfaktor
Ø Video-Vergrößerungsfaktor
Bildschirmdiagonale / CCD-Sensorgröße
Grundlagen der Mikroskopie - Numerische Apertur
Numerische Apertur
Die numerische Apertur, abgekürzt als NA, ist ein entscheidender Indikator für die Bewertung der Leistung von Objektiven und Kondensoren (insbesondere Objektiven). NA=n × sin (das Produkt aus dem Brechungsindex n des Mediums und dem Sinus des halben Öffnungswinkels 2 ). Der Öffnungswinkel, auch „Winkelöffnung“ genannt, ist der Winkel, der zwischen einem Objektpunkt auf der optischen Achse und dem effektiven Durchmesser des vorderen Linsenelements des Objektivs gebildet wird. Je größer der Öffnungswinkel, desto größer ist der in die Linse eintretende Lichtfluss. -Er ist direkt proportional zum effektiven Linsendurchmesser und umgekehrt proportional zur Brennweite.
Je höher der Brechungsindex des Mediums ist, desto höher ist der NA-Wert.
Je größer der Öffnungswinkel, desto höher ist der NA-Wert.
n=Brechungsindex des Mediums zwischen Objektiv und Probe
Typische Maximalwerte: Trockenobjektiv (0,9), Wasserimmersionsobjektiv (1,2), Ölimmersionsobjektiv (1,4), Spezialobjektiv (1,6)
Grundlagen der Mikroskopie - Auflösung
Auflösung
Die Auflösung, auch „Auflösungsvermögen“ genannt, ist ein weiterer wichtiger technischer Parameter zur Messung der Mikroskopleistung.
Auflösung=0.61 λ / NA (wobei λ die Wellenlänge der Lichtquelle und NA die numerische Apertur der Objektivlinse ist)
Die Auflösung eines Objektivs für sichtbares Licht wird durch zwei Faktoren bestimmt: den NA-Wert der Objektivlinse und die Wellenlänge der Beleuchtungslichtquelle. Je größer der NA-Wert und je kürzer die Wellenlänge des Beleuchtungslichts, desto höher ist die Auflösung.
Grundlagen der Mikroskopie-(Schärfentiefe)
Bei Verwendung eines Mikroskops ermöglicht die Fokussierung auf ein Objekt eine klare Visualisierung nicht nur der Punkte auf dieser Brennebene, sondern auch innerhalb einer bestimmten Dicke darüber und darunter. Diese Dicke des klaren Teils ist die Schärfentiefe. Eine größere Schärfentiefe zeigt die volle Dicke der Probe, wohingegen eine kleinere Schärfentiefe nur eine dünne Schicht zeigt.
Objektiv 
Gesamtes optisches System: 
