5.2.1 Дозволяюча здатність|здібність| оптичних систем

Явище дифракції пояснює межі дозволу і дозволяючу здатність|здібність| оптичних систем, зокрема приладів для мікроскопії.

Об'єктиви сучасних мікроскопів є|з'являються,являються| складними оптичними системами, що складаються з декількох лінз. Проте|однак| збільшення дає тільки|лише| одна лінза, яку називають фронтальною. Звичайно, це плосковипукла лінза, що стоїть першою до об'єкту. Решта лінз призначена для корекції, тобто усунення недоліків|нестач| зображення.

Збільшення об'єктиву визначається як:, де — оптична довжина мікроскопа — відстань між заднім фокусом об'єктиву і переднім фокусом окуляра.

Оптична сила фронтальної лінзи рівна:, де - показник заломлення речовини, з|із| якої виготовлена лінза, - радіус кривизни поверхні фронтальної лінзи.

Тоді

Аналізуючи цю формулу, здається|видається|, що, зменшуючи радіус фронтальної лінзи (R◊O), можна одержати|отримати| скільки завгодно велике збільшення об'єктиву мікроскопа.

Проте|однак| насправді, зменшення радіусу фронтальної лінзи дозволяє розглядати|розглядувати| предмети величиною, не меншою деякої межі, яку називають межею дозволу мікроскопа.

Межа дозволу мікроскопа (Z) — це найменша відстань між двома точками об'єкту, які ще видно у мікроскопі роздільно.

Величина, зворотна межі дозволу, називається роздільною здатністю мікроскопа.

Дозволяюча здатність|здібність| мікроскопа — це його можливість|спроможність| давати роздільне зображення двох близько|поблизу| розташованих|схильних| точок об'єкту.

Щоб визначити величину межі дозволу, з'ясуємо механізм отримання|здобуття| зображення в об'єктиві.

За об'єкт візьмемо дифракційні решітки.

Розгляд дрібних|мілких| предметів у мікроскопі|минає,спливає|, можна уявити як проходження світла через дифракційні решітки. Найдрібнішою|мільшою| деталлю дифракційних решіток є|з'являється,являється| іх період .

Світло, проходячи через|минаючи,спливаючи| решітки, створює картину дифракційних максимумів і мінімумів у фокальній площині|плоскості| фронтальної лінзи, що і є|з'являється,являється| первинним зображенням. Після|потім| цього, промені інтерферують, створюючи у площині|плоскості| екрану вторинну|повторну| картину, тобто зображення дифракційних решіток(мал. 5.14).

Німецький вчений-фізик Ернест Аббе — професор теоретичної фізики Ієнського університету у 1872 році дав теорію утворення зображення у мікроскопі.

Він встановив:

Граничною умовою отримання|здобуття| зображення є|з'являється,являється| те, що у його побудові|шикуванні| брали участь нульовий і два перші максимуми, якщо світло падає перпендикулярно на предмет, або нульовий і один з перших максимумів, якщо світло падає під кутом|рогом,кутком|.

При подальшому|дальшому| збільшенні числа дифракційних максимумів, поліпшуватиметься|покращуватиметься| тільки|лише| чіткість і яскравість зображення.

Малюнок 5.14-Механізм отримання зображення

Чим менші предмет або його деталь, тим більші кути|роги,кутки| дифракції і тим ширший повинний бути отвір об'єктиву. Отвір об'єктиву визначається кутом|рогом,кутком| між променями, що приходять від предмету до країв фронтальної лінзи. Він називається отвірним| кутом|рогом,кутком| . Половина цього кута|рогу,кутка| називається апертурою (мал. 5.15). Якщо апертура менша кута|ріг,куток| дифракції, відповідного максимумам першого порядку|ладу|, то зображення предмету не буде, хоча екран стане рівномірно освітлений променями нульового дифракційного максимуму. Таким чином, радіус кривизни фронтальної лінзи можна збільшувати до тих пір, поки апертура об'єктиву не стане менша кута|рогу,кутка| дифракції променів, що дають максимуми першого порядку|ладу|.

Тоді:, , ,,

Чим менша межа дозволу, тим більш дрібні|мілкі| деталі об'єкту можна розглядати|розглядувати| в мікроскоп, тобто тим більша буде його роздільна здатність.

Малюнок 5.15-Апертура