顕微鏡の仕組みを理解する
顕微鏡は、肉眼や虫眼鏡では直接見ることが難しい非常に小さな物体を鮮明に見るために目を助ける光学機器です。
顕微鏡には、光学顕微鏡と電子顕微鏡の2種類があります。この記事では、光学顕微鏡について、光の屈折、像の形成、レンズを用いた物体の像の拡大など、幾何光学の観点からその仕組みを解説します。
この記事を読む前に、拡大鏡やルーペに関するレビューを先に読んでおくと、この記事をより簡単かつ迅速に理解できるでしょう。
顕微鏡の仕組み
単純な光学顕微鏡は、2つの凸レンズで構成されています。観察対象物に近い方の凸レンズを対物レンズと呼び、観察者の目に近い方の凸レンズを接眼レンズまたはアイピースと呼びます。
物体は非常に小さいため、遠くから観察しても 正常な目の近点 25cmの距離では、目と物体との間に形成される角度は非常に小さい。そのため、対物レンズは物体の像を拡大し、目と像との間の角度を大きくする役割を果たす。対物レンズによって生成される像は、接眼レンズを通して見えるように、リアルでなければならない。このことは、このトピックで説明されているとおりである。 凸レンズ像凸レンズによって生成される像が実像となるためには、物体距離(s)は焦点距離よりも大きくなければならない。同様に、像が物体よりも大きくなるためには、物体距離は対物レンズの焦点に近くなければならない。
対物レンズによって生成される像は実像であるため、接眼レンズによって像は物体として認識されます。接眼レンズの機能は、対物レンズによって生成された実像を拡大することです。接眼レンズは凸レンズであるため、凸レンズ像の項で説明したように、接眼レンズによって生成される像は非常に大きく正立像となり、像は虚像となります。
顕微鏡の総合倍率
顕微鏡を通して見た物体の像の大きさは、調節力が最小の目で観察した場合と、調節力が最大の目で観察した場合とではどちらが大きいでしょうか？対物レンズと接眼レンズには、焦点距離の長い凸レンズと焦点距離の短い凸レンズのどちらを使うのが良いでしょうか？これらの疑問は、顕微鏡の公式を学べば解決できます。
