Wzór mikroskopowy

Rozmiar kątowy decyduje o rozmiarze obrazu powstającego na siatkówce. Jak pokazano na powyższym rysunku, im mniejszy obiekt, tym mniejszy rozmiar kątowy, a tym samym mniejszy obraz powstający na siatkówce. Mały rozmiar obrazu na siatkówce jest przyczyną trudności z wyraźnym widzeniem małych obiektów, nawet oglądanych z normalnej odległości bliskiej lub z odległości 25 cm.

Szkło powiększające lub lupa ma ograniczoną zdolność powiększania rozmiaru kątowego, dlatego jeśli rozmiar obiektu jest bardzo mały, tak że trudno go zobaczyć za pomocą lupy, to potrzebny jest instrument optyczny, który ma lepszą zdolność powiększania rozmiaru kątowego. Instrumentem optycznym, o którym mowa, jest mikroskop optyczny . Mikroskop optyczny składa się z dwóch soczewek wypukłych, gdzie każda soczewka wypukła nazywana jest soczewką obiektywu i soczewką okularu. Soczewka obiektywu służy do powiększania rozmiaru obrazu i przybliżania go do soczewki okularu, tak aby rozmiar kątowy był większy. I odwrotnie, soczewka okularu służy do powiększania rozmiaru kątowego, tak aby rozmiar obrazu utworzonego na siatkówce oka był większy.

1. Całkowite powiększenie mikroskopu, gdy oko znajduje się w minimalnym położeniu
1.1 Powiększenie liniowe soczewki obiektywu, gdy oko znajduje się w stanie minimalnej akomodacji
Obiektyw jest soczewka wypukła Dlatego wzór na powiększenie liniowe soczewki obiektywowej jest taki sam jak wzór na powiększenie liniowe soczewki wypukłej.

Rzeczywisty obraz generowany przez soczewkę obiektywu jest postrzegany jako obiekt przez soczewkę okularu. Oko akomoduje się minimalnie, gdy mięsień rzęskowy oka jest w stanie maksymalnego rozluźnienia, co osiąga się, gdy końcowy obraz generowany przez soczewkę okularu jest nieskończenie odległy. Aby końcowy obraz generowany przez soczewkę okularu był nieskończenie odległy, rzeczywisty obraz generowany przez soczewkę obiektywu musi znajdować się w ognisku soczewki okularu. Zatem odległość obrazu rzeczywistego od soczewki obiektywu (s_ob') = odległość między soczewką obiektywu a soczewką okularu (l) – ogniskowa soczewki okularu (f_ok).

Opis: m_ob = liniowe powiększenie soczewki obiektywu, l = odległość między soczewką obiektywu a okularem, f_ok = ogniskowa soczewki okularu, s_ob = odległość obiektu od soczewki obiektywu
Znak minus został pominięty, ponieważ wskazuje on jedynie na obraz odwrócony.
 
1.2 Powiększenie kątowe soczewki okularu, gdy oko znajduje się w stanie minimalnej akomodacji
Soczewka okularu jest soczewką wypukłą, dlatego wzór na powiększenie kątowe soczewki okularu jest taki sam jak wzór na powiększenie kątowe soczewki wypukłej szkła powiększającego, gdy oko znajduje się w stanie minimalnej akomodacji.
Wzór na powiększenie kątowe soczewki powiększającej wypukłej, gdy oko znajduje się w stanie minimalnej akomodacji:
M = N / f
Ogniskowa (f) jest przeliczana na ogniskową soczewki okularu (f_ok).
M_ok = N / f_ok
Opis: M = powiększenie kątowe, N = odległość bliskiego punktu normalnego oka, f_ok = ogniskowa soczewki okularu.

1.3 Całkowite powiększenie kątowe, gdy oko znajduje się w stanie minimalnej akomodacji
Całkowite powiększenie kątowe (M) jest iloczynem liniowego powiększenia soczewki obiektywu (m_ob) z powiększeniem kątowym soczewki okularu (M_ok)

Odległość między dwiema soczewkami (l) – ogniskowa soczewki okularu (f _ok ) = odległość obrazu od soczewki obiektywu (s _ob '). Obiekt znajduje się bardzo blisko ogniska soczewki obiektywu, dlatego odległość obiektu od soczewki obiektywu (s _ob ) jest niemal taka sama jak ogniskowa soczewki obiektywu (f _ob ).

Ostateczny obraz jest wirtualny, odwrócony i bardzo odległy, czyli nieskończony 😉. Nieskończona odległość ostatecznego obrazu nie oznacza, że ​​jego rozmiar jest nieskończony.

2. Całkowite powiększenie mikroskopu, gdy oko znajduje się w maksymalnej akomodacji
2.1 Powiększenie liniowe soczewki obiektywu, gdy oko znajduje się w maksymalnym położeniu
Soczewka okularu jest soczewką wypukłą, dlatego wzór na powiększenie liniowe soczewki okularu jest taki sam jak wzór na powiększenie liniowe soczewki wypukłej.

Rzeczywisty obraz generowany przez soczewkę obiektywu jest traktowany jako obiekt przez soczewkę okularu. Oko akomoduje się maksymalnie, gdy mięsień rzęskowy oka jest w stanie największego napięcia, co osiąga się, gdy końcowy obraz generowany przez soczewkę okularu znajduje się w odległości 25 cm od soczewki okularu, gdzie 25 cm to punkt bliży zdrowego oka. Gdy odległość końcowego obrazu generowanego przez soczewkę okularu (s _ok ') jest taka sama jak odległość punktu bliży zdrowego oka (N), wówczas odległość obrazu rzeczywistego od soczewki okularu (s _ok ):

Końcowy obraz wytworzony przez soczewkę okularu jest pozorny, dlatego też otrzymuje znak ujemny.

s _ok to odległość obrazu rzeczywistego (obiektu) od soczewki okularu. s _ob ' to odległość obrazu rzeczywistego od soczewki obiektywu. s _ob ' + s _ok = odległość między dwiema soczewkami (l). Zatem s _ob ' = l – s _ok

Opis: m_ob = liniowe powiększenie soczewki obiektywu, l = odległość między soczewką obiektywu a okularem, s_ok = odległość obrazu rzeczywistego od soczewki okularu, s_ob = odległość obiektu od soczewki obiektywu
Znak minus został pominięty, ponieważ wskazuje on jedynie na obraz odwrócony.

2.2 Powiększenie kątowe soczewki okularu, gdy oko znajduje się w maksymalnym położeniu
Soczewka okularu jest soczewką wypukłą, dlatego wzór na powiększenie kątowe soczewki okularu jest taki sam jak wzór na powiększenie kątowe soczewki wypukłej lupy, gdy oko znajduje się w stanie maksymalnej akomodacji.
Wzór na powiększenie kątowe soczewki powiększającej wypukłej, gdy oko ma maksymalną akomodację:

Opis: M = powiększenie kątowe, N = punkt bliski normalnego oka, f = ogniskowa soczewki okularu.
 
2.3 Całkowite powiększenie kątowe, gdy oko znajduje się w maksymalnym położeniu
Całkowite powiększenie kątowe (M) jest iloczynem liniowego powiększenia soczewki obiektywu (m_ob) z powiększeniem kątowym soczewki okularu (M_ok).

Odległość między obiektywem a okularem (l) – odległość obrazu rzeczywistego od okularu (s _ok ) = odległość obrazu rzeczywistego od obiektywu ( s _ob '). Obiekt znajduje się bardzo blisko ogniska obiektywu, dlatego odległość obiektu od obiektywu (s _ob ) jest niemal taka sama jak ogniskowa obiektywu (f _ob ). Zatem powyższy wzór można przekształcić w następujący sposób: