Optyka i Mikroskopia - Podstawy i Budowa Mikroskopów

Zestaw fiszek ze słownictwem obejmujący kluczowe definicje i pojęcia z zakresu optyki falowej, parametrów i budowy mikroskopu jasnego pola oraz mikroskopii kontrastowo-fazowej i ciemnego pola.

Amplituda

Pionowa odległość między maksymalnym wychyleniem fali a jej osią (odpowiadająca grzbietowi lub dolinie).

Długość fali

Najmniejsza odległość między punktami o takiej samej fazie drgań (np. odległość między kolejnymi grzbietami fali).

Faza fali

Określenie stanu lub fragmentu cyklu drgań fali, w którym znajduje się dany punkt w określonym momencie rozchodzenia się fali.

Okres

Najmniejszy czas potrzebny do powtórzenia pełnej oscylacji (drgania).

Zakres promieniowania UV-vis

Zakres długości fal świetlnych wynoszący od $380$\,\text{nm} do $750$\,\text{nm}.

Powiększenie mikroskopu

Iloczyn powiększeń obiektywu i okularu; zdolność mikroskopu do wytworzenia obrazu w skali większej od rzeczywistej.

Zdolność rozdzielcza mikroskopu

Zdolność mikroskopu do rozróżnienia najmniejszych szczegółów w badanym obiekcie, definiowana jako najmniejsza odległość między dwoma punktami, które są widoczne jako oddzielne.

Apertura numeryczna obiektywu ($\text{NA}$)

Parametr określany wzorem $\text{NA} = n \cdot \sin(U)$, gdzie $n$ to współczynnik załamania światła między obiektywem a próbką, a $U$ to kąt tworzony przez skrajny promień wpadający do obiektywu a jego osią optyczną.

Współczynnik załamania światła ($n$)

Właściwość ośrodka między obiektywem a próbką; dla powietrza wynosi $n = 1$, a dla olejku immersyjnego $n = 1{,}5$.

Dyfrakcja

Ugięcie fali światła przechodzącej przez obiektyw mikroskopu pod wpływem danego ośrodka.

Wzór na zdolność rozdzielczą ($d$)

Wzór służący do obliczania rozdzielczości obrazu: $d = \frac{\lambda}{2 \cdot \text{NA}}$, gdzie $\lambda$ to długość fali światła, a $\text{NA}$ to apertura numeryczna obiektywu.

Obraz pośredni

Obraz wytwarzany przez obiektyw po przejściu światła przez próbkę, charakteryzujący się cechami: rzeczywisty, pomniejszony i odwrócony.

Obraz wirtualny

Ostateczny pozorny obraz w mikroskopie optycznym, który powstaje po powiększeniu obrazu pośredniego przez okular i jest widoczny dla oka lub kamery.

Przysłona aperturowa

Element regulujący oświetlenie, którego przymykanie zmniejsza ilość wpadającego światła i jednocześnie zwiększa głębię ostrości.

Śruba makrometryczna

Pokrętło służące do zgrubnego ustawiania ostrości (ruchu góra-dół) przy słabym obiektywie.

Śruba mikrometryczna

Pokrętło służące do precyzyjnego ustawiania ostrości obrazu przy mocnym obiektywie.

Kondensor (mikroskop jasnego pola)

Układ optyczny współpracujący z obiektywem, zapewniający intensywne oświetlenie materiału poprzez wytwarzanie równoległej wiązki promieni o dużej intensywności.

Przysłona pola widzenia

Przysłona umieszczona za źródłem światła, która przepuszcza środek wiązki światła i odcina promienie zewnętrzne, redukując wady optyczne.

Kondensor mikroskopu kontrastowo-fazowego

Specjalny kondensor wyposażony w 1 otwór przelotowy oraz 4 przysłony pierścieniowe, służący do właściwego ustawienia oświetlenia w kontraście fazowym.

Przysłona pierścieniowa kondensora

Element złożony z 2 płytek szklanych (w tym jednej pokrytej czarną substancją) oraz 2 półkolistych polaroidów o prostopadłych drganiach fali świetlnej, wykorzystywany do uzyskania efektu stereoskopii.

Soczewka Bertranda

Element pomocniczy mikroskopu kontrastowo-fazowego służący do obserwacji źrenicy wyjściowej obiektywu oraz scentrowania obrazu przysłony pierścieniowej kondensora z pierścieniem płytki fazowej.

Półfalówka

Element optyczny w mikroskopie kontrastowo-fazowym umożliwiający przełączanie pomiędzy stereoskopią prostą, pseudostereoskopią a stereoskopią właściwą.

Przesunięcie fazowe

Różnica między wartościami fazy dwóch fal świetlnych w danym momencie.

Interferencja konstruktywna

Rodzaj interferencji, w którym dwie fale nakładają się zgodnie grzbietami lub dolinami, powodując wzmocnienie fali wypadkowej.

Interferencja destruktywna

Rodzaj interferencji, w którym fale nakładają się w przeciwfazie (grzbiet jednej fali trafia na dolinę drugiej), co prowadzi do wyciszenia (wygaszenia) fali.

Polaryzacja fal światła

Zjawisko polegające na uporządkowaniu kierunku drgań fali świetlnej.

Światło spolaryzowane

Światło, w którym wszystkie fale drgają wzdłuż tej samej płaszczyzny.

Światło niespolaryzowane

Światło, którego drgania są ułożone przypadkowo i zachodzą we wszystkich możliwych płaszczyznach.

Światło monochromatyczne

Światło o jednej określonej częstotliwości (jednej barwie).

Światło koherentne

Światło zdolne do interferencji, charakteryzujące się jednakową częstotliwością oraz stałą różnicą przesunięcia faz w czasie.

Światło skolimowane

Wiązka fali płaskiej, w której promienie świetlne biegną równolegle względem siebie.

Światło nieskolimowane

Światło, którego składowe promieni nie są równoległe.

Mikroskopia ciemnego pola

Technika mikroskopowa, w której zamiast promieni głównych do obiektywu wpadają jedynie promienie załamane przez preparat, co daje efekt świecących, jasnych obiektów na ciemnym tle.

Kontrast fazowy

Technika przekształcania niewidocznych przesunięć fazowych światła na widoczne dla oka ludzkiego zmiany natężenia światła poprzez wytworzenie różnicy faz $\Delta\phi = 90^\circ$ ($\frac{1}{4}\lambda$) między światłem bezpośrednim a dyfrakcyjnym.

Obiekt amplitudowy

Obiekt mikroskopowy wykazujący różnice w pochłanianiu światła, co zmniejsza amplitudę fali (daje mniejsze natężenie) i czyni go bezpośrednio widocznym dla ludzkiego oka.

Obiekt fazowy

Obiekt mikroskopowy, który spowalnia falę i powoduje przesunięcie jej fazy bez zmiany amplitudy, różniący się od otoczenia jedynie grubością lub współczynnikiem załamania światła.

Płytka fazowa

Element optyczny umieszczony w obiektywie fazowym, odpowiedzialny za wprowadzenie różnicy faz równej $\frac{1}{4}\lambda$ ($90^\circ$) oraz zmniejszenie natężenia światła bezpośredniego.

Oświetlenie w jasnym polu

Układ oświetlenia tworzący spójną, równoległą wiązkę światła padającą na preparat bez udziału światła rozproszonego.