Основные оптические термины

Давайте ознакомимся с основными терминами, используемыми в оптике. 

Ахроматический объектив. При прохождении света через стеклянную призму или линзу, он изгибается или преломляется. Одни цвета преломляются сильнее, чем другие, в результате чего фокусируются в разных точках, уменьшая этим разрешение. Чтобы уменьшить такое негативное влияние, применяются ахроматические объективы. Они составлены из линз, изготовленных из разных сортов стекла с различными показателями преломления. В результате разные цвета сводятся в фокус гораздо лучше (хотя и не идеально), давая более четкое изображение.

Бинокулярый тубус – головка микроскопа с двумя окулярами, для каждого глаза. Обычно применяется с составными микроскопами, дающими высокое увеличение. Для микроскопов с малым увеличением чаще используется термин «стереонасадка», поскольку в таких микроскопах могут использоваться два объектива, дающие каждый свое изображение для каждого глаза. В составных микроскопах может быть два окуляра, но один объектив, и они не дают стереоизображения.

Головка -  верхняя часть микроскопа, имеющая окулярные трубки и призмы. Монокулярная головка имеет один окуляр, бинокулярная – два (для каждого глаза), сдвоенная – два, но разнесенных в разные стороны, а тринокулярная имеет три трубки, на одну из которых обычно устанавливается камера.

Грубая фокусировка – маховики предварительной фокусировки микроскопа, перемещающие объектив ближе или дальше от препарата (см. Точная фокусировка).

Диафрагма – диск, расположенный под предметным столиком микроскопа высокого увеличения, имеющий обычно пять отверстий разного диаметра. Поворачивая диск, можно изменять количество света, проходящего через отверстие в столике. Это помогает правильно осветить препарат, увеличить контраст и разрешение изображения.

Диоптрийная подстройка. При наблюдении в микроскоп с бинокулярной головкой, необходимо иметь возможность подстройки фокусировки одного из окуляров, чтобы компенсировать отличия в зрении глаз друг от друга. Это достигается с помощью кольца диоптрийной подстройки. Правильный способ подстройки заключается в следующем. Сначала прикройте глаз, расположенный над окуляром с кольцом диоптрийной подстройки, и сфокусируйте микроскоп обычным способом, чтобы открытый глаз видел четкое изображение. Далее откройте закрытый глаз и прикройте открытый и, трогая ручки фокусировки микроскопа, сфокусируйте изображение кольцом диоптрийной подстройки. Теперь откройте оба глаза, изображение должно быть четким для обоих глаз (такая же техника используется при работе с биноклем).

Зеркало – простой осветитель, направляющий свет через отверстие в столике на образец.

Зубчато-реечный механизм – система, состоящая из рейки с зубьями и шестерни. Поворотом маховика можно заставить шестерню двигаться вдоль рейки. Такие системы используются в фокусировочных устройствах, в креплении конденсоров Аббе и механизированных предметных столиках для перемещения препарата.

Иммерсионное масло – специальное масло, используемое с объективами 100х (обычно при полном увеличении 1000х). Капля масла помещается на покровное стекло и объектив опускается, чтобы коснуться капли. Масло работает связывающей средой между покровным стеклом и линзой объектива и таким образом увеличивает разрешение изображения. В световой микроскопии используются два типа масла – «A» и «B», отличающиеся вязкостью («B» более вязкое).

Иммерсионный объектив – объектив (обычно 100х или более), сконструированный для работы с каплей специального масла, помещенного между ним и препаратом. Приэтомзаметноповышаетсяразрешениеизображения. См. Иммерсионное масло.

Коаксиальная фокусировка – фокусировочная система, использующая соосно (коаксиально) расположенные маховики грубой и точной подстройки фокуса. Обычно маховик грубой настройки больше по диаметру, а точной – меньше. В некоторых коаксиальных системах маховик точной настройки прокалиброван и дает возможность фиксировать значение относительного перемещения фокуса.

Кольцевой осветитель – отдельный осветитель, обычно закрепляемый на корпусе микроскопа и дающий кольцо света.

Конденсор – линза, расположенная под предметным столиком и предназначенная для фокусировки света на препарат. Объективы большого увеличения имеют очень маленькие диаметры и требуют для работы большого количества света. Использование конденсора помогает увеличить освещенность и разрешение. Для микроскопов малого увеличения конденсоры не требуются.

Конденсор Аббе – специальная линза, расположенная под предметным столиком и обычно имеющая возможность перемещения по вертикали. Оснащена ирисовой диафрагмой, задающей диаметр светового пучка, входящего в объектив. Изменяя размер диафрагмы и перемещая конденсор ближе или дальше от предметного столика, можно управлять диаметром и фокусировкой проходящего через препарат конуса света. Конденсор Аббе особенно полезен на увеличениях свыше 400х. Линза конденсора должна иметь числовую апертуру равную или превышающую числовую апертуру используемого объектива. Во многих микроскопах с увеличением до 1000х используются конденсоры Аббе с апертурой 1,25. Оправа бывает двух типов – один тип перемещается вверх-вниз при повороте оправы, другой тип оснащен реечным механизмом и управляется специальным маховичком.

Контрастная пластинка – круглая непрозрачная пластинка, расположенная на предметном столике микроскопа малого увеличения. Одна ее сторона белая, а другая черная. Пластинка может переворачиваться в зависимости от окраски препарата.

Корпус – термин, в основном использующийся для обозначения основы стереомикроскопа, включая окуляры и объективы, но исключая основание, осветитель и блок фокусировки.

Матовая пластина – круглая матовая стеклянная пластина, закрывающая нижний осветитель в микроскопах с малым увеличением. См. также Контрастная пластинка.

Межзрачкового расстояния регулировка. Используя стерео- или бинокулярный микроскоп, необходимо иметь возможность регулировать расстояние между окулярами. У детей межзрачковое расстояние невелико, у взрослых оно больше. Соответственно, окуляры должны менять расстояние между собой, чтобы подходить для разных людей и этот параметр – первый, который нужно проверить для комфортных наблюдений двумя глазами.

Механизированный предметный столик – предметный столик с органами механического перемещения препарата. Включает держатель препаратов и два маховика, перемещающих держатель в двух направлениях. Поскольку изображение перевернуто, требуется небольшое время на освоение регулировок, но такой столик очень удобен при наблюдении простейших и мелких животных в капле воды из пруда. Микроскопы могут иметь приспособления для установки устройства перемещения препарата дополнительно, или же оно встраивается в предметный столик изготовителем.

Микрометр или микрон – единица измерения размеров, используемая в микроскопии. В одном миллиметре 1000 микрометров, соответственно, длина образца 1,8 мм также может быть выражена как 1800 микрон.

Монокулярная головка – головка микроскопа с одним окуляром.

Муфта скольжения – устройство, защищающее шестерни фокусировочного устройства при попытке повернуть маховики фокусировки дальше установленных пределов.

Наклонное соединение – конструкция крепления тубусодержателя к основанию, которая позволяет наклонять микроскоп для более удобного наблюдения. При этом, правда, возможно стекание жидких препаратов с предметного столика.

Объектив – линза, расположенная вблизи объекта. В стереомикроскопе (с малым увеличением) два объектива, каждый для своего окуляра. Это дает трехмерное изображение. На микроскопах большого увеличения работает только один объектив.

Объективы с плоским полем («Semi-Plan»). Объективы никогда не бывают идеальными. Если посмотреть на что-то, имеющее совершенно плоскую поверхность, можно увидеть, что изображение в центре поля сфокусировано, а по краю немножко размыто. Объективы с плоским полем значительно лучше передают периферийную часть изображения. Они лучше обычных ахроматических объективов, но и несколько дороже стоят.

Окуляр – линзовый элемент на верхней части микроскопа, через которую и рассматривается изображение. Типичное увеличение окуляра 10х, возможны также 5х, 15х и 20х. Широкоугольные окуляры имеют больший диаметр и дают широкое поле зрения.

Оптика стандарта DIN. Оптические детали, производящиеся по немецкому стандарту DIN. Оптические качества таких деталей такие же, как и у не-DINоптики, но соответствие одному стандарту дает возможность использовать детали одного микроскопа на другом. Оптика настроена на использование тубуса длиной 160 мм и имеют одинаковую резьбу. В большинстве качественных микроскопов используется стандарт DIN.

Осветитель – источник света, закрепленный под предметным столиком. Распространены три основных источника – лампы накаливания, флуоресцентные и галогенные. Лампы накаливания самые доступные и распространенные. Флуоресцентные – яркие, дают белый свет и почти не греются. Галогенные очень яркие, белые, но, как и лампы накаливания, выделяют много тепла.

Основание – нижняя часть штатива микроскопа (см. Тубусодержатель).

Парцентрированная конструкция – указание на то, что при смене объектива объект остается в центре поля зрения. Проверяется путем смены объективов и проверки положения объекта в поле зрения. Практически все микроскопы парцентрированы.

Парфокальная конструкция – указание на то, что при смене объектива изображение остается сфокусированным или очень близким к сфокусированному, и требует лишь небольшой подстройки. Большинство микроскопов парфокальны.

Покровное стекло – очень тонкий стеклянный или пластиковый квадратик, располагаемый поверх препарата на предметном стекле. При использовании жидких препаратов покровное стекло создает плоскость, на которую настраивается фокус микроскопа.

Поле зрения (FOV) – диаметр кружка света, который можно увидеть в окуляр. Чем выше увеличение, тем меньше поле зрения. Его можно измерить, поместив прозрачную линейку на предметный столик и подсчитав количество миллиметров, умещающихся поперек поля зрения. Типичное значение около 4,5 мм при 40х, 1,8 мм при 100х, 0,45 мм при 400х и 0,18 мм при 1000х. См. Микрометр.

Предметное стекло – плоская прямоугольная пластинка из стекла или пластика, на которой размешается препарат. Может иметь углубление для удержания нескольких капель жидкости.

Предметные зажимы закрепляют предметное стекло на столике.

Предметный столик – плоская пластина, на которой располагаются предметные стекла с препаратами.

Разрешение – характеристика линзовой системы, показывающая, насколько тонкие детали объекта она может передать.

Револьверная головка или турель – часть микроскопа, на которой закреплены объективы.

Регулировка усилия фокусировки выполняется производителем таким образом, чтобы микроскоп можно было легко сфокусировать, но при этом исключалось самопроизвольное движение предметного столика или тубуса под собственным весом, приводящее к расфокусировке.

Реечный ограничитель обычно устанавливается изготовителем и служит для предотвращения слишком низкого опускания объектива и повреждения его или препарата. Иногда он мешает сфокусироваться, если предметное стекло слишком тонкое. В этом случае нужно или отрегулировать фиксатор или подложить под предметное стекло еще одно такое же, чтобы приблизить его к объективу.

C-крепление (C-mount) – адаптер, применяющийся в различных типах видеокамер. Обычно устанавливается вместо объектива. После этого адаптер соединяется с трубкой тринокулярного микроскопа.

Сдвоенная головка. Часть конструкции микроскопа (обычно высокого увеличения) с одним окуляром с одной стороны и второй окулярной трубкой сверху или с противоположной стороны. Сдвоенная головка удобна для контроля преподавателем того, что наблюдает учащийся или для установки видео- или фотокамеры. Не рекомендуется использовать такие микроскопы для совместной работы двух учащихся, поскольку длительные наблюдения в верхнюю окулярную трубку неудобны.

Сетка окулярная – очень маленькая сеточка, устанавливаемая в окуляре. Позволяет проводить измерения размеров объектов, наблюдаемых через микроскоп.

Стерео – применительно к микроскопии означает наблюдение обоими глазами через окуляры, связанные каждый с собственным объективом. Два объектива дают ощущение объема, трехмерного зрения. См. также Бинокулярная головка.

Столбовой штатив – тип штатива, используемый в микроскопах с малым увеличением. Состоит из вертикального столба, закрепленного на основании. Корпус микроскопа может вращаться вокруг столба и перемещаться по нему вверх и вниз.

T-резьба – тип соединения адаптера для фотокамеры (обычно 35 мм) с микроскопом.

Точная фокусировка – маховик, используемый для точной фокусировки микроскопа. Также используется для фокусировки на разных слоях препарата. Обычно предварительная фокусировка выполняется маховиками грубой настройки фокуса, а маховиками точной фокусировки достигается наиболее четкое изображение.

Тринокулярный тубус – применяется и с микроскопами малого увеличения и с микроскопами высокого увеличения. Имеет три выхода – два под окуляры для двух глаз, а третий – порт для установки фото- или видеокамеры. В некоторых микроскопах присутствует возможность регулировки количества света, отправляемого в третий порт, например, весь свет или половину, или треть. На некоторых стерео тринокулярных головках с двойным увеличением, третий порт передает изображение с отдельного набора объективов, не используемого стереоокулярами. 

Тубусодержатель – часть микроскопа, соединяющая тубус и основание. Перенося микроскоп, держите его одной рукой за основание, а другой – за тубусодержатель.

Турель – см. Револьверная головка.

Указатель – некоторые окуляры оснащены стрелкой-указателем, которую можно установить на ту или иную деталь изображения. Вращениеокуляраповорачиваетуказатель.

Универсальный штатив – длинный штатив типа «журавль», используемый для закрепления корпуса микроскопа малого увеличения. Имеет несколько регулировок положения и позволяет расположить микроскоп множеством различных способов. Обычно с ним используется внешний осветитель (например, оптоволоконный).

Фиксированный тубусодержатель – тип штатива, используемый в микроскопах малого увеличения. Корпус и тубус микроскопа являются единым целым и жестко скреплены с основанием.

Фокусировка – процесс перемещения препарата ближе или дальше от объектива, чтобы получить четкое изображение. На некоторых микроскопах перемещается предметный столик, на других – тубус. Наиболее популярна и надежна конструкция фокусировочного узла на основе зубчатой рейки.

X – обозначение множителя увеличения на объективе или окуляре, например, 200Х – двести крат увеличения. Полное увеличение микроскопа определяется произведением увеличения объектива на увеличение окуляра.

XR – обозначение множителя увеличения на объективе (см. выше), с указанием того, что его передняя оправа подпружинена и складывается при случайном опускании объектива на предметное стекло. Это предотвращает поломку объектива или предметного стекла.

Числовая апертура (N.A.) – число, отражающее способность объектива разрешать тонкие детали наблюдаемого объекта. Оно определяется по сложной математической формуле и связано с угловой апертурой объектива и показателем преломления среды между объективом и препаратом. Чтобы получить наилучшее изображение, требуется конденсор, с числовой апертурой, совпадающей или превышающей числовую апертуру объектива микроскопа с самым большим увеличением. Числовая апертура имеет важное значение только для микроскопов с большим увеличением.

Шарнирное основание. Тип основания микроскопа, которое закрепляется на столе и дает возможность перемещать тубус микроскопа в трех измерениях.

Широкоугольные окуляры -  окуляры с линзами большого диаметра, дающие более широкое поле зрения при наблюдении препарата.

Штатив – тип соединения корпуса микроскопа и основания в микроскопах малого увеличения. Различают три типа штативов – столбовой, жесткий (фиксированный) держатель и универсальный настраиваемый штатив.