Nagyítás a mikroszkópban
Optiakai nagyítást két úton lehet elérni: a tárgyakat vagy a gyújtótávolságon belül, vagy a gyújtótávolságon kívül lehet helyezni. Egy mikroszkópban mind a kettö módzsert használják.
Nagyítás a lencse gyújtótávolságán belül
Ezt a módszert a rajt-oldalon már elmagyaráztam. Ha a tárgyat a gyújtótávolságon belül helyezik el, akkor a lencse úgy dolgozik mint egy nagyító, amit olvasásnál használnak.
A lencse a fényt úgy töri meg, hogy az emberi szemnek úgy nézzen ki, mintha egy sokkal nagyobb tárgyat látna. Ennél a nagyítási módszernél egy virtuális képet termel a lencse. Azért virtuális, mert a képet nem lehet példáúl egy vászonra vetíteni, mint ahogy a moziban szokták.
Nagyítás a lencse gyújtótávolságán kívül
Ha a tárgyat a lencsének a gyújtótávolságán kívül helyezik el, akkor a sugarak máshogy mozognak. A lenti kép a fény irányát különbözö szinekben mutatja. Ennek nincs jelentösége, csak a megértést segíti.
A ZÖLD sugarak az optikai tengelyhez párhuzamosan mozognak. Ezeket úgy töri meg a lencse, hogy a utána képoldali gyújtópontot vágják. A KÉK sugarak úgy esnek be, hogy nem jön létre törés. Ök úgyanabban a szögben hagyák el a lencsét. A NARANCS szinü sugarak a tárgyoldali gyújtóponton keresztül menne, és úgy esnek a lencsére, hogy a másik oldalon párhumazosan mozognak az optikai tengelyhez.
Ezeknek a sugaraknak a képoldalon van egy közös pontjuk, ahol összefutnak. Ez az a pont, ahol egy éles kép keletkezik, ami viszont meg van fordítva (fejen áll). Ha valaki abba a pontba oda tart egy vásznat, vagy egy papírt, az látja a tárgynak a projekcióját. Ezért hívják ezt e képet „valódi-forditott-képnek“.
Marad az a kérdés, hogy a „valódi-forditott-kép“ nagyobb e vagy kissebb mint az eredeti tárgy. Erre van egy törvény:
Ha a tárgy a gyújtótávolsagon kívül van helyezve, de nem messzebre mint a gyújtótávolságnak a kétszeresére, akkor a kép nagyobb, mint az eredeti tárgy.
Ha a tárgy a gyújtótávolságon kívül van helyezve, de messzebre mint annak a kétszerese, akkor a valódi kép kissebb lessz, mint az eredeti tárgy.
Nagyitás egy mikroszkópban
Egy mikroszkópban mind kettö fajta nagyítási modszert alkalmazzák. Az elsö lencse – az objektív – úgy van beépítve, hogy a tárgy a gyújtótávolságán kívül fekszik. Ezért az elsö lépésben egy „valódi-nagyított-felfordított“ kép készül. Ezt a képet sokszor egy tükörrel megfordítják a mikroszkópon belül, hogy a használó ne fejenállva lássa.
Az okulár úgy van helyezve, hogy ez a valódi-nagyított kép a gyújtótávolságán belül kelettkezzen. Ilyenkor úgy hat az objektiv mint egy nagyitó, amit olvasásra használnak és a nagyított képet még egyszer felnagyítja, csak most virtuálisan. A virtuális nagyítas azért lényeges a második lépésben, mert csak azt lehet látni a szemmel.
A mikroszkóp nagyitását kiszámolni
Honnan lehet tudni, hogy egy mikroszkóp mekkora nagyítást fog készíteni?
Ezt nem nehéz kiszámolni, egy egyszerü szorzással. Mondjuk azt, hogy ezek a számok vannak írva a mikroszkóp részeire:
Okulár: 10X
Objektív: 4x / 10 X / 40X
Ezek a számok minden lencse egyes nagyítási képességét mutatják. Ha ezek együtt müködnekt, akkor össze kell szorozni a hatásukat. A mi esetünkben azt jelenti, hogy a mikroszkóp 40-szeres, 100-szoros és 400-szoros nagyítást tud készíteni a tárgyrol.
Elöfordul, hogy a tubus-ra is van írva egy szám, mint például 1,6X. Ezt a számot is csak bele kell szorozni. Ebben az esetben a mikroszkóp 64-szeres, 160-szoros és 640-szeres nagyítást készít. Ez az eset álltalában akkor van, ha a tubusba még bele van építve egy úgynevezett “barlow-lencse”.
Az optikai nagyítás határai
Az optikai nagyítást nem lehet a végtelenségig bövíteni. Körülbelül 1500X-nél eléri a végét. Pontosabban a használt fény hullámhosszának a felénél van a felbontás határa – fedezte fel Ernst Abbe. Ez azt jelenti, hogy nem lehet egyszerüen egyre több lencsét egymás mögé kapcsolni és így óriási felbontásokat elérni.
Ennek az az oka van, hogy a fénysugaraknak is van egy bizonyos “vastagságuk”. Ha a tárgy viszont véknyabb mint egy fénysugár, akkor nem lehetséges értelmes képet csinálni vele. Ezt mutatja a kép.
A fénysugarakat úgy kell elképzelni az elsö lépésben, mint kis csöveket. A képben piros szinük van, de ennek nincs jelentösége. A fény átvilágít egy tárgyat, aminek egy csillag formája van. A tárgynak a színét „átveszik” és ezért látjuk a kék csillagot. Igazábol nem a sugarak szinezödnek be, hanem a tárgy csak azt a fényt engedi át, aminek egy bizonyos hullámhossza van. Az emberi szem ezt kéknek érzékeli… Erröl majd más helyen többet. Mindenesetre a fény az elsö képben még arángylag vékony a tárgyhoz viszonyítva, ezért lehet még csillagként látni.
A második képben, egy magasabb nagyitásnál, megint egy csillag formáju tárgy van megvilágítva, csak ez most sokkal kissebb, mint az elöbbi. Ez azt jelenti, hogy a fénysugarak átméröjéhez viszonyítva is sokkal kissebb. Így már csak egyetlen egy sugár megy át a tárgyon és ez nem elég arra, hogy a formáját értelmesen ábrázolja. Vírusok például ebbe a kategóriába esnek. Ök sokkal kissebbek mint baktériumok, ezért nem láthatók a fény-mikroszkóp alatt. Öket csat elektronmikroszkóp alatt lehet látni.
A második lépésben a fénynek a formájához még egy kis adalékos információ. A fény sugarai igazábol nem úgy néznek ki mint csövek, ahogy a fenti kép elsö két részében van mutatva. A fény pontosabban egy elektromágneses sugárzás, ami hullámokban mozog. Ezeknek a hullámoknak egy bizonyos átméröje van és annak a nagysága határozza meg az optikai nagyitást.
Föntebb már említettem: Ernst Abbe felfedezte, hogy a fény hullámhossza felénél van a felbontás határa. Felbontás az azt jelenti, hogy milyen messzire lehet két pont egymástol, hogy még egymástol különállónak lehessen öket felismerni. Mennél kissebb a hullámhossz, annál közelebb lehet egymáshoz a két pont.
Ez azt is jelenti, ha a mikroszkópban kissebb hullámhosszu fényt használnak, akkor azzal magasabb nagyítást lehet elérni.
Ezért volt egy olyan idöszak, amikor UV-mikroszkópokkal probáltak a kutatók dolgozni. De ezeknek a készülékeknek annyi hátrányai voltak, hogy a költség és a haszon nem állt értelmes arányban. Hamarosan le lettek váltva elektronmikroszkópoktol.