Лупа — Википедия

Лу́па — оптическая система, состоящая из линзы или нескольких линз, предназначенная для увеличения и наблюдения мелких предметов, расположенных на конечном расстоянии. Используется во многих областях человеческой деятельности, в том числе в биологии, медицине, археологии, банковском и ювелирном деле, криминалистике, при ремонте часов и радиоэлектронной техники, а также в филателии, нумизматике и бонистике.

Основными параметрами лупы являются диаметр лупы и фокусное расстояние. Обычно применяются лупы с фокусным расстоянием ~2—20 см. Иногда вместо фокусного расстояния используется оптическая сила, выраженная в диоптриях.

Традиционный (прямой)[править | править код]

Прямой способ наблюдения в лупу на расстоянии Видеоурок: увеличительное стекло

Наблюдаемый предмет помещают от лупы на расстоянии, немного меньшем её фокусного расстояния. В этих условиях лупа даст прямое увеличенное и мнимое изображение предмета. Лучи от изображения попадают в глаз под углом, большим, чем лучи от самого предмета .Этим и объясняется увеличивающее действие лупы.

Прямой способ наблюдения в лупу вблизи

Для увеличения поля зрения рекомендуется держать глаз не на расстоянии, а непосредственно вблизи лупы (разумеется, не загораживая освещение). Вопреки распространённому мнению, коэффициент увеличения лупы при этом не меняется (и даже увеличивается за счёт более полного использования напряжения хрусталика) — психофизиологический эффект кажущегося бо́льшим увеличения при наблюдения с расстояния возникает из-за зрительного контраста между неувеличенной (наблюдаемой за границами лупы) и увеличенной лупой частями объекта.

Увеличение при традиционном способе использования лупы равно:

Γd=dF{\displaystyle \Gamma _{d}={{d} \over {F}}} (при рассматривании издалека)

Γd=F+dF=dF+1{\displaystyle \Gamma _{d}={{F+d} \over {F}}={{d} \over {F}}+1} (при рассматривании вплотную к лупе)

где F{\displaystyle F} — фокусное расстояние лупы, d{\displaystyle d} — расстояние наилучшего зрения (для взрослого человека от 18 до 50 лет около 25 см)

[1]^[2][3].

Вывод

При рассматривании издалека

Угол, под которым объект размером l виден с расстояния наилучшего зрения, равен:

α≈tgα=ld{\displaystyle \alpha \approx \operatorname {tg} \,\alpha ={l \over d}}

Максимальное увеличение достигается тогда, когда мнимое изображение объекта уходит в бесконечность. При этом объект наблюдается под углом:

β≈tgβ=lF{\displaystyle \beta \approx \operatorname {tg} \,\beta ={l \over F}}

Отсюда коэффициент увеличения:

Γd=βα=l/Fl/d=dF{\displaystyle \Gamma _{d}={\beta \over \alpha }={{l/F} \over {l/d}}={d \over F}}

При рассматривании вплотную к лупе

При таком наблюдении оптические силы аккомодированного хрусталика и лупы складываются:

DΣ=D1+D2=1d+1F{\displaystyle D_{\Sigma }=D_{1}+D_{2}={1 \over d}+{1 \over F}}

Объект будет наблюдаться под углом:

β≈tgβ=DΣl=l(1d+1F){\displaystyle \beta \approx \operatorname {tg} \,\beta =D_{\Sigma }l=l({1 \over d}+{1 \over F})}

Отсюда коэффициент увеличения:

Γd=βα=l(1/d+1/F)l/d=F+dF{\displaystyle \Gamma _{d}={\beta \over \alpha }={l({{1/d}+{1/F}}) \over {l/d}}={{F+d} \over F}}

Обратный[править | править код]

Обратный способ использования лупы

Большее увеличение (правда, за счёт существенного сокращения поля зрения) можно получить, рассматривая не мнимое, а действительное изображение, формируемое перед глазом на расстоянии наилучшего зрения лупой, удерживаемой в вытянутой руке. При этом изображение видно перевёрнутым, а ход лучей напоминает таковой в микроскопе с аккомодированым хрусталиком глаза в роли окуляра. Следует отметить, что для такого способа использования лупа должна обладать хорошим оптическим качеством, иначе изображение будет иметь сильные искажения. Этим способом трудно пользоваться дальнозорким, а также страдающим пресбиопией («старческой дальнозоркостью»).

Увеличение при обратном способе использования лупы равно:

Γr=L−F−dF{\displaystyle \Gamma _{r}={{L-F-d} \over {F}}}

где F{\displaystyle F} — фокусное расстояние лупы, d{\displaystyle d} — расстояние наилучшего зрения, L{\displaystyle L} — расстояние, на котором держат лупу.

Обратное использование лупы будет эффективно только при условии

Γr>Γd⇒F<L2−d{\displaystyle \Gamma _{r}>\Gamma _{d}\Rightarrow F<{L \over 2}-d}, что при L = 70 см и d = 25 см даёт F < 10 см.

Лупы маркируются по коэффициенту увеличения, считаемому по формуле прямого способа при рассматривании вплотную, так, маркировка

2× (произносится «два крат») соответствует F = 25 см. Типичные параметры луп приведены в таблице:

Маркировка	Фокусное расстояние, см	Оптическая сила, дптр	Коэфф. ув. при рассматривании издалека	Коэфф. ув. при рассматривании вблизи	Коэфф. ув. при обратном использовании	Коэфф. ув. при обратном использовании (d = 20 см)
2×	25	4	1,5	2	0,8	1
2.5×	16,67	6	1,5	2,5	1,7	2
3×	12,5	8	2	3	2,6	3
4×	8,33	12	3	4	4,4	5
5×	6,25	16	4	5	6,2	7
7×	4,17	24	6	7	9,8	11
7.5×	3,85	26	6,5	7,5	10,7	12
10×	2,78	36	9	10	15,2	17
12×	2,27	44	11	12	18,8	21

Существует Межгосударственный стандарт СССР «ГОСТ 25706-83. Лупы. Типы, основные параметры. Общие технические требования» (1983)^[4], который был принят в 1984 году и продолжает действовать на территории России. Согласно этому ГОСТу, различают в зависимости от значения основных параметров лупы:

• малого,
• среднего и
• большого увеличения;

в зависимости от назначения:

Штативная лупа состоит из окуляра, предметного столика, винтов и зеркала.

Лупа широко применяется филателистами. Для разглядывания мелких деталей рисунка достаточно 3—4-кратной лупы. Для определения способов печати, форм растра необходима 10—12-кратная лупа (текстильная). В основном, филателисты предпочитают складные лупы. Некоторые пользуются бинокулярными хирургическими лупами, которые вмонтированы в закрепляемый на голове козырёк, что освобождает руки коллекционера

[5].

Использование не по прямому назначению[править | править код]

Лупа фокусирует световые лучи сильного источника (например, Солнца) на небольшой площади, что может быть использовано в экстремальной ситуации для:

• добычи огня;
• выжигания текстов или рисунков;
• прижигания ран;
• скрепления пластиковых поверхностей путём расплавления;

Кто изобрел увеличительное стекло? — Мегаобучалка

Если оставить в стороне отрывочные данные, которые восходят еще к античным временам, то увеличительные стекла стали объектом научного рассмотрения уже в эпоху раннего средневековья. Еще Альхазен исследовал увеличение, создаваемое стеклянной сферой, рассматривая его как оптическую иллюзию. Позже появились очки, которые не могли быть результатом теоретического рассмотрения, ибо нельзя себе представить, чтобы при средневековой теории зрения можно было даже прийти к мысли о возможности исправления его дефектов. Открытие это было, вероятно, случайным, и вполне вероятно допустить, что его автором является кто-то из изготовителей стекла.

То, что это открытие было сделано ремесленниками, подтверждается и народным происхождением слова «lente» (линза) от слова «lenticchia» (чечевица), которое ученые XVI века решили несколько облагородить, латинизировав его.

Впервые линзы для целей науки применил Бэкон. Известно, что он использовал их во многих опытах и даже поднес одну папе Клименту IV, прося его попробовать применить ее. Бэкон избегает специального названия и говорит о «приспособлении». Даже в XVI веке Иероним Кардан, всегда туманно изъясняющийся латинист, называет линзы «orbem e vitro» – выражение, которое его французский переводчик то ли не понял, то ли не смог правильно выразить по-французски и прямо перевел «rotondite faite du verre» (округлость, сделанная из стекла).

В течение трех веков после Бэкона в трудах ученых нельзя было отыскать упоминания об «очках для старых», как назывались двояковыпуклые стекла, или «очках для молодых» – двояковогнутых стеклах для коррекции близорукости.

Двояковогнутые стекла появились, очевидно, позже двояковыпуклых и тоже, видимо, случайно были изобретены мастерами-стекольщиками или явились результатом элементарного рассуждения: если выпуклые стекла помогают зрению стариков, то вогнутые должны, наоборот, помогать зрению молодых. К середине XIV века очки уже получили достаточно широкое распространение – на фреске 1352 г. изображен монах в очках.

В 1743 г. французский естествоиспытатель Бюффон Жорж Луи Леклерк предложил окклюзию (лат. occlusio – запирание, скрывание) здорового глаза с целью исправления косоглазия и восстановления остроты зрения больного глаза. Этим методом пользуются и сейчас.

Хотя глаз и не представляет собой тонкую линзу, в нем можно все же найти точку, через которую лучи проходят практически без преломления, т.е. точку, играющую роль оптического центра. Оптический центр глаза находится внутри хрусталика вблизи задней поверхности его. Расстояние h от оптического центра до сетчатой оболочки, называемое глубиной глаза, составляет для нормального глаза 15 мм.

Зная положение оптического центра, можно легко построить изображение какого-либо предмета на сетчатой оболочке глаза. Изображение всегда действительное, уменьшенное и обратное. Угол φ, под которым виден предмет S₁S₂ из оптического центра О, называется углом зрения.

Сетчатая оболочка имеет сложное строение и состоит из отдельных светочувствительных элементов. Поэтому две точки объекта, расположенные настолько близко друг к другу, что их изображение на сетчатке попадают в один и тот же элемент, воспринимаются глазом, как одна точка. Минимальный угол зрения, под которым две светящихся точки или две черные точки на белом фоне воспринимаются глазом ещё раздельно , составляет приблизительно одну минуту. Глаз плохо распознает детали предмета, которые он видит под углом менее 1″. Это угол, под которым виден отрезок, длина которого 1 см на расстоянии 34 см от глаза. При плохом освещении (в сумерках) минимальный угол разрешения повышается и может дойти до 1º.

 

 

 

 

 

Рис. 11. Коррекция изображения рассматриваемых предметов: а — угол зрения φ = S1‘ S2‘ / h = S1 S2 / D;           б – при увеличении угла зрения увеличивается изображение рассматриваемого предмета на сетчатке; N = b’ / b = φ’ / φ .

Приближая предмет к глазу, мы увеличиваем угол зрения и, следовательно, получаем

возможность лучше различать мелкие детали. Однако очень близко к глазу приблизить мы не можем, так как способность глаза к аккомодации ограничена. Для нормального глаза наиболее благоприятным для рассматривания предмета оказывается расстояние около 25 см, при котором глаз достаточно хорошо различает детали без чрезмерного утомления. Это расстояние называется расстоянием наилучшего зрения. Для близорукого глаза это расстояние несколько меньше, поэтому близорукие люди, помещая рассматриваемый предмет ближе к глазу, чем люди с нормальным зрением или дальнозоркие, видят его под большим углом зрения и могут лучше различать мелкие детали.

Значительное увеличение угла зрения достигается с помощью оптических приборов. По своему назначению оптические приборы, вооружающие глаз, можно разбить на следующие большие группы.

1. Приборы, служащие для рассматривания очень мелких предметов (лупа, микроскоп). Эти приборы как бы «увеличивают» рассматриваемые предметы.

2. Приборы, предназначенные для рассматривания удаленных объектов (зрительная труба, бинокль, телескоп и т.п.). Эти приборы как бы «приближают» рассматриваемые предметы.

Благодаря увеличению угла зрения при использовании оптического прибора размер изображения предмета на сетчатке увеличивается по сравнению с изображением в невооруженном глазе и, следовательно, возрастает способность распознавания деталей. Отношение длины b на сетчатке в случае вооруженного глаза b’ к длине изображения для невооруженного глаза b (рис.11,б) называется увеличением оптического прибора.

С помощью рис. 11,б легко видеть, что увеличение N равно также отношению угла зрения φ’ при рассматривании предмета через инструмент к углу зрения φ для невооруженного глаза, ибо φ’ и φ невелики.  

Итак,

N = b’ / b = φ’ / φ ,

где N – увеличение предмета;

b’ – длина изображения на сетчатке для вооруженного глаза;

b — длина изображения на сетчатке для невооруженного глаза;

φ’ – угол зрения при рассматривании предмета через оптический инструмент;

φ – угол зрения при рассматривании предмета невооруженным глазом.

Лупа.

Одним из простейших оптических приборов является лупа – собирающая линза, предназначенная для рассматривания увеличенных изображений малых объектов. Линзу подносят к самому глазу, а предмет помещают между линзой и главным фокусом. Глаз увидит мнимое и увеличенное изображение предмета. Удобнее всего рассматривать предмет через лупу совершенно ненапряженным глазом , аккомодированным на бесконечность. Для этого предмет помещают в главной фокальной плоскости линзы так, что лучи, выходящие из каждой точки предмета, образуют за линзой параллельные пучки. На рис. 12 изображено два таких пучка, идущих от краев предмета. Попадая в аккомодированный на бесконечность глаз, пучки параллельных лучей фокусируются на ретине и дают здесь отчетливое изображение предмета.

Угловое увеличение. Глаз находится очень близко к линзе, поэтому за угол зрения можно принять угол 2γ , образованный лучами, идущими от краев предмета через оптический центр линзы. Если бы лупы не было, нам пришлось бы поставить предмет на расстоянии наилучшего зрения (25 см) от глаза и угол зрения был бы равен 2β . Рассматривая прямоугольные треугольники с катетами 25 см и F см и обозначая половину предмета Z , можем написать :

,

где 2γ – угол зрения, при наблюдении через лупу;

2β — угол зрения, при наблюдении невооруженным глазом;

F – расстояние от предмета до лупы;

Z – половина длины рассматриваемого предмета.

Принимая во внимание, что через лупу рассматривают обычно мелкие детали и поэтому углы γ и β малы, можно тангенсы заменить углами. Таким образом, получится следующее выражение для увеличения лупы = = .

Следовательно, увеличение лупы пропорционально 1 / F , то есть её оптической силе. 

Микроскоп.

Прибор, позволяющий получить большое увеличение при рассматривании малых предметов, называется микроскопом.

Простейший микроскоп состоит из двух собирающих линз. Очень короткофокусный объектив L₁ даёт сильно увеличенное действительное изображение предмета P’Q’ (рис. 13), которое рассматривается окуляром, как лупой.

 

 

Обозначим линейное увеличение, даваемое объективом, через n₁, а окуляром через n₂, это значит, что = n₁  и             = n₂ ,

где P’Q’ – увеличенное действительное изображение предмета;

PQ – размер предмета;

P»Q» — увеличенное мнимое изображение предмета;

n₁ – линейное увеличение объектива;

n₂ – линейное увеличение окуляра.

Перемножив эти выражения, получим       = n₁ n₂ ,

где PQ – размер предмета;

P»Q» — увеличенное мнимое изображение предмета;

n₁ – линейное увеличение объектива;

n₂ – линейное увеличение окуляра.

Отсюда видно, что увеличение микроскопа равно произведению увеличений, даваемых объективом и окуляром в отдельности. Поэтому возможно построить инструменты, дающие очень большие увеличения – до 1000 и даже больше. В хороших микроскопах объектив и окуляр — сложные.

Окуляр обычно состоит из двух линз объектив же гораздо сложнее. Желание получить большие увеличения заставляют употреблять короткофокусные линзы с очень большой оптической силой. Рассматриваемый объект ставится очень близко от объектива и дает широкий пучок лучей, заполняющий всю поверхность первой линзы. Таким образом, создаются очень невыгодные условия для получения резкого изображения: толстые линзы и нецентральные лучи. Поэтому для исправления всевозможных недостатков приходится прибегать к комбинациям из многих линз различных сортов стекла.

В современных микроскопах теоретический предел уже почти достигнут. Видеть в микроскоп можно и очень малые объекты, но их изображения представляются в виде маленьких пятнышек, не имеющих никакого сходства с объектом.

При рассматривании таких маленьких частиц пользуются так называемым ультрамикроскопом, который представляет собой обычный микроскоп с конденсором, дающим возможность интенсивно освещать рассматриваемый объект сбоку, перпендикулярно оси микроскопа.

С помощью ультрамикроскопа удаётся обнаружить частицы, размер которых не превышает миллимикронов.

История открытия увеличительных приборов. Устройство увеличительных приборов

Насколько хорошо вам знакомы увеличительные приборы? 5 класс средней школы — это время, когда мы впервые знакомимся с ними. На уроках детям рассказывают самое основное об их устройстве и создателях. Не хотите ли вы углубить свои знания о них? А может быть, вы готовите урок на тему «Увеличительные приборы» (5 класс)? В любом случае нам есть о чем вам рассказать.

Древние линзы

История открытия увеличительных приборов начинается в далеком прошлом. До нас дошла большая плосковыпуклая линза — одна из самых древних. Ее диаметр — 55 мм, а фокусное расстояние — около 150 мм. Она была изготовлена из горного хрусталя за 2,5 тыс. лет до н. э. Ее обнаружил в 1890 году Г. Шлиман при раскопках Трои. Примерно в 600-400 гг. до н. э. начали изготавливать стеклянные линзы. Они были обнаружены в Саргоне (это Месопотамия). В Швеции в 1877 г. была найдена двойная линза диаметром 5 см, выпуклая с обеих сторон. Она относится к 500 году н. э. Можно долго продолжать список древних линз, которые удалось обнаружить исследователям. История открытия увеличительных приборов располагает множеством фактов. Несмотря на это, о том, как они использовались в те времена, можно лишь строить предположения.

Вклад Роджера Бэкона

Современные ученые ознакомились с доскональным описанием линз, выполненным Роджером Бэконом, монахом францисканского ордена (годы жизни — 1214-1294 гг.). Он был выпускником Оксфордского университета, а также прославился как видный мыслитель и ученый. Линзы, согласно его труду, использовались для увеличения изображения. Из перевода фрагмента сочинения следует, что Бэкону удалось правильно описать действие линз, которые служили обратным телеобъективом (речь идет об описании зрительной однокомпонентной трубы).

Заслуга Галилео Галилея

История открытия увеличительных приборов немыслима без имени этого человека. Примерно через 300 лет после смерти Бэкона Галилео Галилей, известный ученый из Италии, создал похожую трубу. Она была не трех-, а двухкомпонентной. Практически «сверстником» такой зрительной трубы является микроскоп. Принято считать, что он обязан своим появлением Галилею. Галилео раздвинул зрительную трубу и заметил, что мелкие предметы в таком состоянии можно хорошо увеличить. Д. Вивиани подтверждает, что микроскоп изобрел именно Галилей. Вивиани, кстати, написал биографию этого итальянского ученого.

Важным для науки событием была отмечена история открытия увеличительных приборов в 1625 году. Именно тогда Фабер, член римской Академии, впервые употребил сам термин «микроскоп» по отношению к сделанному Галилеем изобретению.

Что создали Дребель и Алькмар, разработки Торе и Гука

История открытия микроскопа продолжается работами К. Дребеля и Алькмара. Эти голландские ученые сконструировали прибор, который состоял из двух выпуклых линз. Благодаря этому изображение предмета, который рассматривался под ним, было представлено в перевернутом виде. Этот сложный микроскоп, имевший двояко- или плосковыпуклый окуляр, а также двояковыпуклый объектив, считается предшественником сложных микроскопов более позднего времени (один из них представлен на фото ниже).

Итальянец Торе примерно в 1660 году изготовил шарообразные лупы из застывших капель стекла. История открытия микроскопа немыслима без этого имени, поскольку созданные итальянцем лупы позволили увеличивать предметы в полторы тысячи раз.

Говорит ли вам о чем-то еще одно имя — Роберт Гук? Этот английский ученый внес большой вклад в открытие увеличительных приборов. Роберт Гук усовершенствовал их настолько, что это стало одним из знаменательных событий в истории оптики. Схема микроскопа Гука представлена на фото ниже.

Благодаря этому изобретению в 1665 году Роберту удалось впервые увидеть клетки на срезе пробки. Так, важное техническое средство получила такая наука, как биология. Увеличительные приборы продолжил совершенствовать Левенгук. Расскажем и о нем.

Левенгук и его достижения

Заметный вклад в историю развития увеличительных приборов внес А. В. Левенгук, голландец, проживавший в таком городе, как Дельфт. Годы его жизни — 1632-1723 гг. Он самостоятельно сконструировал и использовал в исследованиях простые микроскопы (одна из моделей таких приборов представлена ниже), способные увеличивать до трехсот крат.

Именно Левенгук первым составил описание микроскопических организмов (включая и одноклеточных бактерий), опираясь на свои наблюдения. В 1698 году Петр I, русский царь, нанес визит этому знаменитому исследователю. Петр находился в то время в Голландии и, как известно, интересовался всем новым. Для своей Кунсткамеры, открытой им в Петербурге, он закупил несколько сложных и простых микроскопов. А гораздо позже, уже после открытия Академии наук, они были переданы в распоряжение этой организации.

Работы русских ученых из Академии наук

В урок «Увеличительные приборы» следует включить также рассказ о достижениях в оптике представителей нашей страны. Перспективные русские ученые, работой которых руководил М. В. Ломоносов, стали применять в биологических исследованиях купленные Петром I микроскопы. А впоследствии они активно участвовали в их усовершенствовании.

Открытие увеличительных приборов продолжилось в 1747 году. Именно тогда Л. Эйлер, член Академии наук Петербурга (годы жизни — 1707-1783 гг.), предложил использовать для микроскопа ахроматический объектив. Фундаментальный труд этого ученого в сфере геометрической оптики — «Диоптрика». Он состоит из трех томов, которые были изданы в 1769-1771 гг. Новый микроскоп, уже ахроматический, был выпущен в 1802 году, после того, как была опубликована работа Элинуса (тоже члена Академии наук г. Петербурга).

Такой микроскоп в то время считался совершенным до такой степени, что ученые даже не допускали мысли о том, что его можно улучшить. Открытие это наделало много шума в то время. Устройство увеличительных приборов Элинуса было следующим. Они были снабжены шестью объективами, имелась возможность изменения увеличения плавно, менялось расстояние от предмета до изображения. Именно в нашей стране родилась и воплотилась в жизнь важная для науки идея ахроматического микроскопа, имеющего переменное увеличение. Однако этот замысел в дальнейших разработках не прижился. Изменение увеличения прибора с помощью регулирования длины тубуса, тем не менее, было важной идеей, внесшей существенный вклад в историю развития оптических приборов. Сегодня один из микроскопов, созданных Элинусом, можно увидеть в Политехническом музее Москвы, который относится к Институту истории, естествознания и техники. На фото ниже представлены увеличительные приборы, относящиеся к 18-му веку.

Дальнейшее усовершенствование микроскопов

И. Г. Тидеман, немецкий оптик из города Штутгарта, в начале 19-го века принялся за создание двух ахроматических микроскопов. Университет Дерпта (сегодня он носит название Тарту) выделил ему денежные средства на осуществление работ. В 1808 году были выпущены эти приборы.

В 1807 году, за год до создания ахроматических микроскопов, Ван Дейл, голландский оптик, опубликовал свой труд. В нем было представлено описание конструкции ахроматического микроскопа, созданного им. Западноевропейские историки считают, что первым таким прибором удовлетворительного качества был созданный именно этим ученым микроскоп. Однако он по всем параметрам уступал сконструированному Элинусом. Кстати, ахроматические микроскопы И. Фраунгофера, выпущенные в 1811 г., отличались еще более несовершенной конструкцией, если сравнивать их с микроскопами Элинуса.

Русские микроскопы в 19-м веке

В первой половине 19-го века увеличительные приборы выпускались уже во многих местах на земле. В России их производство началось еще в 18-м веке, однако поутихло к началу 19-го столетия. Известно, что примерно в 1820 году довольно высокого качества микроскопы производила мастерская по изготовлению оптики, находившаяся при Казанском университете. Однако в России все-таки не наблюдалось бурного развития этой отрасли промышленности, поскольку правительство того времени полагало, что оптимальным вариантом является покупка увеличительных приборов за рубежом.

Вклад в оптику Джамбаттиста и Амичи

Амичи Джамбаттиста (годы жизни — 1786-1863 гг.) — известный итальянский ученый-оптик, астроном и ботаник. Многие годы своей жизни он посвятил развитию микроскопии. В 1827 году Амичи сам сконструировал и сделал ахроматический объектив, имевший апертуру 0,60 и хорошую коррекцию аберраций. Этот же ученый в 1844 году приступил к опытам по применению водной и масляной иммерсий. Благодаря им был начат выпуск объективов с числовой апертурой 1,30 и водной иммерсией.

Микроскопы Аббе

Приборы с масляной иммерсией, имеющие апертуру 1,50 (которые используются и по сей день), начали выпускаться благодаря работе Эрнста Аббе, немецкого оптика. Он изобрел закон синусов, с помощью которого была устранена кома, наблюдавшаяся в малых линейных полях. Э. Аббе продолжил развивать теорию формирования изображения в увеличительном приборе. Он прояснил и вопрос разрешающих способностей этих аппаратов. Аббе был руководителем работ по созданию целой серии ахроматических микрообъективов высокого качества. Их числовая апертура достигала 1,50. Эти приборы были выпущены в Йене фирмой «К. Цейс» (в 1872 году). Эта же компания под руководством Э. Аббе сделала 8 апохроматов. А в 1888 году ее сотрудники разработали апохромат, который обладал апертурой 1,60 и имел монобромнафталиновую иммерсию.

Последние крупные достижения в оптике

Русские ученые Д. С. Рождественский и Л. И. Мандельштам развили теорию Эрнста в своих трудах. Важная заслуга Рождественского состояла в том, что он ввел понятие относительной некогерентности освещения. Р. Рихтер, сотрудник фирмы «К. Цейс», разработал и получил патент на особое осветительное устройство, используемое в микроскопе. Однако и по сей день актуальна проблема оптимального соотношения параметров сменных объективов и системы освещения. Отечественные микроскопы сегодня ничем не уступают по техническому исполнению и оптическим параметрам приборам, созданным известными компаниями за границей.

Итак, мы кратко изложили историю возникновения современных микроскопов. Разрабатывая урок «Увеличительные приборы» (5 класс), вы можете воспользоваться представленной в статье информацией.

Пять самых полезных изобретений британцев

Фото: Brian Snelson/Wikimedia Commons

ЭЛАСТИЧНЫЙ БИНТ

17 марта 1845 года английский предприниматель и изобретатель Стивен Перри запатентовал эластичный бинт.
Перри наблюдал за рабочими на каучуковой плантации: в конце рабочего дня они оборачивали руки полосками каучука, что давало рукам возможность отдыха. Это вдохновило Перри на изобретение специального бинта.
Изображения первых эластичных бинтов не сохранились, однако очевидно, что эти изделия во все времена выглядели примерно одинаково. Перри продавал 1 ярд (91 см) эластичного бинта по цене, которая примерно равна 5-7 современным долларам.
Теперь эластичный бинт можно встретить в каждой медицинской аптечке. Его используют для перевязок, а также чтобы зафиксировать устройства и повязки на теле человека.
Эластичные бинты применяют для предотвращения таких травм как ушибы, переломы, растяжки. Бинтами, как правило, пользуются профессиональные спортсмены, а также спортсмены-любители.
Кроме того, бинт постоянно используют люди, страдающие варикозным расширением вен. Эластичные бинты разделяются на тканые и вязаные, первые являются более эффективными и долговечными.

СТЕПЛЕР

Первый в мире степлер был ручной работы. Его сделали в XVIII веке, причем не в Великобритании, а во Франции, специально для канцелярии короля Людовика XV. Каждую скобу пометили знаком отличия королевского двора. Однако такие luxury-степлеры нельзя было изготавливать в достаточном количестве.
В XIX столетии бумагу стали использовать в огромных количествах и это заставило искать простое и эффективное устройство для соединения листов бумаги. В связи с этим Джордж Макгилл в 1866 году придумал приспособление для скрепления листов. Это приспособление впоследствии трансформировалось в современную скобу для степлера, а в 1997 году изобретатель Кристиан Бергер модернизировал степлер в его нынешнее привычное для всех обличие.

Фото: SuperStock/Global Look Press

ПАРОВОЗ

Паровоз, то есть катящуюся по рельсам паровую повозку, изобрел выдающийся английский инженер Ричард Тревитик. Тревитик приобрел известность к концу XVIII века после того как он создал лёгкие, но мощные паровые котлы. Эти котлы и стали двигателем паровоза.
На одной из самых ранних публичных демонстраций локомотив успешно провез 10 тонн железа, 5 вагонов и 70 мужчин на расстояние 15 км за 4 часа 5 мин. Тревитик продолжил работу над паровыми локомотивами вплоть до своей смерти в апреле 1833 году.
В 10-х и 20-х годах 19 века Георг Стефенсон внес существенный вклад в это важное дело, предложив несколько удачных конструкций паровозов. Он также убедил шахтовладельцев построить первую железную дорогу из Дарлингтона в Стоктон.
Благодаря паровозу в мире появился железнодорожный транспорт. Паровозы сыграли огромную роль в подъёме экономики целого ряда стран. Только к середине XX века паровоз уступил место более совершенным локомотивам — тепловозам и электровозам.

Фото: l94/ZUMAPRESS.com/Global Look Press

ТЕЛЕФОН

Считает, что телефон был изобретен британским ученым Александром Беллом и запатентован в 1876 году. Телефон способен передавать звук на большое расстояние. Самые первые телефоны представляли собой механические приборы с прямым акустическим каналом. Их принцип действия основывался на распространении звуковых колебаний в сплошных средах, таких как воздух, в отличие от современных электрических приборов, использующих электромагнитные сигналы.
Александр Белл хорошо разбирался в акустике и был знатоком ораторского искусства, поэтому он знал, что звук распространяется благодаря сжатиям и разрежениям воздуха. Специальное устройство (рупор) должно собрать звук и направить его на чувствительный элемент — на мембрану. Белл изготовил легкие и тонкие пластины-мембраны, колебания которых под действием звуков человеческой речи были заметны невооруженным глазом.
Трубка Белла служила по очереди для передачи и для приёма человеческой речи. В телефоне Белла не было звонка, но он был изобретён позже коллегой Белла — Т. Ватсоном (1878 год). Вызов абонента производился через трубку при помощи свистка, при этом дальность действия этой линии не превышала 500 метров.

Фото: Science Museum/Global Look Press

ЛУПА

Считается, что лупу изобрел английский ученый, преподаватель Оксфордского университета Роджер Бейкон. Это произошло в 1250 году. Лупа является простейшим увеличительным прибором. В лупе есть увеличительное стекло, которое является выпуклым с двух сторон. Первые лупы визуально увеличили предметы лишь в 1,5-2 раза. Современная ручная лупа увеличивает предметы в 20 раз, а штативная лупа увеличивает их в 25 раз. В оправу штативной лупы вставлены два увеличительных стекла, укрепленные на подставке, то есть штативе. К штативу также прикреплен столик с отверстием и зеркалом.
Обычная увеличительная лупа используется археологами, ювелирами, хирургами другими специалистами. Кроме того, она необходима, например филателистам. Бонисты, то есть коллекционеры бумажных денег, используют лупу с ультрафиолетовой подсветкой для проверки водяных знаков и подписей на банкнотах.

источник

Поддержи автора — Добавь в друзья!

Пупа и Лупа — кто такие, откуда мем, откуда шутки про Пупу и Лупу

Пупа и Лупа – мем про героев бородатого анекдота и других, менее известных. Шутка строится на том, чтобы прозвучало слово “залупа”. Иногда Пупой и Лупой называют Владимира Путина и Дмитрия Медведева.

Происхождение

Анекдот про Пупу и Лупу существует давно, задолго до появления интернета. С массовым появлением интернета в домах россиян, он стал распространяться на разных сайтах.

Пришли как-то Пупа и Лупа получать зарплату. Но в бухгалтерии всё перепутали и Лупа получил зарплату за Пупу, а Пупа за Лупу.

Анекдот несколько лет фигурировал в интернете, например, 13 сентября 2016 года его опубликовал ютубер Евгений Баранов. 26 декабря 2016 года появились первые шутки в паблике “Пупа и Лупа каждый божий день”.

Но массовая популярность к мему пришла в 2017 году. 20 января на “Пикабу” этот анекдот выложили с иллюстрациями с концерта Евгения Петросяна – доказательств, что юморист действительно рассказывал его, нет.

11 апреля во “ВКонтакте” появился паблик “анекдоты про пупу и лупу каждый божий день” где публикуются другие анекдоты с теми же героями, которые сводятся к слову “залупа”.

23 мая 2017 года на “Дваче” выложили график получения денег Пупой и Лупой.

Доподлинно неизвестно, кто и когда стал ассоциировать Пупу и Лупу с Владимиром Путиным и Дмитрием Медведевым. Первое прозвище, скорее всего, подошло из-за сходства с фамилией, Путина еще в интернете называют Пыней. А Лупой Медведев стал из-за того, что много лет работает с Путиным: как и герои анекдота, которые работают вместе).

Значение

Мем “Пупа и Лупа” нельзя назвать особо интеллектуальным, его суть сводится к тому, чтобы рассказать короткую историю (анекдот), в которой Пупа сделал что-то вместо Лупы или что-то произошло из-за Лупы. Главное, чтобы по звучанию получалось слово “залупа”.

Галерея

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

ЛУПА — это… Что такое ЛУПА?

ЛУПА — (фр. loupe). Выпуклое оптическое стекло, употребляемое как увеличительное. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ЛУПА выпуклое, увеличительн. стекло для рассматривания мелких предметов; чем больше… …   Словарь иностранных слов русского языка

ЛУПА — (от франц. loupe), оптич. прибор для рассматривания мелких объектов, плохо различимых глазом. Наблюдаемый предмет ОО1 (рис. 1) помещают от Л. на расстоянии, немного меньшем её фокусного расстояния f (FF фокальная плоскость). В этих условиях Л.… …   Физическая энциклопедия

лупа — ы, ж. loupe f. Маленькое, но крутое и сильно увеличивающее стеклышко. Даль. Увеличительное двояковыпуклое стекло. Уш. 1938 . Делают там &LT;на фабрике оптических стекол в Париже&GT; и лупы водяные (луп, умножительное стекло). Составляют оныя два… …   Исторический словарь галлицизмов русского языка

ЛУПА — ЛУПА, выпуклая линза, увеличивающая видимый размер предметов, рассматриваемых через нее, обычно в два десять раз. Максимальное увеличение достигается, когда предмет расположен прямо на расстоянии фокуса линзы. Лупа чаще всего имеет ручку,… …   Научно-технический энциклопедический словарь

лупа — дихроскоп, линза, стекло Словарь русских синонимов. лупа сущ., кол во синонимов: 7 • дихроскоп (1) • …   Словарь синонимов

Лупа — (от французского loupe), оптический прибор для рассматривания мелких объектов, плохо различимых глазом. Простейшая лупа представляет собой собирающую линзу или систему 2 3 линз с небольшим фокусным расстоянием, увеличивает в 2 40 раз. Голландский …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

ЛУПА — (франц. loupe) собирающая линза или система линз с небольшим фокусным расстоянием (10 100 мм). Увеличение лупы от 2 до 40 50 …   Большой Энциклопедический словарь

ЛУПА — ЛУПА, лупы, жен. (франц. loupe) (спец.). Увеличительное двояковыпуклое стекло. Рассматривать в лупу часовой механизм. Разбирать с помощью лупы неразборчивую рукопись. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 …   Толковый словарь Ушакова

ЛУПА — ЛУПА, ы, жен. Увеличительное стекло (выпуклая или двояковыпуклая линза) в оправе. Рассматривать что н. в лупу. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 …   Толковый словарь Ожегова

ЛУПА — жен., франц. маленькое, но крутое и сильно увеличивающее стеклышко. Толковый словарь Даля. В.И. Даль. 1863 1866 …   Толковый словарь Даля

Оптический микроскоп — Википедия

Современный оптический люминесцентный тринокулярный микроскоп

Оптический или световой микроско́п (от др.-греч. μικρός «маленький» и σκοπέω «рассматриваю») — оптический прибор для получения увеличенных изображений объектов (или деталей их структуры), невидимых невооружённым глазом.

Микроскоп Гука Реплика однолинзового микроскопа Левенгука

Невозможно точно определить, кто изобрёл микроскоп. Считается, что голландский мастер очков Ханс Янсен и его сын Захарий Янсен изобрели первый микроскоп в 1590, но это было заявление самого Захария Янсена в середине 17 века. Дата, конечно, не точна, так как оказалось, что Захарий родился около 1590 г. Возможность скомбинировать две линзы так, чтобы достигалась большее увеличение впервые предложил в 1538 году знаменитый врач из Вероны Джироламо Фракасторо. Другим претендентом на звание изобретателя микроскопа был Галилео Галилей. Он разработал «occhiolino» («оккиолино»), или составной микроскоп с выпуклой и вогнутой линзами в 1609 г. Галилей представил свой микроскоп публике в Академии деи Линчеи, основанной Федерико Чези в 1603 г. Изображение трёх пчёл Франческо Стеллути было частью печати Папы Урбана VII и считается первым опубликованным микроскопическим символом (см. «Stephen Jay Gould, The Lying stones of Marrakech, 2000»). Десятью годами позже Галилея, Корнелиус Дреббель изобретает новый тип микроскопа, с двумя выпуклыми линзами. Кристиан Гюйгенс, другой голландец, изобрёл простую двухлинзовую систему окуляров в конце 1600-х, которая ахроматически регулировалась и, следовательно, стала огромным шагом вперёд в истории развития оптики (Гюйгенс разработал окуляр для телескопа). Окуляры Гюйгенса производятся и по сей день, но им не хватает широты поля обзора, а расположение окуляров при микроскопии неудобно для глаз по сравнению с современными широкообзорными окулярами. В 1665 году англичанин Роберт Гук сконструировал собственный микроскоп и опробовал его на пробке. В результате этого исследования появилось название «клетки». Антони Ван Левенгук (1632—1723) считается первым, кто сумел привлечь к микроскопу внимание биологов, несмотря на то, что простые увеличительные линзы уже производились с 1500-х годов, а увеличительные свойства наполненных водой стеклянных сосудов упоминались ещё древними римлянами (Сенека). Изготовленные вручную, микроскопы Ван Левенгука представляли собой относительно небольшие изделия с одной очень сильной линзой. Они были неудобны в использовании, однако позволяли очень детально рассматривать изображения лишь из-за того, что не перенимали недостатков составного микроскопа (несколько линз такого микроскопа удваивали дефекты изображения). Понадобилось около 150 лет развития оптики, чтобы составной микроскоп смог давать такое же качество изображения, как простые микроскопы Левенгука. Так что, хотя Антони Ван Левенгук был великим мастером микроскопа, он не был его изобретателем вопреки широко распространённому мнению.

В группе немецкого учёного Штефана Хелля (Stefan Hell) из Института Биофизической Химии^[de] научного сообщества Макса Планка (Гёттинген) в сотрудничестве с аргентинским учёным Мариано Босси (Mariano Bossi) в 2006 году был разработан оптический микроскоп под названием Наноскоп, позволяющий преодолевать барьер Аббе и наблюдать объекты размером около 10 нм (а на 2010 год и ещё меньше), оставаясь в диапазоне видимого излучения, получая при этом высококачественные трёхмерные изображения объектов, ранее недоступных для обычной световой и конфокальной микроскопии^[1][2].

Ведутся работы над получением кристаллов нитрида бора с гексагональной решёткой (hBN) из чистых на 99% изотопов бора. Такой материал линз за счёт поляритонов, образующихся на поверхности кристалла, позволяет многократно понизить дифракционный предел и достичь разрешений порядка десятков и даже единиц нанометров^[3].

Российские учёные из Томского государственного политехнического университета усовершенствовали наноскоп, использовав в нём не микролинзы, как в классической конфигурации, а специальные дифракционные решетки с золотыми пластинками. При получении изображения с такого прибора срабатывают одновременно эффект аномальной амплитудной аподизации, резонанс Фабри — Перо и резонанс Фано. Вместе они и помогают увеличить разрешение, по сравнению с обычной дифракционной решеткой, до 0,3 λ.^[4]

Человеческий глаз представляет собой биологическую оптическую систему, характеризующуюся определённым разрешением, то есть наименьшим расстоянием между элементами наблюдаемого объекта (воспринимаемыми как точки или линии), при котором они ещё могут быть отличены один от другого. Для нормального глаза при удалении от объекта на т. н. расстояние наилучшего видения (D = 250 мм), среднестатистическое нормальное разрешение составляет 0,176 мм. Размеры микроорганизмов, большинства растительных и животных клеток, мелких кристаллов, деталей микроструктуры металлов и сплавов и т. п. значительно меньше этой величины. Для наблюдения и изучения подобных объектов и предназначены микроскопы различных типов. С помощью микроскопов определяли форму, размеры, строение и многие другие характеристики микрообъектов. Оптический микроскоп в видимом свете давал возможность различать структуры с расстоянием между элементами до 0,20 мкм. Так было до создания оптического микроскопа наноскопа^[5].

Развитие видеотехники оказало существенное влияние на оптические микроскопы. Помимо упрощения документирования наблюдений электроника позволяет автоматизировать рутинные операции. А при отказе от непосредственного наблюдения глазом отпадает необходимость в классическом окуляре. В простейшем случае при модернизации микроскопа вместо окуляра устанавливается специальная оптическая конструкция для проецирования изображения на матричный фотоприёмник. Изображение фотоприёмника передаётся в ЭВМ и/или на дисплей. Существуют также комбинированные профессиональные микроскопы оснащённые третьим оптическим портом для установки фотоаппаратуры. В некоторых современных устройствах возможность прямого наблюдения глазом может отсутствовать полностью, что позволяет создавать простые и удобные в работе приборы компактного дизайна. Использование многоэлементных фотоприемников позволяет вести наблюдения не только в видимом, но и примыкающем к нему участках спектра.

Устройство оптического микроскопа: A — окуляр; B — объектив; C — объект; D — конденсор; E — предметный столик; F — зеркало.

Оптическая система микроскопа состоит из основных элементов — объектива и окуляра. Они закреплены в подвижном тубусе, расположенном на металлическом основании, на котором имеется предметный столик. Увеличение оптического микроскопа без дополнительных линз между объективом и окуляром равно произведению их увеличений^[6].

В современном микроскопе практически всегда есть осветительная система (в частности, конденсор с ирисовой диафрагмой), макро- и микровинты для настройки резкости, система управления положением конденсора.

В зависимости от назначения, в специализированных микроскопах могут быть использованы дополнительные устройства и системы.

Объективы[править | править код]

Планахроматический объектив с увеличением 40, числовой апертурой 0,65, коррекцией на бесконечную длину тубуса и толщину покровного стекла 0,17 мм

Объектив микроскопа представляет собой сложную оптическую систему, образующую увеличенное изображение объекта, и является основной и наиболее ответственной частью микроскопа. Объектив создаёт изображение, которое рассматривается через окуляр. Поскольку окуляры могут давать существенное увеличение, то и оптические искажения, вносимые объективом, также будут увеличены окуляром. Это накладывает на качество объектива значительно большие требования чем на окуляр.

Объективы биологических микроскопов и других микроскопов (кроме стереоскопических) в значительной степени унифицированы и взаимозаменяемы. На взаимозаменяемость в первую очередь влияют механические (присоединительные) параметры объектива.

Механические параметры объектива[править | править код]

Присоединительная резьба объективов стандартизована в 1858 году Royal Microscopical Society (RMS, ISO 8038, ГОСТ 3469). Сегодня эта резьба используется практически во всех микроскопах кроме стереомикроскопов или специальных. Диаметр резьбы 4/5″ (~20 мм), шаг 1/36″. Помимо резьбы на взаимозаменяемость объективов влияет парфокальное расстояние — расстояние между препаратом и посадочным местом объектива в микроскопе. Большинство современных микроскопов рассчитаны на объективы с парфокальным расстоянием 45 мм. Ранее широко применялись объективы на 33 мм. Не всегда микроскоп позволяет устанавливать объективы с нештатным парфокальным расстоянием поскольку не хватает хода столика с препаратом чтобы скомпенсировать разницу. В связи с ростом сложности оптической схемы появляются крупногабаритные объективы с большим парфокальным расстоянием (например, 60 мм и 95 мм)^[7]. Свободное расстояние от объектива до изучаемого объекта называется рабочим расстоянием объектива. Обычно это расстояние тем меньше чем больше увеличение объектива. Рабочее расстояние объектива плюс длина объектива равны парфокальному расстоянию объектива.

Оптические параметры объектива[править | править код]

Конструкция объектива

Объектив микроскопа характеризуется номинальным увеличением (как правило из ряда 2,5; 3,2; 4; 5; 10; 20; 40; 63; 100; 120). Кроме того:

• Через дробь от увеличения указывается числовая апертура — характеристика разрешающей способности объектива. Предельная разрешающая способность объектива в мкм d=0,61λ/A{\displaystyle d=0{,}61\lambda /A}, где λ — длина волны света, мкм; А — числовая апертура. Лучшие объективы имеют апертуру 1,4 и разрешение 0,12 мкм. Оценочно считают что максимальное разумное увеличение микроскопа при наблюдении глазом ограничено величиной апертуры умноженной на 1000. С другой стороны, чем больше апертура тем меньше глубина резкости (глубина зрения)^[7]. Иногда объектив снабжается регулируемой диафрагмой, изменяющей числовую апертуру (такие объективы маркируются I, Iris).
• Тип коррекции на длину тубуса микроскопа. Практически всегда это 160 или бесконечность (∞). Как правило объективы с коррекцией на бесконечность качественнее и дороже. Объективы с коррекцией на бесконечность могут применяться самостоятельно (без окуляра), что используют в безлинзовых адаптерах к фотоаппаратуре. Объективы с конечной и бесконечной коррекцией не взаимозаменяемы, оптический тракт микроскопа различается.
• Для биологических микроскопов указывают наличие коррекции на толщину покровного стекла препарата в мм. Практически всегда это 0,17 или коррекция отсутствует (0 или —). Иногда встречаются объективы для инвертированных микроскопов (то есть для микроскопов в которых наблюдение ведётся снизу, через предметное стекло, чашку петри, стекло колбы и т. д.) с компенсацией на 1,2.

Кроме того указывается буквенное обозначение коррекции искажений:

• Искажений цвета (хроматических). Искажения проявляются в виде цветных ореолов. Объективы с исправлением искажений по двум основным цветам называют ахроматами (обычно не маркируется), по трём — апохроматами (маркируется Apo или созвучно).
• Неравномерности фокусировки по полю зрения (кривизна поля зрения). Скорректированные объективы с плоским полем зрения обозначаются приставкой план- к обозначению цветовой коррекции, например планахромат или планапохромат. Объектив с такой коррекцией содержит надписи План, Plan, Pl или созвучные. Объективы с неполной коррекцией могут обозначаться как Semi plan или собственным обозначением производителя.
• Устранение бликов от боковой подсветки на оптике.

Буквенные обозначения особенностей применения объектива:

• Для улучшения светосилы и числовой апертуры пространство между линзой объектива и объектом наблюдения заполняют прозрачной жидкостью с требуемым коэффициентом преломления. Такие объективы называют иммерсионными. Обычно это делается для объективов с увеличением 40 и выше. Если объектив рассчитан на использование определённой жидкости, то эксплуатировать его без неё или с другими жидкостями нельзя. В качестве жидкости чаще всего используют специальное синтетическое масло (объектив маркируется Oil), реже вода (W) или глицерин (Gli)^[8].
• Объективы для люминесцентных исследований выполняют из материалов с минимальной собственной люминесценцией и хорошим пропусканием ультрафиолета, так как зачастую подсветка ультрафиолетом ведётся со стороны объектива (в т. н. люминесцентных микроскопах). При этом объектив выполняет функции конденсора. Объективы для люминесцентных исследований маркируют FLUOR.

Широкопольные окуляры с увеличением 10 и выносом зрачка 20 мм

Окуляры[править | править код]

Окуля́р — обращённая к глазу часть микроскопа, предназначаемая для рассматривания с некоторым увеличением оптического изображения, даваемого объективом микроскопа. Типовые увеличения окуляров для микроскопов от 5 до 25 единиц. Так же как и объективы, окуляры различаются по качеству, то есть величине оптических искажений, вносимых окуляром. Однако вклад искажений объектива обычно превалирует в сбалансированном микроскопе благодаря тому, что искажения объектива дополнительно увеличиваются окуляром, а искажения самого окуляра — нет. Поэтому окуляры обычно характеризуются другими параметрами, в первую очередь удобством оператора. Как правило, под этим удобством понимают ширину поля зрения и вынос зрачка.

Вынос зрачка — расстояние от окуляра до глаза. Как правило лежит в диапазоне 5..20 мм. Если оператор носит очки, то пользоваться окуляром с выносом 5 мм фактически невозможно. Наиболее комфортным считается расстояние 10..20 мм: с очками побольше без очков меньше. Излишне большой вынос зрачка также неудобен.

Поле зрения окуляра — угловой размер изображения, видимого через окуляр. Считается, что широкое поле зрения (большой угловой размер изображения) удобнее для работы, чем узкое. Широкопольные окуляры зачастую обозначаются буквой W и визуально отличаются большой площадью линзы.

Система освещения с конденсором

Система освещения препарата[править | править код]

В первых микроскопах исследователи вынуждены были пользоваться естественными источниками света. Для улучшения освещённости стали использовать зеркало, а затем — и вогнутое зеркало, с помощью которого на препарат направляли лучи солнца или лампы. В современных микроскопах освещение регулируют с помощью конденсора.

Конденсор[править | править код]

Конденсор (от лат. condense — сгущаю, уплотняю), короткофокусная линза или система линз, используемая в оптическом приборе для освещения рассматриваемого или проецируемого предмета. Конденсор собирает и направляет на предмет лучи от источника света, в том числе и такие, которые в его отсутствие проходят мимо предмета; в результате такого «сгущения» светового потока резко возрастает освещённость предмета. Конденсоры применяются в микроскопах, в спектральных приборах, в проекционных аппаратах различных типов (например, диаскопах, эпидиаскопах, фотографических увеличителях и т. д.). Конструкция конденсора тем сложнее, чем больше его апертура. При числовых апертурах до 0,1 применяют простые линзы; при апертурах 0,2—0,3— двухлинзовые конденсоры, выше 0,7—трёхлинзовые. Наиболее распространён конденсор из двух одинаковых плосковыпуклых линз, которые обращены друг к другу сферическими поверхностями для уменьшения сферической аберрации. Иногда поверхности линз конденсора имеют более сложную форму — параболоидальную, эллипсоидальную и т. д. Разрешающая способность микроскопа повышается с увеличением апертуры его конденсора, поэтому конденсоры микроскопов — обычно сложные двух или трёхлинзовые системы. В микроскопах и кинопроекционных аппаратах широко применяют также зеркальные и зеркально-линзовые конденсоры, апертура которых может быть очень велика — угол 2u раствора собираемого пучка лучей достигает 240°. Часто наличие в конденсорах нескольких линз вызвано не только стремлением увеличить его апертуру, но и необходимостью однородного освещения предмета при неоднородной структуре источника света^[5].

Конденсор тёмного поля[править | править код]

Конденсоры тёмного поля применяются в темнопольной оптической микроскопии. Лучи света направляются конденсором таким образом, что они не попадают напрямую во входное отверстие объектива. Изображение формируется светом, рассеивающимся на оптических неоднородностях образца. В ряде случаев метод позволяет исследовать структуру прозрачных объектов без их окрашивания. Разработан ряд конструкций конденсоров тёмного поля, имеющих линзовую или зеркально-линзовую оптическую схему.

Методы контрастирования изображения[править | править код]

Многие объекты плохо различимы на фоне окружения из-за своих оптических свойств. Поэтому микроскопы оснащаются разнообразными инструментами, облегчающими выделение объекта на фоне среды. Чаще всего это разнообразные методы освещения объекта:

Фазовый контраст[править | править код]

Метод интерференционного контрастирования объекта. Поскольку свет — это электромагнитная волна, то у него есть понятие фазы. Визуализируются фазовые искажения света на объекте наблюдения. Для этого используется сочетание специальных конденсора и объектива.

Вспомогательные приспособления[править | править код]

Предметный столик[править | править код]

Предметный столик выполняет роль поверхности, на которой размещают микроскопический препарат. В разных конструкциях микроскопов столик может обеспечить координатное движение препарата в поле зрения объектива, по вертикали и горизонтали, или поворот препарата на заданный угол.

Предметные и покровные стёкла[править | править код]

Первые наблюдения в микроскоп производились непосредственно над каким-либо объектом (птичье перо, снежинки, кристаллы и т. п.). Для удобства наблюдения в проходящем свете, препарат стали размещать на стеклянной пластинке (предметное стекло). Позже препарат стали закреплять тонким покровным стеклом, что позволило создавать коллекции образцов, например, гистологические коллекции. Для исследования методом висячей капли используются предметные стёкла с лункой — камеры Ранвье.

Счётные камеры[править | править код]

Для количественного учёта клеток, взвешенных в какой-либо жидкости, используют счётные камеры — предметные стёкла особой конструкции. В медицине для учёта форменных элементов крови применяется камера Горяева.

Устройства защиты объектива[править | править код]

В процессе поиска фокуса возможна ситуация, когда оптика объектива упрётся в столик или образец. В микроскопах встречаются механизмы предотвращения контакта или снижения тяжести последствий. К первым относятся настраиваемые ограничители вертикального движения столика. Ко вторым относятся подпружиненные объективы, в которых линзовый узел окружён приливом корпуса и подвижен. При контакте объектива с препаратом прилив корпуса предотвращает воздействие на линзу, а подвижность снижает усилие удара.

Измерительные приспособления[править | править код]

Наличие в оптическом тракте микроскопа образцового рисунка (штриховки или других знаков с известным проецируемым размером) позволяет лучше оценить размеры наблюдаемых объектов.

Моно-, бино- и тринокулярные микроскопы[править | править код]

Изображение, сформированное объективом, может быть непосредственно подано в окуляр или разделено на несколько идентичных изображений. Микроскопы без деления называются монокулярными, в них смотрят одним глазом. Удобство наблюдения двумя глазами предопределило широкое распространение бинокулярных микроскопов с двумя идентичными окулярами. Кроме того, микроскоп может оснащаться фотоаппаратурой, которая может монтироваться либо вместо штатных окуляров либо в отдельный оптический порт. Такие микроскопы именуются тринокулярными.

Некоторые микроскопы позволяют освещать объект через объектив микроскопа. В этом случае используется специальный объектив, выполняющий также функции конденсера света. В оптическом тракте микроскопа устанавливается полупрозрачное зеркало и порт источника света. Чаще всего такой механизм освещения используется при люминесцентной микроскопии в ультрафиолетовых лучах.

Стереомикроскопы[править | править код]

Оптическая схема современного стереомикроскопа.
A — объектив
B — поворачивающиеся объективы
C — регулятор увеличения
D — внутренний объектив
E — призма
F — оборачивающая система линз
G — окулярная сетка
H — окуляр

Стереомикроскопы предназначены для тонких работ под микроскопом, например в часовом деле, микроэлектронике, микромоделизме, нейрохирургии и т. п. Для таких работ нужно правильно оценивать положение наблюдаемых объектов под микроскопом в трёх координатах, для чего требуется стереовидение, большая глубина резкости (глубина зрения) и значительное пространство под объективом для работы. Стереомикроскопы имеют невысокое увеличение (несколько единиц или десятков), большое рабочее расстояние объектива (расстояние от оптики до точки наблюдения, обычно несколько сантиметров), в них нет регулируемых столиков и встроенных систем освещения. Для удобства работы стереомикроскоп не «переворачивает» изображение. Объектив стереомикроскопа чаще всего несменный.

Металлографические микроскопы[править | править код]

В инвертированном микроскопе образец наблюдается снизу

Специфика металлографического исследования заключается в необходимости наблюдать структуру поверхности непрозрачных тел. Поэтому микроскоп построен по схеме отражённого света, где имеется специальный осветитель, установленный со стороны объектива. Система призм и зеркал направляет свет на объект, далее свет отражается от непрозрачного объекта и направляется обратно в объектив^[5].

Современные прямые металлургические микроскопы характеризуются большим расстоянием между поверхностью столика и объективами и большим вертикальным ходом столика, что позволяет работать с крупными образцами. Максимальное расстояние может достигать десятки сантиметров^[9]. Но обычно в материаловедении используются инвертированные микроскопы, как не имеющие ограничения на размер образца (только на вес) и не требующие параллельности опорной и рабочей граней образца (в этом случае они совпадают).

Поляризационные микроскопы[править | править код]

При отражении света от объектов его поляризация может изменяться. Чтобы визуально выявить такие объекты, их освещают поляризованным светом, полученным после специального поляризационного фильтра. Отразившись, свет проходит через оптический тракт поляризационного микроскопа, в котором установлен второй поляризационный фильтр. Таким образом, через эту пару фильтров пройдет только тот свет, который соответствующим образом изменит свою поляризацию при отражении от наблюдаемого препарата. Остальные участки препарата окажутся затемнены.

Люминесцентные микроскопы[править | править код]

Люминесцентный микроскоп Альтами ЛЮМ 1. Чёрная коробочка позади микроскопа — источник ультрафиолета

Некоторые вещества обладают люминесцентными свойствами, то есть способны светиться в видимом спектре при облучении ультрафиолетом. Люминесцентные микроскопы — это микроскопы, снабжённые ультрафиолетовым осветителем для наблюдения свечения таких препаратов. Поскольку свечение возникает со стороны ультрафиолетового освещения, то максимально эффективна будет подсветка ультрафиолетом со стороны наблюдателя, то есть прямо через объектив микроскопа. Люминесцентные микроскопы содержат ультрафиолетовый источник и специальную оптическую схему для подсветки через объектив. Кроме того, они снабжаются специальными объективами, пропускающими ультрафиолет и не имеющими собственной паразитной люминесценции в ультрафиолете. Такие объективы маркируются FLUOR или аналогично. Люминесцентные микроскопы применяются для проведения иммунохимических, иммунологических, иммуноморфологических и иммуногенетических исследований.

Измерительные микроскопы[править | править код]

Измерительные микроскопы служат для точного измерения угловых и линейных размеров наблюдаемых объектов. Для оценки размеров в оптическом тракте микроскопа имеется образцовый рисунок (штриховка или другие знаки) с известным проецируемым размером. Используются в лабораторной практике, в технике и машиностроении.