Hoeveel lenzen zitten er in een samengestelde microscoop?

Een kijkje in een microscoop kan je naar een andere wereld brengen. De manieren waarop microscopen op kleine schaal op objecten inzoomen, zijn vergelijkbaar met hoe glazen en vergrootglazen u beter kunnen laten zien.

Vooral samengestelde microscopen werken met behulp van een opstelling van lenzen voor het breken van licht om in te zoomen op cellen en andere exemplaren om je mee te nemen in een wereld van microformaat. Een microscoop wordt een samengestelde microscoop genoemd als deze uit meer dan één set lenzen bestaat.

​Samengestelde microscopen, ook bekend als optische of lichtmicroscopen, werken door een afbeelding veel groter te laten lijken door twee lenzensystemen. De eerste is deoculair of oculairlens, waar u naar kijkt wanneer u de microscoop gebruikt die doorgaans tussen de vijf en dertig keer vergroot. De tweede is deobjectief lenssysteem:die inzoomt met magnitudes van vier keer tot 100 keer, en samengestelde microscopen hebben er meestal drie, vier of vijf.

Het objectieflenssysteem gebruikt een kleine brandpuntsafstand, de afstand tussen de lens en het specimen of object dat wordt onderzocht. Het echte beeld van het monster wordt geprojecteerd door de objectieflens om een ​​tussenbeeld te creëren van het licht dat op de lens valt en dat op de lens wordt geprojecteerd.objectief geconjugeerd beeldvlakof het primaire beeldvlak.

Door de vergroting van de objectieflens te veranderen, verandert de manier waarop dit beeld in deze projectie wordt vergroot. Deoptische buis lengte:verwijst naar de afstand van het achterste brandvlak van het objectief tot het primaire beeldvlak in het microscooplichaam. Het primaire beeldvlak bevindt zich gewoonlijk in het microscooplichaam zelf of in het oculair.

Het echte beeld wordt vervolgens geprojecteerd op het oog van de persoon die de microscoop gebruikt. De oculaire lens doet dit als een eenvoudige vergrootlens. Dit systeem van objectief tot oculair laat zien hoe de twee lenssystemen na elkaar werken.

Met het samengestelde lenssysteem kunnen wetenschappers en andere onderzoekers afbeeldingen maken en bestuderen met een veel hogere vergroting die ze anders alleen met één microscoop zouden kunnen bereiken. Als je zou proberen een microscoop met een enkele lens te gebruiken om deze vergrotingen te bereiken, zou je de lens heel dicht bij je oog moeten plaatsen of een heel brede lens moeten gebruiken.

Het ontleden van microscooponderdelen en -functies kan u laten zien hoe ze allemaal samenwerken bij het bestuderen van specimens. Je kunt secties van de microscoop grofweg verdelen in het hoofd of lichaam, basis en arm met het hoofd bovenaan, de basis onderaan en de arm ertussen.

De kop heeft een oculair en oculairbuis die het oculair op zijn plaats houdt. Het oculair kan monoculair of binoculair zijn, waarbij de laatste een dioptrie-instelring kan gebruiken om het beeld consistenter te maken.

De arm van de microscoop bevat de objectieven die je kunt kiezen en plaatsen voor verschillende vergrotingsniveaus. De meeste microscopen gebruiken 4x, 10x, 40x en 100x lenzen die werken als coaxiale knoppen die bepalen hoe vaak de lens het beeld vergroot. Dit betekent dat ze op dezelfde as zijn gebouwd als de knop die wordt gebruikt voor fijne focus, zoals het woord "coaxiaal" zou impliceren. De objectieflens in microscoopfunctie

Aan de onderkant bevindt zich de basis die het podium ondersteunt en de lichtbron die door een opening steekt en het beeld door de rest van de microscoop laat projecteren. Hogere vergrotingen gebruiken meestal mechanische trappen waarmee u twee verschillende knoppen kunt gebruiken om zowel naar links als naar rechts en vooruit en achteruit te bewegen.

Met de tandheugelstop kunt u de afstand tussen de objectieflens en het objectglaasje regelen, zodat u het preparaat nog beter kunt bekijken.

Het aanpassen van het licht dat van de basis komt, is belangrijk. Condensors vangen het invallende licht op en richten het op het preparaat. Met het diafragma kun je kiezen hoeveel licht het preparaat bereikt. De lenzen in een samengestelde microscoop gebruiken dit licht om het beeld voor de gebruiker te creëren. Sommige microscopen gebruiken spiegels om licht terug op het monster te reflecteren in plaats van een lichtbron.

Mensen hebben eeuwenlang bestudeerd hoe glas licht buigt. De oude Romeinse wiskundige Claudius Ptolemaeus gebruikte wiskunde om de precieze brekingshoek uit te leggen over hoe het beeld van een stok brak wanneer het in water werd geplaatst. Hij zou dit gebruiken om debrekingsconstante of brekingsindex voor water​.

U kunt de brekingsindex gebruiken om te bepalen hoeveel de lichtsnelheid verandert wanneer deze in een ander medium wordt doorgegeven. Gebruik voor een bepaald medium de vergelijking voor de brekingsindex

voor brekingsindex:nee, snelheid van het licht in een vacuümc(3,8 x 10⁸ m/s) en lichtsnelheid in het mediumv​.

De vergelijkingen laten zien hoe licht vertraagt ​​bij het binnendringen van media zoals glas, water, ijs of elk ander medium, of het nu vast, vloeibaar of gas is. Het werk van Ptolemaeus zou essentieel zijn voor zowel microscopie als optica en andere gebieden van de natuurkunde.

Je kunt de wet van Snellius ook gebruiken om de hoek te meten waaronder een lichtstraal breekt wanneer deze een medium binnengaat, ongeveer op dezelfde manier als Ptolemaeus afleidde. De wet van Snell is:

voorθ₁als de hoek tussen de lijn van de lichtstraal en de lijn van de rand van het medium voordat licht het medium binnenkomt enθ₂als de hoek nadat het licht is binnengekomen.nee₁ennee₂zijn de brekingsindices voor het medium licht was eerder binnen en het medium licht komt binnen.

Naarmate er meer onderzoek werd gedaan, begonnen wetenschappers rond de eerste eeuw na Christus te profiteren van de eigenschappen van glas. Tegen die tijd hadden de Romeinen glas uitgevonden en begonnen het te testen op het gebruik ervan bij het vergroten van wat er doorheen kan worden gezien.

Ze begonnen te experimenteren met verschillende soorten en maten glazen om erachter te komen wat de beste manier is om iets vergroten door er doorheen te kijken, inclusief hoe het de zonnestralen zou kunnen richten om voorwerpen te verlichten brand. Ze noemden deze lenzen 'vergrootglazen' of 'brandende brillen'.

Tegen het einde van de 13e eeuw begonnen mensen brillen te maken met behulp van lenzen. In 1590 voerden twee Nederlandse mannen, Zaccharias Janssen en zijn vader Hans, experimenten uit met de lenzen. Ze ontdekten dat het plaatsen van de lenzen op elkaar in een buis een afbeelding kon vergroten bij veel grotere vergroting dan een enkele lens zou kunnen bereiken, en Zaccharias vond al snel de microscoop. Deze gelijkenis met het objectieflenssysteem van microscopen laat zien hoe ver het idee van het gebruik van lenzen als systeem teruggaat.

De Janssen-microscoop gebruikte een koperen statief van ongeveer twee en een halve voet lang. Janssen maakte de primaire koperen buis die de microscoop gebruikte met een straal van ongeveer een inch of een halve inch. De koperen buis had zowel aan de basis als aan elk uiteinde schijven.

Andere microscoopontwerpen begonnen te ontstaan ​​door wetenschappers en ingenieurs. Sommigen van hen gebruikten een systeem van een grote buis met daarin twee andere buizen die erin gleed. Deze handgemaakte buizen zouden objecten uitvergroten en dienen als basis voor het ontwerp van moderne microscopen.

Deze microscopen waren echter nog niet bruikbaar voor wetenschappers. Ze zouden afbeeldingen ongeveer negen keer vergroten, terwijl ze de afbeeldingen die ze maakten moeilijk te zien lieten. Jaren later, tegen 1609, bestudeerde astronoom Galileo Galilei de fysica van licht en hoe het zou interageren met materie op manieren die gunstig zouden zijn voor de microscoop en telescoop. Hij voegde ook een apparaat toe om het beeld op zijn eigen microscoop te focussen.

De Nederlandse wetenschapper Antonie Philips van Leeuwenhoek gebruikte in 1676 een microscoop met één lens toen hij kleine zou gebruiken glazen bollen om de eerste mens te worden die bacteriën rechtstreeks waarneemt, en wordt bekend als "de vader van" microbiologie."

Toen hij door de lens van de bol naar een druppel water keek, zag hij de bacteriën in het water rondzweven. Hij zou verder ontdekkingen doen in de anatomie van planten, bloedcellen ontdekken en honderden microscopen maken met nieuwe manieren van vergroten. Eén zo'n microscoop kon een vergroting van 275 keer gebruiken met een enkele lens met een dubbel convex vergrootglassysteem.

De komende eeuwen brachten meer verbeteringen aan de microscooptechnologie. In de 18e en 19e eeuw werden de microscoopontwerpen verfijnd om de efficiëntie en effectiviteit te optimaliseren, zoals het stabieler en kleiner maken van de microscopen. Verschillende lenssystemen en sterkte van lenzen zelf losten de problemen op van de wazigheid of het gebrek aan duidelijkheid in afbeeldingen die microscopen produceerden.

De vorderingen in de optica van de wetenschap hebben geleid tot een beter begrip van hoe beelden worden gereflecteerd op verschillende vlakken die lenzen kunnen creëren. Hierdoor konden de makers van microscopen tijdens deze vooruitgang nauwkeurigere afbeeldingen maken.

In de jaren 1890 publiceerde de toen Duitse afgestudeerde student August Köhler zijn werk over Köhler-verlichting die licht zou verspreiden naar verminder optische schittering, focus licht op het onderwerp van de microscoop en gebruik nauwkeurigere methoden om het licht in te regelen algemeen. Deze technologieën waren gebaseerd op de brekingsindex, de grootte van het diafragma-contrast tussen het monster en het licht van de microscoop naast meer controle over de componenten zoals het diafragma en het oculair.

Lenzen variëren tegenwoordig van lenzen die zich richten op specifieke kleuren tot lenzen die van toepassing zijn op bepaalde brekingsindices. Objectieve lenssystemen gebruiken deze lenzen om chromatische aberratie te corrigeren, kleurverschillen wanneer verschillende kleuren licht iets verschillen in de hoek waaronder ze breken. Dit komt door de verschillen in golflengte van verschillende kleuren licht. Je kunt erachter komen welke lens geschikt is voor wat je wilt bestuderen.

Achromatische lenzen worden gebruikt om brekingsindices van twee verschillende golflengten van licht hetzelfde te maken. Ze zijn over het algemeen geprijsd tegen een betaalbare prijs en worden als zodanig veel gebruikt.Semi-apochromatische lenzen, of fluorietlenzen, veranderen de brekingsindices van drie golflengten van licht om ze hetzelfde te maken. Deze worden gebruikt bij het bestuderen van fluorescentie.

​Apochromatische lenzen, gebruik daarentegen een groot diafragma om licht door te laten en een hogere resolutie te bereiken. Ze worden gebruikt voor gedetailleerde observaties, maar zijn meestal duurder. Planlenzen pakken het effect aan van aberratie van veldkromming, het verlies van focus wanneer een gebogen lens de scherpste focus van een afbeelding creëert, weg van het vlak waarop het beeld moet worden geprojecteerd.

Immersielenzen vergroten de opening met een vloeistof die de ruimte tussen de objectieflens en het preparaat vult, wat ook de resolutie van het beeld verhoogt.

Met de vooruitgang in technologie van lenzen en microscopen, bepalen wetenschappers en andere onderzoekers de precieze oorzaken van ziekte en specifieke cellulaire functies die biologische processen beheersten. Microbiologie toonde een hele wereld van organismen buiten het blote oog die zou leiden tot meer theoretiseren en testen van wat het betekende om een ​​organisme te zijn en wat de aard van het leven was.