显微镜物镜聚焦成像的特性

2021-12-24 10:27:02 admin 4

光学显微镜中*简单的成像元件是*镜头,它是一种经过理想校正的玻璃元件,没有像差并将光线聚焦到一个点上。本教程探讨了光波如何传播并被@的镜头聚焦。


本教程以一束平行光束穿过镜头并与光轴重合并从左到右传播进行初始化。倾斜角度滑动,可以采用通过±45度倾斜的光束的轴线,并且焦距滑块调整为0.5-2.0厘米之间镜头的焦距值。一个复选框可以打开和关闭平面和球面波前的模拟,允许访问者查看当平面波前通过镜头时球面波是如何产生的。蓝色重置按钮用于重新初始化教程。

理解显微镜图像形成的基础是组成光学系统组件的各个透镜元件的作用。*简单的成像元件是*镜头(图 1),它是一种经过理想校正的玻璃元件,没有像差并将光线聚焦到一个点上。一束平行的近轴光束穿过会聚透镜,并通过折射聚焦到位于透镜焦点处的点光源(图 1 中标记为Focus的点)。这种透镜通常被称为透镜透镜,因为它们导致会聚光束更快地会聚,或导致发散光束发散得更慢。位于镜头焦点的点光源在离开镜头时以近轴平行光束的形式出现,在图 1 中从右向左移动。镜头与焦点之间的距离称为焦点镜头的长度(由图 1 中的距离f表示)。

在平行光束中,单独的单色光波形成具有同相振动的电矢量和磁矢量的组合的波列,形成波前,其振动方向垂直于波传播方向。平面波在通过*透镜时转换为球面波,其前端居中于焦点(焦点)) 的镜头(图 1)。光波同相到达焦点,并在该位置彼此相长干涉。或者,包含从*透镜焦点发出的球面波前的光被透镜转换为平面波(在图 1 中从右到左进行)。平面波中的每条光线在遇到透镜时都会经历不同的方向变化,因为它以稍微不同的入射角到达表面。从镜头出来后,光线的方向也会发生变化。在实际系统中,一个透镜或一组透镜的折射角和焦点取决于系统中每个组件的厚度、几何形状、折射率和色散。

*透镜(或透镜系统)的一般作用是将一种球面波转换为另一种球面波,透镜的几何特性决定焦点的位置。随着光源到透镜的距离增加,进入透镜的发散光线的角度减小,波前半径相应增加。如果进入透镜的球面波半径为无穷大,则通过透镜的球面波半径等于透镜的焦距。一个*的镜头有两个焦点,穿过镜头的平面波会聚焦在这些点之一上,这取决于光线是从镜头的左侧还是右侧进入。

在平面波的传播方向与透镜光轴不一致的情况下,透镜产生的球面波的焦点也会从光轴上移开。Tilt Angle滑块被激活时,本教程说明了平面波前在以角度 ( α )倾斜时遇到*透镜的情况生成的球面波的中心标记为S与轴向焦点(在教程中标记为F的距离为δ,但在同一焦平面内。δ的值可以表示为

δ = f × sin (α)

其中f是*镜头的焦距。在几何光学方面,f是一个值,它是指以S为中心并通过透镜中心的圆弧的半径,就好像它是一个单一的折射面。