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Norsk språkWie berechnet man die Mikroskopvergrößerung?
| Schauen wir uns in diesem Artikel an, wie klein ein Objekt unter einem Mikroskop gesehen werden kann. Wie stark kann das Objekt, das Sie sehen, vergrößert werden? |
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Längeneinheit
Erinnern wir uns zunächst an einige der am häufigsten verwendeten Längeneinheiten:
1 km = 1000 m, Meter 1m=1000mm, Millimeter 1 mm = 1000 um, Mikrometer 1 um = 1000 nm, Namensmesser 1 nm = 1000 pm, Pikometer |
| Gemeinsame Objektgröße Schauen wir uns dann einige gewöhnliche kleine Objekte an, deren durchschnittliche Größe im Allgemeinen so ist: |
| Zellen Menschliche Zellen haben im Allgemeinen einen Durchmesser von 20–30 μm, rote Blutkörperchen einen Durchmesser von 6–9 μm und flache Zellen eine Dicke von 1,5–2,5 μm. Weiße Blutkörperchen sind kugelförmig mit einem Durchmesser von 7-20 um. Blutplättchen sind Scheiben mit einem Durchmesser von 1-4 µm und einer Dicke von etwa 1 µm, die unter einem optischen Mikroskop mit 400-facher Vergrößerung sichtbar sind. |
| Bakterien Die meisten Bakterien haben einen Durchmesser zwischen 0,5 und 5 μm und können mit einem optischen Mikroskop bei 1000-facher Vergrößerung gesehen werden |
| Virus Der Durchmesser des Virus liegt meist zwischen 10 und 300 nm, was mit einem gewöhnlichen Lichtmikroskop schwer zu beobachten ist, und ein Teil des Aussehens kann mit einem Dunkelfeldmikroskop beobachtet werden. Zum Beobachten ist ein Elektronenmikroskop erforderlich. |
| Atom Der Atomdurchmesser beträgt weniger als 0,1 nm und ist nur mit einem Elektronenmikroskop sichtbar |
| Gemeinsame Resolutionen Warum können das menschliche Auge, das optische Mikroskop und das Elektronenmikroskop Objekte unterschiedlicher Größe beobachten? Sie unterscheidet sich je nach ihrer BegrenzungAuflösung: |
| Menschliches Auge Die Auflösung des menschlichen Auges beträgt 0,2 mm = 200 um, die minimale Auflösung beträgt 0,073 mm = 73 um |
| Optisches Mikroskop Die Auflösung des optischen Mikroskops beträgt 0,4 ~ 0,2 um Mikrometer = 400 ~ 200 nm Nanometer. Diese sind in mehrere Kategorien unterteilt: • Auflösung des Hellfeldmikroskops 0,4 um, • Fluoreszenzmikroskop UV-Bandauflösung 0,2 um • Dunkelfeldmikroskope können extrem kleine Objekte von 0,02 bis 0,004 um sehen. |
| Elektronenmikroskop Die Auflösung des Elektronenmikroskops kann 0,0045 um bis 0,001 um erreichen, sagen wir 4,5 nm bis 1 nm. (zB A63.7062 4,5nm,A63.70811nm) |
| Was ist Auflösung? Die Auflösung bezieht sich auf die Fähigkeit, den Mindestabstand zwischen zwei benachbarten Objektpunkten zu unterscheiden, der als Auflösungsabstand bezeichnet wird. Allgemein gesagt, je kleiner der Auflösungsabstand, desto höher die Auflösung. Allgemeine Regeln: Die Fähigkeit eines Mikroskops oder menschlichen Auges, kleinste Intervalle der Feinstruktur des Untersuchungsobjekts in einem photopischen Abstand von 25 cm klar zu erkennen, wird als Auflösung bezeichnet. Das Problem der Auflösungsgrenze optischer Mikroskope wurde 1873 vom deutschen Physiker Abbe gelöst. Die in optischen Mikroskopen verwendeten Okulare und Objektivlinsen sind eigentlich konvexe Linsen. Luftige Scheiben entstehen, wenn Licht durch die konvexen Linsen fällt. Ein Punkt, den wir durch das Mikroskop sehen, ist eigentlich ein Lichtfleck. Wenn die beiden zu beobachtenden Punkte weit voneinander entfernt sind, können wir den Unterschied immer noch erkennen. Aber wenn diese beiden Punkte sehr, sehr nahe beieinander liegen, so nahe, dass sich die beiden Airy-Scheiben, die sie erzeugen, überlappen, dann können wir nicht sagen, ob es sich um zwei Punkte handelt, und wir können nur eine Gruppe verschwommen sehen. Die Größe der Airy-Scheibe bestimmt also tatsächlich die Auflösungsgrenze des Mikroskops. Die Formel für die Auflösung eines optischen Mikroskops lautet wie folgt: δ=0,61λ/(nSinα) δ: Auflösung λ: Wellenlänge n: Brechungsindex α: Öffnungswinkel Nach einfacher Umrechnung entspricht diese Formel ungefähr 1/2 λ, was bedeutet, dass die halbe Wellenlänge eigentlich die Auflösungsgrenze eines optischen Mikroskops ist. Spätere Generationen definierten es als "Abbe-Grenze". Die kürzeste Wellenlänge im sichtbaren Licht – violettes Licht – beträgt etwa 400 nm, also liegt die Abbe-Grenze bei etwa 200 nm. Das heißt, wenn der Abstand zwischen zwei Punkten weniger als 200 Nanometer beträgt, können die zwei Punkte nicht durch ein optisches Mikroskop unterschieden werden, was die Auflösungsgrenze eines optischen Mikroskops darstellt. |
| Vergrößerungsberechnung Die Formel zur Berechnung der Vergrößerung eines Mikroskops ist sehr einfach: Gesamtvergrößerung = optische Vergrößerung x digitale Vergrößerung |
| Optische Vergrößerung Unter optischer Vergrößerung versteht man das Produkt der Vergrößerung aller an der optischen Abbildung beteiligten optischen Elemente im Strahlengang des Mikroskops. Im Allgemeinen umfasst es Okular, Objektiv, C-Mount, Zwischenzoomgehäuse, zusätzliches Objektiv, zusätzliches Okular usw. Wird wie folgt berechnet: Optische Vergrößerung = Okular x Objektiv x C-Mount x Media-Objektiv Zum Beispiel MikroskopA33.5121, Okular 10x, Objektiv 4x, 10x, 40x, 100x, trinokularer C-Mount 0,3x, 1. Optische Vergrößerungbeobachtet durch binokulares Okular, 10x (4x~100x)=40x~1000x. 2. Optische Vergrößerung, beobachtet durch den Trinokulartubus, 0,3x (4x~100x) = 1,2x~30x. |
| Digitale Vergrößerung Die digitale Vergrößerung bezieht sich auf die Vergrößerung, die erhalten wird, nachdem das durch den Abbildungschip des Digitalkamerasensors erfasste Bild an die LCD-Anzeige ausgegeben wird. Die Berechnungsformel lautet wie folgt: Digitale Vergrößerung = Diagonale des LCD-Bildschirms / Diagonale des Sensors der Digitalkamera Zum Beispiel DigitalmikroskopA33.5121, die Diagonale der Digitalkamera beträgt 1/2,75" CMOS-Chip16mmx 1/2,75" = 5,81 mm, die Diagonale des 7"-LCD-Bildschirms beträgt 25,4 mm x 7" = 177,8 mm, also beträgt die digitale Vergrößerung 177,8 mm/5,81 mm = 30,6x. Dann können wir die Gesamtvergrößerung von berechnenA33.5121als: Optisch (1,2x~30x) x Digital 30,6x=Gesamt 36,72x~918x |
| Aufmerksamkeit: Die Berechnung der diagonalen Länge von CMOS-Chips ist etwas speziell, denn die gängige Angabe in der Kameraindustrie ist 1 Zoll CCD-Größe = Länge 12,8 mm × Breite 9,6 mm = die entsprechende Fläche der Diagonale beträgt 16 mm, also beim Chip SENSOR berechnet die Größe nicht nach der einfachen Längenumrechnungseinheit 1 Zoll = 25,4mm, sondern berechnet nach1 Zoll = 16 mm. Anhand der folgenden Tabelle können Sie schnell die Diagonallängen finden, die den verschiedenen Chipgrößen entsprechen. |
| Sichtfelddurchmesser Um das von der Digitalkamera erfasste Bild so nah wie möglich an das vom Mikroskop-Okular beobachtete Sichtfeld zu bringen, ist es außerdem erforderlich, C-Mounts mit unterschiedlichen Vergrößerungen entsprechend der Größe des Digitalkamerasensors auszuwählen. Die obige Tabelle listet auch Digitalkameras mit unterschiedlichen Chipgrößen auf, die mit C-Mount unterschiedlicher Vergrößerung konfiguriert werden müssen. Sichtfelddurchmesser = Okularsichtfeld / Vergrößerung Wenn im optischen Mikroskop das konfigurierte Okular WF10x/22 mm ist, beträgt die Anzahl der Sichtfelder 22 mm, und der tatsächliche Durchmesser des Sichtfelds bei Verwendung einer 40-fachen Objektivlinse beträgt 22 mm/40 x = 0,55 mm Wenn im Digitalmikroskop der passende C-Mount ausgewählt ist und das gesamte Sichtfeld des CCD-Sensors sichtbar ist, sollte die Berechnungsmethode ähnlich sein. Beispielsweise beträgt die Größe des CCD-Chips 8 mm, mit 0,5 x C-Mount, 100 x Objektivlinse, das tatsächliche Sichtfeld beträgt 8 mm/0,5 x/100 x = 0,16 mm Beispiel einer Vergrößerungsberechnung |
| M13.5850 Okular PL10x/25mm, Objektiv BD DIC Semi-APO 5x10x20x50x100x, C-Mount 0,5x, Digitalkamera 20M, 1" CMOS, Bei Ausstattung mit 24" LCD-Monitor Gesamtvergrößerung der Okularbeobachtung = 10 x (5x~100x)=50x~1000x Trinokulare digitale Gesamtvergrößerung = 0,5x (5x~100x) x (24"x25,4mm/1"x16mm)=95,25x~1905x A36.5102 Okular WF10x, Objektiv 0,7x~4,5x, C-Mount 0,35x, Digitalkamera 2,0M, Gesamtvergrößerung der Okularbeobachtung = 10 x (0,7 x ~ 4,5 x) = 7 x ~ 45 x Trinokulare digitale Gesamtvergrößerung = 0,35x (0,7x~4,5x) x (7"x25,4mm / 1/3"x16mm)=8,17x~52,5x A36.3601 Kein Okular, Zoomobjektiv 0,7 x ~ 4,5 x, integriertes 0,45 x Zoomobjektiv, Digitalkamera 5,0 m, 1/3 Zoll CMOS, 11,6 Zoll LCD LCD-Gesamtvergrößerung = 0,45x (0,7x~4,5x) x (11,6"x25,4mm / 1/3"x16mm)=17,2x~110,5x |
Huang Xin