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Norsk språkCome calcolare l'ingrandimento del microscopio?
| In questo articolo, diamo un'occhiata a quanto piccolo può essere visto un oggetto al microscopio? Di quanto ingrandimento può essere ingrandito l'oggetto che vedi? |
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Unità di lunghezza
Per prima cosa ricordiamo alcune delle unità di lunghezza più comunemente utilizzate:
1 km=1000 m, metro 1m=1000mm, millimetro 1mm=1000um, micrometro 1um = 1000 nm, namometro 1 nm = 1000 pm, picometro |
| Dimensione oggetto comune Quindi, diamo un'occhiata ad alcuni piccoli oggetti comuni, la loro dimensione media è generalmente così: |
| Cellule Le cellule umane hanno generalmente un diametro di 20-30 um, i globuli rossi hanno un diametro di 6-9 um e le cellule piatte con uno spessore di 1,5-2,5 micron. I globuli bianchi hanno un diametro sferico di 7-20 um. Le piastrine sono dischi con un diametro di 1-4 um e uno spessore di circa 1 um, che possono essere visti al microscopio ottico 400x. |
| batteri La maggior parte dei batteri ha un diametro compreso tra 0,5 e 5 μm e può essere vista con un microscopio ottico con ingrandimento 1000x |
| Virus Il diametro del virus è per lo più compreso tra 10 e 300 nm, che è difficile da osservare al microscopio ottico ordinario e parte dell'aspetto può essere osservato al microscopio in campo oscuro. Richiede un microscopio elettronico per osservare. |
| Atomo Il diametro dell'atomo è inferiore a 0,1 nm, visibile solo con il microscopio elettronico |
| Risoluzioni comuni Perché l'occhio umano, il microscopio ottico e il microscopio elettronico possono osservare oggetti di dimensioni diverse? Differisce a seconda della loro limitazioneRisoluzione: |
| Occhio umano La risoluzione dell'occhio umano è 0,2 mm=200 um, la risoluzione minima è 0,073 mm=73 um |
| microscopio ottico La risoluzione del microscopio ottico è 0,4 ~ 0,2 um micrometro = 400 ~ 200 nm nanometro. Questi sono suddivisi in diverse categorie: • Risoluzione del microscopio in campo luminoso 0,4 um, • Risoluzione della banda ultravioletta del microscopio a fluorescenza 0,2 um • Il microscopio a campo oscuro può vedere oggetti estremamente piccoli di 0,02-0,004 um. |
| Microscopio elettronico La risoluzione del microscopio elettronico può raggiungere 0,0045 um ~ 0,001 um, diciamo 4,5 nm ~ 1 nm. (ad es. A63.7062 4,5 nm,A63.70811 nanometro) |
| Che cos'è la risoluzione? La risoluzione si riferisce alla capacità di distinguere la distanza minima tra due punti oggetto adiacenti, che è chiamata distanza di risoluzione. In generale, minore è la distanza di risoluzione, maggiore è la risoluzione. Norme generali: La capacità di un microscopio o dell'occhio umano di distinguere chiaramente l'intervallo più piccolo della struttura fine dell'oggetto da ispezionare a una distanza fotopica di 25 cm è chiamata risoluzione. Il problema del limite di risoluzione dei microscopi ottici fu risolto dal fisico tedesco Abbe nel 1873. Gli oculari e le lenti dell'obiettivo utilizzati nei microscopi ottici sono in realtà lenti convesse. I dischi ariosi vengono generati quando la luce passa attraverso le lenti convesse. Un punto che vediamo al microscopio è in realtà un punto luminoso. Se i due punti da osservare sono molto distanti, possiamo comunque notare la differenza. Ma se questi due punti sono molto, molto vicini, così vicini che i due dischi di Airy che producono si sovrappongono, allora non possiamo dire se sono due punti e possiamo solo vedere la sfocatura di un gruppo. Quindi la dimensione del disco di Airy determina effettivamente il limite di risoluzione del microscopio. La formula per la risoluzione di un microscopio ottico è la seguente: δ=0,61λ/(nSinα) δ：risoluzione λ：lunghezza d'onda n：indice di rifrazione α：angolo di apertura Dopo una semplice conversione, questa formula è approssimativamente uguale a 1/2 λ, il che significa che metà della lunghezza d'onda è in realtà il limite di risoluzione di un microscopio ottico. Le generazioni successive lo definirono il "limite dell'abate". La lunghezza d'onda più corta nella luce visibile, la luce viola, è di circa 400 nm, quindi il limite di Abbe è di circa 200 nm. Vale a dire, se la distanza tra due punti è inferiore a 200 nanometri, i due punti non possono essere distinti da un microscopio ottico, che è il limite di risoluzione di un microscopio ottico. |
| Calcolo dell'ingrandimento La formula per calcolare l'ingrandimento di un microscopio è molto semplice: Ingrandimento totale = Ingrandimento ottico x Ingrandimento digitale |
| Ingrandimento ottico L'ingrandimento ottico si riferisce al prodotto dell'ingrandimento di tutti gli elementi ottici coinvolti nell'imaging ottico nel percorso ottico del microscopio. In genere, include oculare, obiettivo, attacco C, corpo zoom intermedio, obiettivo aggiuntivo, oculare aggiuntivo, ecc. Calcolato come segue: Ingrandimento ottico = oculare x obiettivo x attacco C x obiettivo multimediale Ad esempio, microscopioA33.5121, oculare 10x, obiettivo 4x, 10x, 40x, 100x, attacco C trinoculare 0,3x, 1. Ingrandimento otticoosservato attraverso l'oculare binoculare, 10x (4x~100x)=40x~1000x. 2. Ingrandimento ottico osservato attraverso il tubo trinoculare, 0,3x (4x~100x) =1,2x~30x. |
| Ingrandimento digitale L'ingrandimento digitale si riferisce all'ingrandimento ottenuto dopo che l'immagine catturata dal chip di imaging del sensore della fotocamera digitale è stata trasmessa al display LCD. La formula di calcolo è la seguente: Ingrandimento digitale = Dimensione diagonale LCD / Dimensione diagonale sensore fotocamera digitale Ad esempio, microscopio digitaleA33.5121, la dimensione diagonale del chip CMOS da 1/2,75" della fotocamera digitale è16 mmx 1/2,75"=5,81 mm, la dimensione diagonale dello schermo LCD da 7" è 25,4 mm x 7"=177,8 mm, quindi l'ingrandimento digitale è 177,8 mm/5,81 mm = 30,6x. Quindi possiamo calcolare l'ingrandimento totale diA33.5121come: Ottico (1,2x~30x) x Digitale 30,6x=Totale 36,72x~918x |
| Attenzione: Il calcolo della lunghezza diagonale dei chip CMOS è un po' speciale, perché la specifica comune nel settore delle fotocamere è CCD da 1 pollice = lunghezza 12,8 mm × larghezza 9,6 mm = l'area corrispondente della diagonale è 16 mm, quindi quando il chip SENSOR calcola la dimensione, non in base alla semplice unità di conversione della lunghezza 1 pollice = 25,4 mm, ma calcolata in base a1 pollice = 16 mm. È possibile fare riferimento alla tabella seguente per trovare rapidamente le lunghezze diagonali corrispondenti alle diverse dimensioni del chip. |
| Diametro del campo visivo Inoltre, per rendere l'immagine catturata dalla fotocamera digitale il più vicino possibile al campo visivo osservato dall'oculare del microscopio, è necessario selezionare attacchi a C con ingrandimenti diversi a seconda delle dimensioni del sensore della fotocamera digitale. La tabella sopra elenca anche le fotocamere digitali con diverse dimensioni del chip, che devono essere configurate con C-Mount di diversi ingrandimenti. Diametro campo visivo = campo visivo/ingrandimento dell'oculare Nel microscopio ottico, se l'oculare configurato è WF10x/22 mm, ovvero il numero di campi visivi è 22 mm e il diametro effettivo del campo visivo quando si utilizza un obiettivo 40x è 22 mm/40x=0,55 mm Nel microscopio digitale, se è selezionato il supporto C appropriato e si può vedere l'intero campo visivo del sensore CCD, il metodo di calcolo dovrebbe essere simile. Ad esempio, la dimensione del chip CCD è 8 mm, con attacco C 0,5x, obiettivo 100x, il campo visivo effettivo è 8 mm/0,5x/100x=0,16 mm Esempio di calcolo dell'ingrandimento |
| M13.5850 Oculare PL10x/25mm, Obiettivo BD DIC Semi-APO 5x10x20x50x100x, Attacco C 0,5x, Fotocamera Digitale 20M, 1"CMOS，Se dotato di monitor LCD 24" Ingrandimento totale osservazione oculare =10 x (5x~100x)=50x~1000x Ingrandimento totale digitale trinoculare =0,5x (5x~100x) x (24"x25,4mm/1"x16mm)=95,25x~1905x A36.5102 Oculare WF10x, obiettivo 0,7x~4,5x, attacco C 0,35x, fotocamera digitale 2,0M, Ingrandimento totale dell'osservazione dell'oculare =10 x (0,7x~4,5x)=7x~45x Ingrandimento totale digitale trinoculare =0,35x (0,7x~4,5x) x (7"x25,4mm / 1/3"x16mm)=8,17x~52,5x A36.3601 Nessun oculare, obiettivo zoom 0,7x~4,5x, obiettivo zoom 0,45x integrato, fotocamera digitale 5,0M 1/3" CMOS, LCD 11,6" Ingrandimento totale LCD=0,45x (0,7x~4,5x) x (11,6"x25,4mm / 1/3"x16mm)=17,2x~110,5x |
Huang Xin