Rozlišovací schopnost optického systému lze chápat jako schopnost rozlišit dva body ležící blízko sebe jako dva body a je dána vztahem
kde λ - je vlnová délka světla (resp. záření) [m]
n - index lomu prostředí, ve kterém se světlo (záření) šíří
α - poloviční úhel vstupní čočky
n × sinα - číselná (numerická) apertura (NA)
- Čím kratší vlnová délka λ, tím menší d (tj. větší rozlišení)
- Čím větší numerická apertura NA, tím menší d (tj. větší rozlišení)
Příklad: lidské oko je schopno měnit ohniskovou vzdálenost (ostřit, akomodovat) a rozlišovat jednotlivé „body“ obrazu. Pokud se ale dva body příliš vzdálí, splynou v jeden. Světelné paprsky, které z nich vycházejí, vstupují do oka pod příliš malým úhlem, takže obrazy bodů, vytvořené na sítnici oka se ocitnou příliš blízko u sebe a tyčinky a čípky už vysílají jeden společný signál do mozku – nejsou schopny dva body rozlišit.
U mikroskopu je situace podobná v tom, že jeho objektiv musí informaci obsaženou ve světelných paprscích, které prošly dvěma body nacházejícími se blízko sebe v preparátu, reprodukovat opět jako dva „body“ ve vytvořeném obrazu, který pozorujeme.
Pokud by mělo světlo lineární povahu, byla by rozlišovací schopnost optického mikroskopu teoreticky neomezená, stačilo by vytvořit dostatečně zvětšený obraz, pozorovatelný lidským okem:
Protože světlo je způsobeno vlněním fotonů, dochází na struktuře (bodu) v preparátu v určitém rozsahu k nepřesnému ohybu dráhy fotonů. Objektiv obraz znovu skládá z fotonů s různě „ohnutou“ drahou, takže obrazem bodu je tzv. rozptylový kroužek:
|
|
|
|
|
|
- Rozptylové kroužky způsobují „rozmazání“ obrazu,
- Čím menší rozptyl a velikost kroužku, tím lepší je rozlišovací schopnost
Jak omezit vliv rozptylu světla?
- Světlo o kratší vlnové délce vytvoří menší kroužek, protože kmitá v menším rozsahu amplitudy.
- Zahrneme-li do skládání obrazu (tvorby kroužku) více paprsků, které vstoupily do objektivu ze stejného bodu, omezíme tím velikost vytvořeného rozptylového kroužku:
- Toho lze dosáhnout použitím objektivu, který zaostří preparát na kratší vzdálenost, takže do něj vstoupí více paprsků z téhož bodu v preparátu.
|
|
|
Matematicky lze tuto vlastnost objektivu vyjádřit jako tzv. numerickou - číselnou aperturu (NA), která se odvozuje od 1/2 velikosti tzv. otvorového úhlu α:
NA = n × sin α
- když α = 0º, sin α = 0, A = 0, nic nevidíme
- když α = 90º, sin α = 1, A = 1, vidíme 100 % toho, co lze vidět.
Otvorový úhel 90º lze ovšem dosáhnout jen teoreticky. Kromě otvorového úhlu ovlivňuje numerickou aperturu také index lomu prostředí mezi preparátem a objektivem. Voda má n = 1,33, sklo 1,51 a vzduch 1,0. Když paprsky vycházejí z preparátu do vzduchu, lámou se proto tzv. od kolmice a část jich ztratíme, nevstoupí do objektivu.
|
|
|
Apertura objektivu NA je uvedena na objektivu, zohledňuje již, jestli jde o
tzv. suchý (mezi preparátem a objektivem je vzduch) nebo imerzní objektiv (s
olejem).
Další informace:
Jaroslava Vávrová
.