Enhedsomregner

Definitioner og formler

Vidfelts 10× okularer med feltnummer 20 mm og 16 mm. Feltnummeret er ikke indgraveret på venstre okular; det blev bestemt ved hjælp af måling af den indre membrandiameter. Brilletegnet på venstre okular viser, at det er udformet som et højpunkts- eller øjenaflastningsokular og kan anvendes af brillebærere.

Beregning af mikroskopets synsfelt

Mikroskopets synsfelt er den maksimale diameter af det område, der er synligt, når man ser gennem okularet (det vil være okularets synsfelt) eller ved hjælp af et kamera (det vil være kameraets synsfelt). Mikroskopets synsfelt er begrænset af objektivet, diameteren af den interne mekaniske optiske vej (rør), de anvendte okularer og kamerasensorens størrelse. Hvis der anvendes et fuldformat DSLR-kamera til at tage billeder og videoer, er dets sensorstørrelse normalt større end de andre begrænsende faktorer.

Alle mikroskopokularer er karakteriseret ved med mindst to tal: dets forstørrelse (10× er det mest almindelige) og feltnummeret. Okularets feltnummer (forkortet FN og undertiden FOV) er synsfeltets diameter i millimeter målt ved det mellemliggende reelle billedplan. Synsfeltet defineres af en fast (fordi det ikke kan ændres) cirkulær åbning (membran) i okularet, som afhængigt af dets udformning kan være enten mellem okularlinserne eller under dem. I de fleste tilfælde er det okularets åbningsdiameter for feltmembranen (kaldet feltnummer FN), der bestemmer synsfeltets diameter.

Faste interne membraner på FN=16 mm og FN=20 mm okularer. 1. Okularblænde

Mikroskopets synsfeltdiameter i det plan, hvor prøven er placeret, er defineret ved følgende formel:

hvor

DFV er diameteren af synsfeltet i prøveplanet,

FN er feltnummeret i millimeter (det henviser til diameteren i millimeter af det faste diaphragma inde i okularet; Det er normalt markeret på okularet og kaldes undertiden synsfeltnummer),

MO er objektivforstørrelsen (markeret på objektivlinsen) og

MT er forstørrelsesfaktoren for rørlinsen (hvis den findes; rørlinsen er placeret i mikroskopets optiske vej mellem objektivet og okularet for at frembringe et mellemliggende reelt billede).

Fra denne formel kan vi bestemme feltnummeret:

For eksempel har vi for 10×-objektivet, tubens forstørrelsesfaktor 1× og FN = 15, vi har

1 mm (1 division = 0.01 mm) og 50 mm (1 deling = 0,5 mm) kalibreringsglas

Som det fremgår af ovenstående formel, har okularforstørrelsen ingen indflydelse på synsfeltet. F.eks. har et 10×/18- og 12×/18-okularer samme okularfeltdiameter FN = 18 mm.

Bemærk, at denne beregning kun er et skøn. For at få det faktiske synsfelt for dit særlige mikroskop med et bestemt objektiv og bestemte okularobjektiver skal dit mikroskop kalibreres ved hjælp af et kalibreringsglas. Denne kalibrering skal udføres for hver kombination af okular og objektivlinser.

Hvis et okular erstattes af et kamera, især hvis kameraet er installeret i stedet for kikkerthovedet, vil synsfeltet blive bestemt af størrelsen af kameraets billedsensor (for kameraer med relativt små sensorer) og/eller af mikroskopets objektiv. Når der anvendes et kamera med en lille sensor, er det almindeligt at anvende et reduktionsobjektiv, som er monteret på kameraet. Et kamera med en stor sensor vil derimod se hele feltet, som kun bestemmes af mikroskopobjektivet.

En aphis set gennem det samme 10× planakromatobjektiv og forskellige 10× okularer med FN = 16.7 og FN = 20; bemærk den samme størrelse af aphis-billedet og forskellige feltstørrelser på grund af forskellige okularer

Som nævnt ovenfor afhænger feltdiameteren normalt af forstørrelsen af mikroskopobjektivet og feltblænden på okularet. Objektivlinsens udformning sætter imidlertid også en grænse for synsfeltet. I de tidlige mikroskoper gav objektivobjektiverne en maksimal diameter af synsfeltet, målt ved det mellemliggende reelle billedplan, på mindre end 18 mm. Moderne objektiver, ikke kun dyre planapokromater, men også almindeligt anvendte planakromater, giver en maksimal anvendelig diameter målt ved det mellemliggende plan, der kan overstige 28 mm. F.eks. giver de ikke-navnede planakromater, der er afbilledet nedenfor, en maksimal diameter af synsfeltet ved det mellemliggende billedplan på 19,2-39 mm.0 mm afhængigt af objektivforstørrelse:

Til gengæld er synsfeltet, når det ses gennem okularer, begrænset af det okulære synsfelt. Følgende tabel viser synsfeltet for 10 × 20 mm okular med planakromatiske objektiver:

Bemærk, at vi til at tage billederne af ascaris lumbricoides-æg og kyllingeblodceller, der er vist nedenfor, brugte de samme no-name objektiver, som er vist nedenfor, og et Canon 5D Mk II DSLR full-frame kamera.

Beregning af mikroskopets synsfelt for højere eller lavere objektivobjektivforstørrelse

Fire no-name plan achromatobjektiver ($162)

I nogle tilfælde er mikroskopets synsfelt kendt for en bestemt kombination af et okular og objektivobjektiver, og vi har brug for at bestemme synsfeltet for et objektivobjektiv med højere eller lavere forstørrelse. Følgende formel anvendes til at beregne mikroskopets synsfelt for en forstørrelse med højere styrke, hvis synsfeltet for en forstørrelse med lavere styrke er kendt.

hvor

DHP er mikroskopets synsfeltdiameter for et objektiv med højere effekt,

DLP er mikroskopets synsfeltdiameter for et objektiv med lavere effekt,

MHP er objektivets forstørrelse med højere effekt,

MHP er objektivets forstørrelse med højere effekt,og

MLP er objektivets forstørrelse med lavere effekt.

For eksempel er forstørrelsen for et mikroskop med et 10×-okular og et 45×-objektiv 10 × 45 = 450, og synsfeltet er 0,33 mm. Hvor stort vil synsfeltet være, hvis vi ændrer objektivet til 100×? For at beregne det bruger vi ovenstående formel.

Løser vi dette forhold for DHP, får vi

Et mikroskop med et objektiv på 40× og et okular på 10×/20; synsfeltet er 450 μm; størrelsen af et fertilt æg (øverst til højre) af Ascaris lumbricoides er 60 μm

Beregning af den faktiske størrelse af en prøve

For at estimere den faktiske størrelse af en prøve placeres den på scenen, der vælges objektiv med den mest hensigtsmæssige forstørrelse, og antallet af objekter N, der kan passe på tværs af synsfeltcirklen DFV, estimeres. Den faktiske størrelse Lsp bestemmes ved hjælp af følgende formel:

Et mikroskop med et 40× objektiv og et 10×/20 okular; synsfeltet er 450 μm; størrelsen af en kyllingeblodcelle er 12 μm;

For eksempel kan der passe ca. 2,5 mikroorganismer på tværs af synsfeltets diameter, hvilket svarer til 0,33 mm. Så er den anslåede størrelse af mikroorganismen

Hvordan man IKKE køber et mikroskop (med et Miko India biologisk mikroskop som eksempel)

Sådan er dette Miko mikroskop ser ud, hvis man ikke skiller det ad for at se, hvad der er indeni

Nedenfor finder du en meget usædvanlig beskrivelse af det mikroskop, der bruges til at lave illustrationer til denne og andre regnemaskiner. Det er dog svært at modstå fristelsen til at fortælle en historie om, hvordan jeg købte et nyt mikroskop fremstillet af Miko India, en lidet kendt mikroskopproducent, der på det meget konkurrenceprægede mikroskopmarked positionerer sig selv som “en af de førende producenter og eksportører af videnskabelige/laboratorieinstrumenter” Jeg ville give det en chance, for nogle gange kan nystartede virksomheder lave meget gode produkter. Desuden viser en imponerende track record for den indiske rumforskningsorganisation Indian Space Research Organization, at de kan lave rigtig gode optiske instrumenter. Her er, hvad jeg fik.

Jeg har længe ønsket at købe et mikroskop, fordi jeg ofte har brug for at tage billeder af små ting som mikrochips til disse enhedsomformere og lommeregnere. Denne gang besluttede jeg mig for at slå to fluer med et smæk – at anskaffe mig et mikroskop og at lave flere mikroskopberegnere ved hjælp af mit nye mikroskop til at lave eksperimenter og illustrationer. Jeg er ikke ekspert i optik, og når det er nødvendigt at studere noget nyt, forsøger jeg altid at lære teorien gennem eksperimenter og praktiske aktiviteter.

Så, her er vi så med et helt nyt kikkertmikroskop købt på eBay for US $163 fra Miko India, “en af de førende producenter og eksportører af videnskabelige/laboratorieinstrumenter, mikroskoper osv.”. Da jeg husker, at et billede siger mere end tusind ord, vil jeg præsentere nogle billeder, der viser, hvad der er indeni dette “optiske præcisionsinstrument”, der ser pænt ud udefra.

Jeg skal bemærke, at dette mikroskop mærkeligt nok har et stativ af god kvalitet, en mekanisk stage og et drejeligt næseparti. Alle mekaniske dele fungerer problemfrit. Men alt andet er af meget dårlig kvalitet og dækket af snavs og afskåren maling. Bemærk, at Miko India positionerer dette mikroskop som et biologisk præcisionsinstrument og ikke et legetøj eller et studentermikroskop.

Alle objektivlinser er ridsede og beskidte. Jeg har ikke skilt dem ad; jeg er dog sikker på, at kvaliteten af de optiske overflader ikke er bedre end kvaliteten af metal- og plastdelene i disse objektiver.

Flere billeder af objektiverne afslører, at de er dårligt bearbejdede og har dårlig krombelægning. Der er mange ridser og flækkede dele.

1. Nu skal vi se på, hvad der er inde i den elektriske boks. Alle metaldele er fremstillet af en amatør i hans eller hendes garage og bestemt ikke på den optiske fabrik hos “en af de førende producenter og eksportører af videnskabelige/laboratorieinstrumenter”.
2. Det støv og snavs, der ses på dette billede, var overalt i mikroskopet. Jeg var nødt til at gøre det rent, inden jeg testede det.

1. Forkert jordforbindelse; jordledningen er forbundet til plastkabinettet. 2. Dårligt fremstillet LED-bøjle med den utilstrækkelige overflade til LED-køling. 3. Der blev ikke anbragt termisk fedt mellem LED-kølehovedet og beslaget

Denne optiske bane over det drejelige næsebor skulle være pænt bearbejdet og dækket af sort maling for at reducere interne refleksioner; i denne enhed er malingen hvid, og der er flere lommer i aluminiumhuset

Ruderligt fremstillede prismer med rustne beslag og bøjede skruer i mikroskophovedet.

Ridsede optiske overflader på Abbe-kondensoren.

Efter en dags reparation og udskiftning af objektiver og okularer med optik af god kvalitet har jeg nu et godt mikroskop.

Efter min mening er mikroskopets pris bestemt ikke en indikator for kvalitet. Når man betaler for et mærkevare-mikroskop, betaler man 90% eller endnu mere for navnet (man kan lige så godt betale for luften) og 10% for selve tingen. Hvis du forstår og nemt kan lære, hvordan tingene fungerer, kan du købe no-name-ting. Hvis du derimod ikke bryder dig om at tænde din hjerne, er det bedre at betale for et mærkevareprodukt. Jeg er sikker på, at man for omkring 200 og endda 150 dollars kan købe et binokulært biologisk mikroskop af anstændig kvalitet, der er fremstillet i Kina. I hvert fald er næsten alt lavet i Kina i dag! Nogle gange kan man dog få en ting, som jeg har beskrevet her.

Selvfølgelig har jeg, efter at have brugt en del tid og penge, brugt dette mikroskop til at forberede illustrationer til alle mikroskopberegnerne, som du kan finde på denne hjemmeside, herunder denne regnemaskine. Jeg har tænkt mig at bruge dette mikroskop i lang tid.

Denne artikel er skrevet af Anatoly Zolotkov