- Definities en formules
- Berekening van het gezichtsveld van de microscoop
- Berekening van het gezichtsveld van een microscoop bij een hogere of lagere objectiefvergroting
- Berekening van de werkelijke grootte van een preparaat
- Hoe koop ik een Microscoop NIET (met een Miko India Biologische Microscoop als voorbeeld)
Definities en formules
Berekening van het gezichtsveld van de microscoop
Het gezichtsveld van de microscoop is de maximale diameter van het gebied dat zichtbaar is wanneer men door het oculair kijkt (dat zal het gezichtsveld van het oculair zijn) of een camera gebruikt (dat zal het gezichtsveld van de camera zijn). Het gezichtsveld van een microscoop wordt beperkt door het objectief, de diameter van de interne mechanische optische weg (tubus), de gebruikte oculairen en de grootte van de camerasensor. Als voor het maken van foto’s en video’s een full-frame DSLR-camera wordt gebruikt, is de sensorgrootte daarvan gewoonlijk groter dan de andere beperkende factoren.
Elk oculair van een microscoop wordt gekenmerkt door ten minste twee getallen: de vergroting (10× is het meest gebruikelijk) en het veldgetal. Het oculairveldgetal (afgekort als FN en soms als FOV) is de diameter van het gezichtsveld in millimeters, gemeten op het middelste werkelijke beeldvlak. Het gezichtsveld wordt bepaald door een vaste (want niet te veranderen) cirkelvormige opening (diafragma) van het oculair, die zich, afhankelijk van het ontwerp, tussen de oculairlenzen of eronder kan bevinden. In de meeste gevallen bepaalt de openingsdiameter van het diafragma (veldgetal FN genoemd) van het oculair de gezichtsvelddiameter.
De diameter van het gezichtsveld van de microscoop in het vlak waar het preparaat wordt geplaatst, wordt met de volgende formule gedefinieerd:
waar
DFV de diameter van het gezichtsveld in het vlak van het preparaat is,
FN is het veldgetal in millimeters (het verwijst naar de diameter in millimeters van het vaste diafragma in het oculair; Het is gewoonlijk aangegeven op het oculair en wordt ook wel gezichtsveldgetal genoemd),
MO is de objectiefvergroting (aangegeven op het objectief), en
MT is de vergrotingsfactor van de buislens (indien aanwezig; de buislens wordt in het optische pad van de microscoop geplaatst tussen het objectief en het oculair om een tussenliggend reëel beeld te produceren).
Uit deze formule kunnen we het veldgetal bepalen:
Bijv. voor een objectief van 10×, een vergrotingsfactor van de buis van 1×, en FN = 15, hebben we
Zoals uit bovenstaande formule blijkt, heeft de oculaire vergroting geen enkele invloed op het gezichtsveld. Bijvoorbeeld, een 10×/18 en 12×/18 oculairen hebben dezelfde beeldvelddiameter FN = 18 mm.
Merk op dat deze berekening slechts een schatting is. Om het werkelijke gezichtsveld van uw specifieke microscoop met een bepaald objectief en bepaalde oculairlenzen te verkrijgen, moet uw microscoop worden gekalibreerd met behulp van een kalibratieglaasje. Deze kalibratie moet worden uitgevoerd voor elke oculair en objectief combinatie.
Als een oculair wordt vervangen door een camera, vooral als de camera is geïnstalleerd in plaats van de binoculaire kop, dan zal het gezichtsveld worden bepaald door de grootte van de beeldsensor van de camera (voor camera’s met relatief kleine sensoren) en / of het objectief van de microscoop. Wanneer een camera met een kleine sensor wordt gebruikt, is het gebruikelijk een reductielens te gebruiken, die op de camera is geïnstalleerd. Een camera met een grote sensor daarentegen ziet het gehele veld dat alleen door het microscoopobjectief wordt bepaald.
Zoals hierboven vermeld, hangt de velddiameter gewoonlijk af van de vergroting van het objectief van de microscoop en het velddiafragma van het oculair. Het ontwerp van de objectieflens legt echter ook een grens op aan het gezichtsveld. Bij vroege microscopen hadden objectieven een maximale diameter van het gezichtsveld, gemeten op het middelste werkelijke beeldvlak, van minder dan 18 mm. Moderne objectieven, niet alleen dure plan apochromaten, maar zelfs veelgebruikte plan achromaten bieden een maximale bruikbare diameter gemeten aan het tussenliggende beeldvlak die groter kan zijn dan 28 mm. Bijvoorbeeld, de hieronder afgebeelde plan achromaten van een andere fabrikant bieden een maximale diameter van het gezichtsveld op het tussenliggende beeldvlak van 19,2-39.0 mm, afhankelijk van de objectiefvergroting:
| Vergroting van het objectief | Apertuur | Microscoop beeldveld | Diameter van het middelste beeldvlak (op de beeldsensor van de camera) |
|---|---|---|---|
| 100× | 1.25 | 0,39 mm | 39,00 mm |
| 40× | 0,65 | 0.98 mm | 39.20 mm |
| 10× | 0.25 | 3.60 mm | 36.00 mm |
| 4× | 0,10 | 4,80 mm | 19,20 mm |
Tegelijkertijd wordt het gezichtsveld bij het kijken door oculairen begrensd door het gezichtsveld van het oculair. In de volgende tabel is het gezichtsveld aangegeven voor een 10 × 20 mm oculair met plan achromatische objectieven:
| Vergroting van het objectief | Apertuur | Zichtsveld |
|---|---|---|
| 100× | 1.25 | 0,18 mm |
| 40× | 0,65 | 0.46 mm |
| 10× | 0.25 | 1.90 mm |
| 4× | 0.10 | 4.50 mm |
Merk op dat voor het maken van de foto’s van ascaris lumbricoides eieren en kippenbloedcellen die hieronder zijn afgebeeld, we dezelfde merkloze objectieven hebben gebruikt die hieronder zijn afgebeeld en een Canon 5D Mk II DSLR full-frame camera.
Berekening van het gezichtsveld van een microscoop bij een hogere of lagere objectiefvergroting
Soms is het gezichtsveld van een microscoop bekend voor een bepaalde combinatie van een oculair en objectieven en moeten we het gezichtsveld bepalen voor een objectief met een hogere of lagere vergroting. De volgende formule wordt gebruikt om het gezichtsveld van een microscoop te berekenen voor een vergroting met een hoger vermogen indien het gezichtsveld voor een vergroting met een lager vermogen bekend is.
waar
DHP de diameter van het gezichtsveld van een objectief met een groter vermogen is,
DLP de diameter van het gezichtsveld van een objectief met een kleiner vermogen,
MHP de vergroting van het objectief met een groter vermogen is, en
MLP de vergroting van het objectief met een kleiner vermogen is.
Bijv. een microscoop met een oculair van 10× en een objectief van 45×, is de vergroting 10 × 45 = 450 en het gezichtsveld 0,33 mm. Wat zal het gezichtsveld zijn als we het objectief veranderen in 100×? Om dit uit te rekenen, gebruiken we de bovenstaande formule.
Als we deze verhouding voor DHP oplossen, krijgen we
Berekening van de werkelijke grootte van een preparaat
Om de werkelijke grootte van een preparaat te schatten, plaatst u het op het objectief, kiest u het objectief met de meest geschikte vergroting en schat u het aantal objecten N dat in de gezichtsveldcirkel DFV kan passen. De werkelijke grootte Lsp wordt bepaald met behulp van de volgende formule:
Op de diameter van het gezichtsveld passen bijvoorbeeld ongeveer 2,5 micro-organismen, wat gelijk is aan 0,33 mm. Dan is de geschatte grootte van het micro-organisme
Hoe koop ik een Microscoop NIET (met een Miko India Biologische Microscoop als voorbeeld)
Hieronder vindt u een zeer ongebruikelijke beschrijving van de microscoop die gebruikt wordt voor het maken van illustraties voor deze en andere rekenmachines. Het is echter moeilijk de verleiding te weerstaan om een verhaal te vertellen over hoe ik een nieuwe microscoop kocht gemaakt door Miko India, een weinig bekende microscopenfabrikant die zichzelf op de zeer concurrerende microscopenmarkt positioneert als “een van de toonaangevende fabrikanten en exporteurs van wetenschappelijke/laboratoriuminstrumenten” Ik wilde het eens proberen omdat startende bedrijven soms zeer goede producten kunnen maken. Bovendien toont een indrukwekkende staat van dienst van de Indian Space Research Organization aan dat ze echt goede optische instrumenten kunnen maken. Dit is wat ik kreeg.
Ik wilde al heel lang een microscoop kopen omdat ik vaak foto’s moet maken van kleine dingen zoals microchips voor deze eenheidsconverters en rekenmachines. Deze keer besloot ik twee vliegen in een klap te slaan – een microscoop aanschaffen en een aantal microscoop rekenmachines maken met behulp van mijn nieuwe microscoop om experimenten en illustraties te maken. Ik ben geen expert in optica en als het nodig is om iets nieuws te bestuderen, probeer ik altijd de theorie te leren door middel van experimenten en praktische activiteiten.
Dus, hier zijn we met een gloednieuwe binoculaire microscoop gekocht op eBay voor US $163 van Miko India, “een van de toonaangevende fabrikanten en exporteurs van wetenschappelijke/laboratoriuminstrumenten, microscopen, enz.” Indachtig dat een foto meer zegt dan duizend woorden, ga ik een aantal foto’s presenteren die laten zien wat er binnenin dit “optische precisie-instrument” zit dat er van buiten mooi uitziet.
Ik moet opmerken dat deze microscoop vreemd genoeg een goede kwaliteit statief, mechanische fase, en draaiend neusstuk heeft. Alle mechanische onderdelen werken probleemloos. Al het andere is echter van zeer slechte kwaliteit en bedekt met vuil en afgebladderde verf. Merk op dat Miko India deze microscoop positioneert als een biologisch precisie-instrument en niet als speelgoed of een leerlingmicroscoop.
- Laten we nu eens kijken naar wat er in de elektrische doos zit. Alle metalen onderdelen zijn gemaakt door een amateur in zijn of haar garage en zeker niet in de optische fabriek van “een van de toonaangevende fabrikanten en exporteurs van wetenschappelijke/laboratoriuminstrumenten”.
- Het stof en vuil dat op deze foto te zien is, zat overal in de microscoop. Ik moest hem schoonmaken voordat ik ging testen.
Na een dag of wat reparatiewerk en vervanging van objectieven en oculairen met optiek van goede kwaliteit, heb ik nu een goede microscoop.
De prijs van de microscoop is naar mijn mening beslist geen indicator voor de kwaliteit. Als je voor een merkmicroscoop betaalt, betaal je 90% of zelfs meer voor de naam (je kunt net zo goed voor de lucht betalen) en 10% voor het ding zelf. Als u begrijpt en gemakkelijk kunt leren hoe dingen werken, kunt u merkloze dingen kopen. Als u er echter niet van houdt uw hersens aan te zetten, kunt u beter voor een merknaam betalen. Ik ben er zeker van dat men voor ongeveer $200 en zelfs $150 een in China gemaakte binoculaire biologische microscoop van behoorlijke kwaliteit kan kopen. Hoe dan ook, bijna alles wordt tegenwoordig in China gemaakt! Maar soms kan je iets krijgen zoals ik hier beschreef.
Nog steeds, na wat tijd en geld te hebben gespendeerd, heb ik deze microscoop gebruikt om illustraties voor te bereiden voor alle microscoop rekenmachines die je op deze web site kan vinden, inclusief deze rekenmachine. Ik ga deze microscoop voor een lange tijd gebruiken.
Dit artikel is geschreven door Anatoly Zolotkov