Konwerter jednostek

Definicje i wzory

Okulary szerokopolowe 10× o numerze pola 20 mm i 16 mm. Numer pola nie jest wygrawerowany na lewym okularze, został określony za pomocą pomiaru wewnętrznej średnicy diafragmy. Znak okularów na lewym okularze wskazuje, że został on zaprojektowany jako okular z wysokim punktem lub okular odciążający oko i może być używany przez osoby noszące okulary.

Obliczanie pola widzenia mikroskopu

Pole widzenia mikroskopu to maksymalna średnica obszaru widocznego podczas patrzenia przez okular (będzie to pole widzenia okularu) lub przy użyciu kamery (będzie to pole widzenia kamery). Pole widzenia mikroskopu jest ograniczone przez obiektyw, średnicę wewnętrznego mechanicznego toru optycznego (tubusu), zastosowane okulary i rozmiar sensora aparatu fotograficznego. Jeśli do robienia zdjęć i filmów używana jest pełnoklatkowa lustrzanka cyfrowa, jej rozmiar sensora jest zazwyczaj większy niż inne czynniki ograniczające.

Każdy okular mikroskopu charakteryzuje się przynajmniej dwoma numerami: jego powiększeniem (najczęściej 10×) i numerem pola. Numer pola okularu (w skrócie FN, a czasem FOV) to średnica pola widzenia w milimetrach, mierzona na pośredniej płaszczyźnie rzeczywistego obrazu. Pole widzenia jest określone przez stały (ponieważ nie można go zmienić) okrągły otwór (diafragmę) okularu, który w zależności od konstrukcji może znajdować się między soczewkami okularu lub pod nimi. W większości przypadków średnica otworu diafragmy polowej (zwana numerem pola FN) okularu określa średnicę pola widzenia.

Stałe diafragmy wewnętrzne okularów FN=16 mm i FN=20 mm. 1. Diafragma okularu

Średnica pola widzenia mikroskopu w płaszczyźnie, w której umieszczona jest próbka, określona jest następującym wzorem:

gdzie

DFV jest średnicą pola widzenia w płaszczyźnie preparatu,

FN jest numerem pola w milimetrach (odnosi się do średnicy w milimetrach stałej diafragmy wewnątrz okularu; jest zwykle zaznaczony na okularze i czasami nazywany numerem pola widzenia),

MO to powiększenie obiektywu (zaznaczone na soczewce obiektywu), a

MT to współczynnik powiększenia obiektywu tubusu (jeśli istnieje; obiektyw tubusu jest umieszczony w torze optycznym mikroskopu pomiędzy obiektywem a okularem w celu wytworzenia pośredniego obrazu rzeczywistego).

Z tego wzoru możemy określić numer pola:

Na przykład, dla obiektywu 10×, współczynnika powiększenia tubusu 1×, i FN = 15, mamy

1 mm (1 podział = 0.01 mm) i 50 mm (1 podział = 0,5 mm) szkiełek kalibracyjnych

Jak widać z powyższego wzoru, powiększenie okularu nie ma żadnego wpływu na pole widzenia. Na przykład, okulary 10×/18 i 12×/18 mają taką samą średnicę pola widzenia FN = 18 mm.

Należy pamiętać, że te obliczenia są tylko szacunkowe. Aby uzyskać rzeczywiste pole widzenia danego mikroskopu z konkretnym obiektywem i soczewkami okularowymi, mikroskop musi zostać skalibrowany przy użyciu szkiełka kalibracyjnego. Ta kalibracja musi być przeprowadzona dla każdej kombinacji okularu i obiektywu.

Jeśli okular jest zastąpiony kamerą, zwłaszcza jeśli kamera jest zainstalowana zamiast głowicy lornetki, wtedy pole widzenia będzie określone przez rozmiar czujnika obrazu kamery (dla kamer ze stosunkowo małymi czujnikami) i/lub obiektywu mikroskopu. W przypadku kamer z małym czujnikiem, często stosuje się obiektyw redukcyjny, który jest zainstalowany w kamerze. Z kolei kamera z dużym sensorem będzie widziała całe pole wyznaczone tylko przez obiektyw mikroskopu.

An aphis oglądany przez ten sam obiektyw achromatyczny 10× plan i różne okulary 10× z FN = 16.7 i FN = 20; należy zwrócić uwagę na ten sam rozmiar obrazu afisza i różne rozmiary pola z powodu różnych okularów

Jak wspomniano powyżej, średnica pola zwykle zależy od powiększenia obiektywu mikroskopu i diafragmy polowej okularu. Jednakże, konstrukcja obiektywu również nakłada ograniczenia na pole widzenia. We wczesnych mikroskopach obiektywy zapewniały maksymalną średnicę pola widzenia mierzoną na pośredniej płaszczyźnie rzeczywistego obrazu mniejszą niż 18 mm. Nowoczesne obiektywy, nie tylko drogie planowe apochromaty, ale nawet powszechnie używane planowe achromaty zapewniają maksymalną średnicę użytkową mierzoną na płaszczyźnie pośredniej, która może przekraczać 28 mm. Dla przykładu, przedstawione na zdjęciu poniżej achromaty planarne no-name zapewniają maksymalną średnicę pola widzenia na pośredniej płaszczyźnie obrazu 19.2-39.0 mm w zależności od powiększenia obiektywu:

Jednocześnie pole widzenia podczas patrzenia przez okulary jest ograniczone przez pole widzenia okularu. Poniższa tabela przedstawia pole widzenia dla okularu 10 × 20 mm z planem achromatycznych celów:

Zauważ, że do wykonania zdjęć jaj Ascaris lumbricoides i krwinek kurzych przedstawionych poniżej użyliśmy tych samych obiektywów no-name przedstawionych na zdjęciu poniżej oraz pełnoklatkowego aparatu Canon 5D Mk II DSLR.

Obliczenie pola widzenia mikroskopu dla wyższego lub niższego powiększenia obiektywu

Cztery obiektywy achromatyczne no-name plan ($162)

Czasami pole widzenia mikroskopu jest znane dla określonej kombinacji okularu i obiektywu i musimy określić pole widzenia dla obiektywu o wyższym lub niższym powiększeniu. Poniższy wzór jest używany do obliczenia pola widzenia mikroskopu dla większego powiększenia, jeśli znane jest pole widzenia dla mniejszego powiększenia.

gdzie

DHP to średnica pola widzenia mikroskopu dla obiektywu o większej mocy,

DLP to średnica pola widzenia mikroskopu dla obiektywu o mniejszej mocy,

MHP to powiększenie obiektywu o większej mocy, a

MLP to powiększenie obiektywu o mniejszej mocy.

Na przykład, dla mikroskopu z okularem 10× i obiektywem 45×, powiększenie wynosi 10 × 45 = 450, a pole widzenia 0,33 mm. Jakie będzie pole widzenia, jeśli zmienimy obiektyw na 100×? Aby obliczyć, skorzystamy z powyższego wzoru.

Rozwiązując tę proporcję dla DHP, otrzymamy

Mikroskop z obiektywem 40× i okularem 10×/20; pole widzenia wynosi 450 μm; rozmiar jaja płodnego (u góry po prawej) Ascaris lumbricoides wynosi 60 μm

Obliczanie rzeczywistego rozmiaru okazu

Aby oszacować rzeczywisty rozmiar okazu, należy umieścić go na statywie, wybrać obiektyw o najbardziej odpowiednim powiększeniu i oszacować liczbę obiektów N, które mogą zmieścić się w kole pola widzenia DFV. Rzeczywisty rozmiar Lsp zostanie określony przy użyciu następującego wzoru:

Mikroskop z obiektywem 40× i okularem 10×/20; pole widzenia wynosi 450 μm; rozmiar krwinki kurzej wynosi 12 μm;

Na przykład, około 2,5 mikroorganizmów może zmieścić się na średnicy pola widzenia, co równa się 0,33 mm. Wtedy szacowany rozmiar mikroorganizmu wynosi

Jak NIE kupić mikroskopu (używając mikroskopu biologicznego Miko India jako przykładu)

Tak wygląda ten mikroskop Miko tak wygląda mikroskop Miko, jeśli nie rozbierzesz go, aby zobaczyć, co jest w środku

Poniżej znajdziesz bardzo nietypowy opis mikroskopu używanego do wykonywania ilustracji do tego i innych kalkulatorów. Trudno jednak oprzeć się pokusie opowiedzenia historii o tym, jak kupiłem nowy mikroskop firmy Miko India, mało znanego producenta mikroskopów, który na bardzo konkurencyjnym rynku mikroskopów pozycjonuje się jako „jeden z wiodących producentów i eksporterów instrumentów naukowych/laboratoryjnych”. Poza tym, imponujące osiągnięcia Indian Space Research Organization pokazują, że mogą oni stworzyć naprawdę dobre instrumenty optyczne. Oto co dostałem.

Chciałem kupić mikroskop przez długi czas, ponieważ często muszę robić zdjęcia małych rzeczy, takich jak mikrochipy dla tych konwerterów jednostek i kalkulatorów. Tym razem postanowiłem upiec dwie pieczenie na jednym ogniu – nabyć mikroskop i zrobić kilka kalkulatorów mikroskopowych, używając mojego nowego mikroskopu do robienia eksperymentów i ilustracji. Nie jestem ekspertem w dziedzinie optyki i kiedy trzeba nauczyć się czegoś nowego, zawsze staram się poznać teorię poprzez eksperymenty i działania praktyczne. Pamiętając, że obraz jest wart tysiąca słów, przedstawię kilka zdjęć pokazujących, co znajduje się wewnątrz tego „precyzyjnego instrumentu optycznego”, który ładnie wygląda z zewnątrz.

Powinienem zauważyć, że o dziwo, mikroskop ten posiada dobrej jakości statyw, mechaniczny stopień i obrotowy nosek. Wszystkie części mechaniczne działają bezproblemowo. Jednak cała reszta jest bardzo słabej jakości, pokryta brudem i odpryskami farby. Należy zauważyć, że Miko India pozycjonuje ten mikroskop jako precyzyjny instrument biologiczny, a nie zabawkę czy mikroskop studencki.

Wszystkie obiektywy są porysowane i brudne. Nie demontowałem ich, ale jestem pewien, że jakość powierzchni optycznych nie jest lepsza niż jakość metalowych i plastikowych części tych obiektywów.

Więcej zdjęć obiektywów ujawnia, że są one źle obrobione i mają słabą powłokę chromową. Sporo rys i wyszczerbień.

1. Spójrzmy teraz na to, co znajduje się wewnątrz skrzynki elektrycznej. Wszystkie metalowe części zostały wykonane przez amatora w jego lub jej garażu, a na pewno nie w fabryce optycznej „jednego z wiodących producentów i eksporterów instrumentów naukowych/laboratoryjnych”.
2. Kurz i brud widoczne na tym zdjęciu były wszędzie w mikroskopie. Musiałem go wyczyścić przed testowaniem.

1. Złe podłączenie uziemienia; przewód uziemiający jest podłączony do plastikowej obudowy. 2. Źle wykonany uchwyt LED z nieodpowiednią powierzchnią do chłodzenia LED. 3. Brak smaru termicznego pomiędzy radiatorem LED a uchwytem

Tor optyczny nad obrotowym noskiem ma być ładnie obrobiony i pokryty czarną farbą w celu zmniejszenia wewnętrznych odbić; w tym urządzeniu farba jest biała, a w aluminiowym korpusie jest kilka kieszeni

Niestarannie wykonane pryzmaty z zardzewiałymi uchwytami i pogiętymi śrubami w głowicy mikroskopu.

Zarysowane powierzchnie optyczne kondensora Abbego.

Po około dobie napraw i wymiany obiektywów i okularów na optykę dobrej jakości, mam teraz dobry mikroskop.

W mojej opinii cena mikroskopu zdecydowanie nie jest wyznacznikiem jakości. Kiedy płacisz za markowy mikroskop, płacisz 90% lub nawet więcej za jego nazwę (równie dobrze możesz płacić za powietrze) i 10% za samą rzecz. Jeśli rozumiesz i możesz łatwo nauczyć się, jak coś działa, możesz kupować rzeczy no-name. Jeśli jednak nie lubisz włączać mózgu, lepiej zapłacić za markę. Jestem pewien, że za około 200, a nawet 150 dolarów można kupić przyzwoitej jakości lornetkowy mikroskop biologiczny wyprodukowany w Chinach. Zresztą, w dzisiejszych czasach prawie wszystko jest produkowane w Chinach! Jednak czasami można dostać coś takiego, jak opisałem tutaj.

Wciąż, po spędzeniu trochę czasu i pieniędzy, użyłem tego mikroskopu do przygotowania ilustracji do wszystkich kalkulatorów mikroskopowych, które można znaleźć na tej stronie internetowej, w tym do tego kalkulatora. Zamierzam używać tego mikroskopu przez długi czas.

Ten artykuł został napisany przez Anatolija Zołotkowa

.