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淺談顯微鏡——物鏡的球差與色差
閱讀:38 發(fā)布時(shí)間:2022-11-6
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那么,這些英文簡寫表示什么意思呢?
可以看到,上圖物鏡上游兩個(gè)簡寫:N、PLAN。分別表示色差矯正和球差矯正的等級(jí)。有些小伙伴就會(huì)問道,什么是色差,什么是球差?
自然光或LED光源發(fā)出的光線都是白光,白光由不同波長的光組合而成,不同的波長呈現(xiàn)不同的顏色,穿過透鏡的折射率也不相同,如上圖所示:一束白光從w點(diǎn)發(fā)出斜射至一塊凸透鏡中,不同波長的光折射率不同從而分散開來,從而不同顏色的光落在不同的位置。這只是一個(gè)點(diǎn)光源就出現(xiàn)這種效果,如果在顯微鏡成像中,復(fù)雜的顏色分布,多種顏色的組合,如果顏色依舊如此亂的呈現(xiàn)在視野中,我們可能都認(rèn)不出所觀察的圖像是什么了。
下圖為一張白紙?jiān)隗w視鏡下觀察的效果,左邊為無色彩矯正的圖像,右邊為色彩校正后的圖像。明顯可以看出,白紙的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)未進(jìn)行色差校正后的像有紅色的彩邊,產(chǎn)生色差,而色彩校正后就可以還原圖像的本質(zhì)。那么色彩校正是如何實(shí)現(xiàn)的?
在凸透鏡的兩側(cè)添加一些校正透鏡(如下圖),形成透鏡組,不同波長的光通過透鏡組后改變行程方向,還原初始位置,從而完成色差校正。然而,不同波長的光校正難度有差異,從而物鏡的檔次有消色差、半復(fù)消色差、復(fù)消色差等多個(gè)等級(jí),可校正顏色越多的物鏡等級(jí)越高。
說完色差校正,凸透鏡還有球差需要進(jìn)行矯正。所謂球差,同一個(gè)平面的物體通過透鏡后,呈現(xiàn)的像不在同一平面上。如下圖所示:凸透鏡左側(cè)紅、黃兩點(diǎn)在同一個(gè)平面上,通過透鏡折射后,在凸透鏡右側(cè)成像卻不在同一平面。
在實(shí)際的觀察中表現(xiàn)的效果為:同一個(gè)視野中間是可以清晰可見的,而四周呈現(xiàn)的圖像為模糊的,這樣的圖像給使用者帶來的觀察效果和感受會(huì)很差,無法一次性分析和觀察全視野的圖像。
球差的矯正技術(shù)目前在物鏡中較為基礎(chǔ),市場上幾乎所有的物鏡都具有矯正球差的功能(物鏡上會(huì)有PLAN或PL的標(biāo)記),從而在選擇物鏡的過程中不用擔(dān)心球差問題。