Referatas
Optinė mikroskopija.
elektroninė mikroskopija.
atominių jėgų ir skenuojantis tunelinis mikroskopas
Turinys
Optinė
mikroskopija……………………………………………………….
……………………. 2
Elektroninė
mikroskopija……………………………………………………….
…………….. 6
Atominių jėgų ir skenuojantis tunelinis
mikroskopas………………………………………………………..
……………………………… 8
Naudota
literatūra…………………………………………………………
…………………….. 10
Optinė mikroskopijaPirmasis praktinis mikroskopas buvo pagamintas 1590 metais. Jis buvo
sukurtas olandų mokslininko Zacharijaus Jenseno ir buvo sudarytas iš
daugybės lęšių. 1610 Galilejo Galilejus šį mikroskopą pastebimai
patobulino, tačiau jis visgi netapo labai plačiai taikytinas tų laikų
moksle. Lęšių šlifavimas sparčiai tobulėjo ir 1650 metais jau buvo
mikroskopuose naudojami pavieniai gan didelės galios lęšiai. 1658 metais
panaudojus mikroskopą buvo pastebėti raudonieji kraujo kūneliai. Tą padarė
olandų biologas Janas Svamerdamas. Netrukus Antonijus Van Leuvenhokas tapo
pirmuoju asmeniu, kuris pastebėjo įvairių rūšių bakterijas. Kepleris bei
Hiuigensas taip pat įdiegė nemažai naujovių tobulinant mikroskopus.
Mikroskopai būna paprastieji ir sudėtingieji. Paprastąjį mikroskopą
sudaro glaudžiamasis lęšis (kartais sudėtas iš kelių)(1 pav.) , kurio
židinio nuotolis yra nedidelis (nuo 1 iki 10 cm).
[pic]
1 pav.Stebint pro jį, objektas A1 padedamas tokiame nuotolyje, kad aiškiausio
regėjimo (25 cm) nuo akies nuotolyje susidarytų menamas ir padidintas
stebimojo objekto atvaizdas A2. Nustatant paprastojo mikroskopo didinimą,
svarbu surasti, kokiu kampu bus matomas objektas aiškiausio regėjimo
nuotolyje plika akimi ir pro mikroskopą. Pirmuoju atveju tg α1 ═ y1/D, o
antruoju tgα2 ═ y2/D, čia y1 ir y2 yra objekto ir jo atvaizdo ilgis, D –
aiškiausio regėjimo nuotolis. Taigi didinimas V ═ tgα2/tgα1 ═ y2/y1. Iš 1
paveikslėlio matyti, kad y2/y1 ═ α2/α1. Iš lęšio formulės išreiškę α1 per
α2 ir f ir α2 prilyginę, gausime paprastojo mikroskopo (didinamojo stiklo)
didinimą
[pic] (1)
čia D yra aiškiausio regėjimo nuotolis, f – lęšio židinio nuotolis. Bet
paprastai f < D, todėl D/f yra žymiai didesnis už vienetą, taigi
apytiksliai
[pic] (2)
Trumparegių akių D mažesnis už toleregių, todėl ir didinimas tuo atveju
yra mažesnis.
[pic]
2 pav.Žymiems didinimams gauti naudojami optiniai prietaisai, sudėti iš
dviejų optinių sistemų – objektyvo ir okuliaro (2 pav.). Praėję pro
objektyvą Ob spinduliai sudaro objekto A1 tikrą ir padidintą atvaizdą A‘
prie okuliaro židinio plokštumos. Šis atvaizdas stebimas pro okuliarą Ok,
kuris yra paprastas mikroskopas. Taigi akys mato menamą ir tiesų atvaizdo
A‘ atvaizdą A2.
Apskritai, dviejų optinių sistemų (objektyvo ir okuliaro) didinimą taip
galime išreikšti. Pažymėkime paties objekto A1 ir jo atvaizdų A‘ bei A2
dydį atitinkamai y1, y‘, y2; jų nuotolius nuo lęšių α1, α2‘, α1‘, α2. Tada
visos sistemos didinimas
[pic]. (3)
Okuliaro didinimas
[pic]. (4)
Prisiminus lęšio formulę, objektyvo didinimą galima išreikšti dvejopai:
[pic]. (5)
Tada visos sistemos didinimas
[pic]. (6)
Sudėtingą mikroskopą sudaro objektyvas Ob ir okuliaras Ok, įtvirtinti
tubuse, kurį palaiko stovas (3 pav.).
[pic]
3 pav. Sudėtingasis mokroskopasApatinėje stovo dalyje įtaisytas objekto staliukas S ir kondensorius K
šviesos srautui surinkti ir nukreipti į objektą. Mikroskopo didinimą
surandame iš formulės, gautos visos sistemos didinimui, laikydami, kad
α2‘>>f1, nes objektyvo židinio nuotolis yra trumpas, o tiriamasis objektas
yra arti jo priešakinio židinio. Be to, α2‘ apytikriai yra lygus tubuso
ilgiui l. Taigi
[pic] (7)
Kad panaikintų trūkumus, mikroskopo objektyvus ir okuliarus sudeda iš
dviejų ir daugiau lęšių.
Griežtoje mikroskopų teorijoje atsižvelgiama i difrakcijos reiškinius.
Apriboti spindulių pluoštai optinėje sistemoje užlenkiami ir interferuoja,
todėl objekto taškai atvaizduojami ne kaip taškai, bet, spinduliams,
užsilenkus, kaip šviesūs ir tamsūs žiedai, kurie, užsiklodami vienas ant
kito, daro atvaizdą nebeaiškų. Kai taškai yra labai arti, tai atvaizde
nebegalėsime jų išskirti. Optinio prietaiso skiriamąja galia laikome
mažiausią nuotolį tarp artimų taškų, kuriuos atvaizde dar stebime
atskirai.Šią sąlygą Relejus taip apibūdina:
skyrimo riba laikoma tokia padėtis, kai vieno taško difrakcinio
atvaizdo tamsusis žiedas kerta gretimo šviesųjį skritulėlį.
Abė parodė, kad,
šią sąlygą išlaikant, nuotolis tarp taškų
[pic], (8)
čia u yra apertūrinis kampas, kuriuo matomas objektyvo radiusas iš
objekto taško optinėje ašyje, n – aplinkos lūžio rodiklis, λ – šviesos
bangos ilgis. Dydį n*sin u vadiname skaitine objektyvo apertūra; a galime
sumažinti, taigi skiriamąją galią padidiname, arba nušviesdami objektą
trumpesnių bangų šviesa, pvz., ultravioletiniais spinduliais, arba
didindami skaitinę apertūrą. Siekiant padidinti skiriamąją galia pirmuoju
būdu, buvo padaryti kvarciniai ir rentgeno spindulių mikroskopai. Naudojant
ultravioletinius spindulius objektams apšviesti, stiklo optiką reikia
pakeisti brangia kvarco arba fluorito optika. Rentgeno spindulių
mikroskopai yra labai sudėtingi ir praktiškai sunkiai naudojami. Didinant
skaitinę apertūrą, taipgi galima padidinti mikroskopo skiriamąją galią.
Šiuo tikslu naudojama imersijos sistema. Objektas ir objektyvas įmerkiami į
skaidrų didelio lūžimo rodiklio skystį, pvz., kedro aliejų arba monobromo
naftaliną. Pastaruoju atveju skaitinė apertūra siekia 1,6.
Paprastai, mikroskopą naudojame tiriamųjų objektų struktūrai stebėti.
Bet išskirti struktūrą galime tik tada, kai difrakcijos skritulėliai yra
maži, palyginti su pačios struktūros matmenimis. Priešingu atveju
skritulėliai susilies, ir jokios struktūros nebepastebėsime. Imersinė
sistema, pasižymėdama dideliu lūžimo rodikliu, mažina spindulių nukrypimą,
taigi mažėja ir difrakcijos skritulėlių plotis, šiuo atveju galime išskirti