17686

Роздільна здатність телескопу та мікроскопу

Доклад

Физика

Роздільна здатність телескопу та мікроскопу. Границі роздільної здатності оптичних приладів. Роздільна здатність оптичних приладів обмежується дифракцією Фраунгофера на їх вхідній апертурі оскільки при цьому кожна точка об’єкта зображується дифракційною карти

Украинкский

2013-07-05

523.26 KB

25 чел.

Роздільна здатність телескопу та мікроскопу.

Границі роздільної здатності оптичних приладів.

  Роздільна здатність оптичних приладів обмежується дифракцією Фраунгофера на їх вхідній апертурі, оскільки при цьому кожна точка об’єкта зображується дифракційною картиною з центром в точці, відповідній ідеальному геометричному зображенню. Дифракційна картина складається з центральної світлої плями, оточеного дифракційними кільцями. Зображенням точки можна з достатньою точністю вважати центральну світлу пляму. Дві точки предмета будуть вважатися розділеними, якщо зображенні їх світлі плями чітко розрізнятимуться (розділятимуться) . При цьому в якості критерію роздільності застосовується критерій Релея.

  Визначимо граничну роздільну здатність об’єктива телескопа. Предмет віддалений на нескінченність, а зображення предмету формується в фокальній площині об’єктива з фокусною відстанню f (малюнок). Керуючись формулою для кута, під яким видно  перше темне кільце з центра круглого отвору ( 1= 0,61  (1), де a – радіус круглого отвору), робимо висновок , що радіус цетральної світлої плями рівний : r0 = 0,61 f /R (2), де R – радіус об’єктива телескопа. Дві близькі зірки , кутова відстань між якими ϴ, дають дві дифракційні світлі плями з радіусом r0 ,відстань між центрами яких  = ϴоf

За критерієм Релея вони вважаються розділеними, якщо центр одно одної потрапляє на край іншої, тобто коли  = r0 і відповідно, ϴо = 0,61 /R (3).

Роздільною здатністю об’єктива називається величина:

  = 1/ ϴо = R/(0,61 )  (4)

Для збільшення роздільної здатності необхідно збільшувати розмір апертури об’єктива. Якщо  кутова відстань між точками менше ϴо, то вони сприймаються як одна точка і, відповідно, деталі предметаз меншими кутовими розмірами не можуть бути розрізненні.

Формула (4) для роздільної здатності об’єктива отримана на основі співвідношення (1), яке було виведенне в припущенні, що амплітуда і фаза падаячої хвилі постійні у всіх точках отвору об’єктива (однорідна апертура). При цій умові єдиним шляхом збільшення роздільної здатності при фіксованій довжині хвилі є збільшення радіусу об’єктива. Однак радіус центрального дифракційного максимуму в дифракційній картині на круглому отворі фіксованого радіусу може бути зменшений спеціальним підбором розподілу амплітуд і фаз випромінювання в площині об’єктива, внаслідок чого збільшується роздільна здатність об’єктива. Проте при цьому інтенсивність центрального максимуму зменшується. Відповідно, якщо припустимо зменшення яскравості зображення, то роздільну здатність об’єктива можна збільшити без збільшення його радіуса за рахунок відповідної фазово-амплітудній модуляції падаючого на об’єктив світла. Аналогічно можна знайти і границю роздільної здатності мікроскопа, хід проміння в якому показаний на малюнку 2. Для виключення сферичної аберації необхідне дотримання умови Аббе: εn sinα = εnsinα’ (5),  де n і n’ – показники заломлення середовищ відповідно в просторі премета та просторі зображення. Позначивши l відстань від площини отвору до площини зображення і R – радіус вхідної зіниці, отримуємо, що радіус центрального дифракційного зображення рівний: r0 = l = 0,61 l /R (6) , де R = .

За допомогою об’єктива мікроскопа здійснюється перша стадія утворення зображення. Зображення предмета, отримане за допомогою об’єктива, потім збілшується за допомогою окуляра. Проте ясно, що роздільна здатність визначається не тільки першою стадією утворення зображення. Тому на малюнку 2 показано хід променів тільки в об’єктиві мікроскопа. Точки А і В будуть розрізнені, якщо за критерієм Релея відстань між точками А’ і В’ їх геометричного зображення білше чи рівне r0. Відповідно, максимальна роздільна здатність системи(мал.2) визначається з умови ε’= r0 =0,61 l /R. З (5) отримуємо : ε = εnsinα’/(n sinα) = n0,61/(n sinα). (7), де R/d sinα’. Формула (7) визначає максимальну роздільну здатність мікроскопа. Так як за звичай n’= 1, коефіцієнт заломлення рідин, що використовується для імерсійних об’єктивів, n 1,5, а кут  близький до π/2, то (7) можна записати так: ε 0,4 (8) , тобто для видимого діапазону ε0,15÷0,3 мкм. Більш дрібні деталі в видимому діапазоні спостерігати не можна.

Мал.1                                              Мал.2


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

55400. Пишаюся своєю професією 167 KB
  Метою даної методичної розробки є удосконалення досвіду проведення поззаудиторних заходів. На сучасному етапі перед професійною освітою багато завдань, але найголовніше – виховувати гідних громадян...
55401. ВИБІР ПРОФЕСІЙНОЇ КАР’ЄРИ БУХГАЛТЕРА 5.35 MB
  Ідеї проектів належали викладачам, але студентам було запропоновано розповісти про своє бачення розв’язання проблеми або висунути ідею для нового проекту. Для того, щоб досягти реалізації проекту, важливо створити дружню атмосферу, заохотити студентів до спілкування англійською мовою під час обговорення і здійснення проекту.
55402. What are you? Professions 52 KB
  We must all work together to create a better place. A. Barry Explain the expression. (Pupils try to say their opinion, e.g. everyone has to work hard on our lesson, we have to study good to build our future...) Well, we use this idiom in our lesson: we’ll work hard together today and that’s why it will be one more step to understand what you would like to be in future.
55403. MY FUTURE PROFESSION 7.13 MB
  All professions are important, All professions are necessary. Do you want to choose any profession? What will you be? What will your friend be?
55404. My future profession 97 KB
  I offer you to do an exercise from the theory of solving research tasks (TSRT-pedagogics) called “the tree of assosiations”. You have an algoritm of doing this exercise. Let us start. Write the starting word “profession”.What assosiations do you have with the word “profession”? Write in column as many words as you can and do it very quickly.
55405. PROFESSIONS 122.5 KB
  Nick is a little boy from Oxford. He is 6. He is a pupil. His family is big. His mother`s name is Helen. She is 43. She is a teacher and works at school. His mother teaches children. His father`s name is Bill. He is 44 and he is a businessman. He works at the office. He works with papers. His brother Sam is 22.
55406. The Professions We Choose 114 KB
  It is not who you are, but what you do. These words are closely connected with your topic The Professions we choose. There is great variety of professions. Some of them may seem to be interesting to you, some of them boring.
55407. Буду професіоналом 35.5 KB
  Кожного дня ми, педагоги, маємо змогу працювати з самими ніжними, довірливими, беззахисними, тендітними маленькими особистостями, за розвиток, виховання та навчання яких ми відповідаємо перед батьками, перед державою та насамперед перед самими собою.
55408. Профільна освіта – вимога часу 112 KB
  Допрофільна підготовка це система педагогічної психологічної інформаційної організаційної діяльності яка сприяє самовизначенню учнів старших класів основної школи щодо обраних ними профілюючих напрямків майбутнього навчання та широкої сфери подальшої професійної діяльності.