میکروسکوپ و ذره بین

اساس میکروسکوپ آزمایشگاهی (Microscopes) بر دو عدسی همگرا استوار است. عدسی اول با فاصله کانونی در حد چند میلی متر ، تصویری حقیقی که قطر بزرگ تری دارد را تولید می کند . در حالی که عدسی دوم که فاصله کانونی بزرگتری دارد ( چند سانتی متر ) نقش ذره بین داشته و قادر است تا تصویر بزرگتر اما مجازی را ارائه دهد. این دو عدسی را به ترتیب عدسی های شیئی و چشمی می نامند .

میکروسکوپ های نوری نخستین میکروسکوپ هایی هستند که در قرن نوزدهم میلادی توسط رابرت هوک و آنتوان وان لیون هوک ساخته شده و علیرغم پیشرفت های زیادی که در زمینه تکامل آنها صورت پذیرفته است ، اصول اولیه کار آنها چندان تفاوتی با میکروسکوپ های اولیه ندارد .
در ساختمان یک میکروسکوپ آزمایشگاهی نوری سه عدسی وجود دارد . عدسی اول که به ان کندانسور نوری نیز گویند ، در زیر نمونه قرار داشته ، نور ساطع از لامپ را روی نمونه متمرکز می سازد . عدسی دوم که نمونه مورد نظر در زیر آن قرار می گیرد را عدسی شیئی و عدسی نزدیک به چشم را عدسی چشمی می نامند .
میکروسکوپ
دو عدسی اخیر از نوع عدسی های همگرا ( محدب ) هستند . ابتدا نونه در زیر عدسی شیئی قرار گرفته ، سپس با تغییر فاصله بین عدسی شیئی و نمونه ، میکروسکوپ آزمایشگاهی تنظیم می شود . نور از چراغی که در پایین دستگاه قرار دارد بوسیله کندانسور در سطح نمونه متمرکز می شود . بخشی از این نور که از لامپ ساطع شده و روی نمونه متمرکز گردیده ، جذب نمونه شده و مقداری از آن نمونه عبور می کند . نور عبوری توسط عدسی شیئی جمع آوری و در سطح کانونی آن متمرکز می گردد . به این ترتیب تصویری بزرگتر از نمونه حاصل می آید . تصویر حاصله که در کانون عدسی شیئی قرار دارد ، در حکم نمونه مجازی برای عدسی چسمی است . بنابراین تصویر بار دیگر توسط عدسی چشمی بزرگ می شود .اما چون کانون عدسی چشمی در پشت چشم بیننده می افتد ، لذا ما تصویری مجازی را می بینیم که بارها بزرگتر از نمونه اولیه می باشد . لازم به یادآوری است که معمولاً در بخش عدسی شیئی ، از چند عدسی با قدرت های متفاوت استفاده می شود که هریک از قدرت بزرگنمایی خاصی برخوردارند . بنابراین هر نمونه دوبار توسط دستگاه بزرگ شده ، لذا بزرگنمایی حاصل ضرب بزرگنمایی های دو عدسی خواهد بود .

اجزا میکروسکوپ نوری

بخش نوری

اجزای نوری عمدتاً مشتمل بر منبع تغذیه نور و قطعات مرتبط با آن است، از قبیل لامپ با ولتاژ ۲۰ وات، فیلتر تصحیح نور و کندانسور که کندانسور مشمل بر پنج قطعه است که نور را تصحیح کرده و بر روی نمونه یا شیء مورد بررسی متمرکز می‌کند بخش نوری شامل سه بخش اساسی است: دستگاه روشنایی، عدسی شیئی و عدسی چشمی.

۱ -دستگاه روشنایی

از سه بخش تشکیل شده‌است.

منبع نور : لامپی است که در زیر کندانسور قرار دارد و نور را از سوراخ صفحه میکروسکوپ به جسم می‌تاباند.

کندانسور: از مجموعه‌ای از عدسی‌های محدب (کوژ) یا محدب الطرفین ساخته شده که عمل آن‌ها همگرا کردن پرتوهای نوری حاصل از منبع نور و تابانیدن آن‌ها بر روی جسم است تا نور کافی برای مشاهده جسم تأمین گردد.

دیافراگم: وسیله تنظیم شدت نور میکروسکوپ است که یا میزان نوری را که منبع روشنایی به کندانسور می‌رسد، تنظیم می‌کند یا شدت نوری را که از کندانسور گذشته و به جسم می‌رسد تنظیم می‌کند

۲ -عدسی شیئی

تصویری بزرگرتر از جسم، معکوس و حقیقی ایجاد می‌کند. طول عدسی‌های شیئی با یکدیگر متفاوت است. عدسی کوچک‌تر ، عدسی با بزرگنمایی ضعیف‌تری است، در حالی که عدسی بزرگ‌تر ، عدسی با بزرگنمایی قوی‌تر است. عدسی‌های دارای بزرگنمایی کم‌تر (مثل: x4 ،x8 ،x10 یا 25 x)را عدسی ضعیف و عدسی‌های دارای بزرگنمایی بیشتر (مثل: x40 ،x60 یا x100)را عدسی قوی می‌خوانند .

۳ -عدسی چشمی

عدسی‌های چشمی اساساً از تعدادی عدسی محدب یا محدب الطرفین ساخته شده‌اند. عدسی چشمی در مجموع کار یک ذره بین را انجام می‌دهند و از تصویر ایجاد شده به وسیله عدسی شیئی، تصویری مجازی، مستقیم (معکوس نسبت به جسم اولیه) و بزرگرتر درست می‌کند.

بخش مکانیکی

بخش مکانیکی شامل قسمت‌هایی است که مستقیماً در عبور و تشکیل تصویر نقش اصلی را به عهده ندارند و شامل کلیه بخش‌های نگهدارنده، حرکت دهنده و ثابت‌کننده یک میکروسکوپ است، مانند:

1. پایه: به اشکال نعلی، مدور، مکعب مستطیلی و مانند آن ساخته می‌شود. جنس پایه معموال از فوالد سنگین انتخاب می‌گردد تا در زمان مطالعات میکروسکوپی و عکس‌برداری از هر گونه لغزشی جلوگیری شود.
2. دسته: برای جابجایی میکروسکوپ به کار می‌رود.
3. صفحه میکروسکوپ: صفحه‌ای است فلزی یا کائوچویی که محل قرار دادن جسم مورد مطالعه است. نور از منفذ تعبیه شده در وسط صفحه پالتین عبور کرده و به منونه مورد مطالعه می‌رسد. روی صفحه دو گیره برای نگهداشنت الم نصب شده‌است که الم را به‌طور افقی و درجهات مختلف حرکت می‌دهند.
4. صفحه گردان یا متحرک: قطعه فلزی است، تقریباً به شکل مخروط ناقص که در سطح پایین آن تعدادی سوراخ تعبیه شده‌است. به هر یک از این سوراخ‌ها، یک لوله عدسی شیئی پیچ می‌شود. با چرخاندن صفحه گردان، عدسی شیئی مورد نیاز در میدان دید قرار می‌گیرد.
5. پیچ‌های تنظیم ماکرومتر (سریع) و میکرومتر (دقیق):شامل پیچ تنظیم رسیع یا ماکرومتر و پیچ تنظیم دقیق یا میکرومتر است که بر روی دسته میکروسکوپ قرار دارند. این پیچ‌ها صفحه پالتین را در جهت بالا به پایین و بالعکس جابجا می‌کنند. با پیچ بزرگ، صفحه پالتین با سرعت بیشتری بالا و پایین برده می‌شود.
6. سیستم ورنیه: از دو قسمت خط‌کش مانند درست شده‌است که طول وعرض مختصاتی منونه را مشخص می‌کند ومی توان با یادداشت کردن این دو عددپس از جابجاشدن منونه دو باره نقطه مورد نظر را به راحتی پیدامنود

قسمت‌های یک میکروسکوپ

۷ -لوله میکروسکوپ: استوانه‌ای است به طول تقریبی ۲۰ تا ۲۵ سانتیمرت که عدسی چشمی در باالی آن قرار دارد و از پائین به صفحه گردان متصل است.

ذره‌بین

ذَرّه‌بین ابزاری است که از آن برای دیدن اشیای ریز استفاده می‌شود. بخش اصلی ذره‌بین از یک عدسی همگرا درست‌ شده‌ است که عمل بزرگ‌نمایی را انجام می‌دهد. یک عدسی همگرا معمولاً از دو سو یا یک سو کوژ (محدّب) است. یک قاب دسته‌دار، عدسی ذره‌بین را نگاه می‌دارد.

برای استفاده از ذره‌بین به منظور بزرگ‌نمایی اجسام، باید آن را آن‌قدر به جسم مشاهده‌ شونده نزدیک کرد که جسم در فاصلهٔ کانونی عدسی قرار بگیرد. «فاصلهٔ کانونی» نامی‌ است که به حد فاصل سطح عدسی تا نقطهٔ کانونی آن اطلاق می‌شود.

با قرار دادن ذره‌بین در آفتاب، پرتوها در نقطهٔ کانونی عدسی جمع می‌شوند. اگر در این حالت جسم غیر براقی را در نقطهٔ کانونی بگذارید، گرمای زیادی تولید می‌شود و می‌تواند جسم غیربراق را بسوزاند. این عمل را می‌توان بر روی کاغذ یا اجسام غیربراق دیگر آزمود.

هدف:

هر چند می‌توان به طور ساده با نگه داشتن عدسی همگرا مقابل خورشید و متمرکز کردن نور خورشید، فاصله کانونی را بدست آورد ولی در این آزمایش ضمن آشنایی با عدسی همگرا، با تعیین فاصله کانونی و کانونی کردن نور نیز آشنا می‌­شویم. استفاده از لیزر، از این جهت دارای اهمیت است که تصویری که شاهد آن خواهیم بود بسیار شبیه تصاویری است که در کتاب‌های درسی برای نشان دادن پرتوهای عبوری از عدسی رسم می‌شود. می‌توانیم پرتوهای مختلف این تصاویر را با لیزر ایجاد کرده و شاهد انحراف نور و موقعیت کانون عدسی باشیم. دنبال کردن پرتو یکی از روش‌های ارزیابی سیستم‌های اپتیکی است که هم به صورت محاسبه‌ای و هم تجربی اطلاعات خوبی از سیستم اپتیکی می‌دهد.

عدسی چیست؟

عدسی، یا لنز(به انگلیسی: Lens)‏ از ابزارهای نوری است که تقارن محوری دارد و نور را عبور می‌دهد و می‌شکند. عدسی‌ها از ماده‌های شفاف مانند شیشه و پلاستیک ساخته می‌شوند. عینک طبی و ذره‌بین و لنز دوربین‌های عکاسی و چشمی همه با عدسی ساخته شده‌است. عدسی از نظر شیوه شکست نور در آن به دو دسته عدسی همگرا(عدسی محدب) و عدسی واگرا(عدسی مقعر) تقسیم می‌شود.

یك بیننده صرفاً از طریق نزدیك‌كردن شیء به چشمش، می‌تواند آن را بزرگتر جلوه‌گر كند،‌ و در نتیجه جزئیاتش را مورد بررسی قرار دهد، هر چه شیء به چشم نزدیكتر و نزدیكتر شود، تصویر شبكیه‌ای آن بزرگتر می‌شود و در حالت كانونی باقی می‌ماند تا اینكه عدسی بلورین دیگر نتواند تطابق كافی انجام دهد. در صورتی كه شیء از این نقطه نزدیك، نزدیكتر شود، تصویر تار خواهد شد

به طور کلی عدسی ها از نظر شیوه شکست نور در آن ها به دو دسته تقسیم می شوند:

1- عدسی های هم گرا که به آن ها محدب یا کوژ نیز گفته می شود، در این نوع عدسی پرتوهای نور بعد از تابش و گذر از عدسی دچار شکست می شوند و به همدیگر نزدیک می شوند. این نوع عدسی اشیا را بزرگ تر نشان می دهد. بنابراین در ساخت ذره بین، تلسکوپ و میکروسکوپ استفاده می شود. عینکی که افراد دوربین از آن استفاده می کنند نیز از عدسی همگرا ساخته شده است. عدسی هم گرا معمولا از وسط برجسته است و دارای کناره های نازکی می باشد. خوب است بدانید که ذره بین یک نوع عدسی هم گرا محسوب می شود که از اجسام ریز و کوچکی که در فاصله ی کانونی قرار دارند، تصویر بزرگ تر و مستقیم تری را تشکیل می دهد.

2-  عدسی های واگرا که به آن ها عدسی های مقعر یا کاو نیز گفته می شود. عملکرد  این نوع عدسی برعکس عدسی همگرا است. در این  نوع عدسی پرتوهای نور بعداز تابش و گذر از عدسی دچار شکست نور می شوند و از هم دور می شوند. این نوع عدسی ها اشیا را کوچک تر نشان می دهند. در عدسی های واگرا، انحنا رو به درون است. در نتیجه وسط آن از کناره های آن نازک تر است. عینکی که اشخاص نزدیک بین به چشم دارند از عدسی واگرا ساخته شده است زیرا عدسی واگرا پرتوهای نور را از هم دور می کند. ولی در عدسی همگرا برعکس این اتفاق می افند، یعنی پرتوهای نور بعد از عبور از عدسی همگرا به هم نزدیک و در یک نقطه جمع می شوند.