Увеличение микроскопа: как его посчитать и сколько нужно на самом деле

Коротко. Увеличение микроскопа — произведение двух чисел: того, что написано на окуляре, и того, что на объективе. В школьном микроскопе чаще всего три объектива — на 4, 10 и 40 крат, а с обычным окуляром это 40, 100 и 400×. Полезный предел светового микроскопа — около 1000–1250×. «2000×» на упаковке игрушечного набора означает лишь крупную мутную картинку.

Как посчитать увеличение

Свет от препарата проходит через две ступени. Объектив — нижняя линза над препаратом — строит увеличенное изображение. Окуляр — линза, в которую мы смотрим, — увеличивает это изображение ещё раз. Поэтому увеличения перемножаются:

Общее увеличение = увеличение окуляра × увеличение объектива.

Где искать цифры:

• на окуляре — сверху или сбоку: «10×», «WF10×», «16×»;
• на объективе — на корпусе крупно: «4», «10», «40», «100».

Примеры:

• окуляр 10× и объектив 4× — 40×;
• окуляр 10× и объектив 10× — 100×;
• окуляр 10× и объектив 40× — 400×;
• окуляр 16× и объектив 40× — 640×.

Если между окуляром и объективом стоит насадка со своим коэффициентом (у некоторых бинокулярных головок он написан на корпусе, например «1,5×»), умножьте и на него.

Цветное кольцо на объективе

У большинства производителей увеличение объектива закодировано цветом кольца:

У иммерсионных объективов есть второе, нижнее кольцо — для масла оно чёрное. Кроме увеличения, на объективе пишут числовую апертуру: например, «40/0,65». Апертура — способность объектива различать мелкие детали, и о ней ниже.

Малое и большое увеличение

Малое увеличение даёт объектив 4× или 10× — в сумме 40–100×. Поле зрения большое, видно весь срез или каплю целиком. Здесь сначала находят нужное место препарата и фокусируются.

Большое увеличение — это объектив 40×, в сумме около 400×. Различимы отдельные клетки — ядро, оболочка, хлоропласты. Поле зрения маленькое, а резкость очень чувствительная.

Как перевести микроскоп на большое увеличение

1. Найдите объект на малом увеличении и наведите резкость.
2. Сдвиньте препарат так, чтобы нужная деталь оказалась точно в центре поля.
3. Поверните револьверную головку до щелчка на объектив 40×.
4. Подстройте резкость только микрометрическим винтом — маленьким. Большой (макрометрический) винт на большом увеличении легко опускает объектив на стекло и разбивает препарат.
5. Добавьте света: на большом увеличении изображение темнее.

Где предел полезного увеличения

Увеличивать можно сколько угодно, но новые детали появляются только до определённого предела. Его задаёт объектив, а точнее его числовая апертура — число на корпусе после косой черты. У обычных объективов она от 0,10 до 1,25.

Правило, которое вывел ещё Эрнст Аббе: полезное увеличение — от 500 до 1000 апертур объектива.

• Объектив 40× с апертурой 0,65 — полезно от 325 до 650×. Окуляр 10× даёт с ним 400× — в пределах нормы.
• Иммерсионный 100× при апертуре 1,25 — до 1250×. Это и есть практический предел светового микроскопа.

Всё, что выше, — пустое увеличение: картинка растёт, а подробностей в ней не прибавляется. Отсюда «2000×» на коробках детских микроскопов: к объективу 40× дают окуляр 20×, иногда ещё и линзу-удвоитель. Картинка выходит крупной, тёмной и мутной. Как выбрать прибор без «пустых» цифр — в гиде «Микроскоп для школьника».

Предел у светового микроскопа физический: он не различает детали мельче 0,2–0,3 микрометра, сколько ни увеличивай. Это ограничение длины волны света, а не качества сборки.

Масляная иммерсия: зачем объективу 100× капля масла

Перед работой на покровное стекло наносят каплю иммерсионного масла и опускают в неё объектив 100×. У масла почти тот же показатель преломления, что у стекла. Лучи, которые на границе стекла и воздуха ушли бы в сторону, попадают в объектив, и его апертура становится больше единицы. Только так световой микроскоп выходит на 1000× полезного увеличения — например, чтобы рассмотреть бактерии.

Для дома и школы объектив 100× — лишний: работа с маслом требует навыка, а большинство препаратов из кухни и сада хорошо видно при 100–400×. Что посмотреть на этих увеличениях — в подборке «Препараты для микроскопа».

Увеличение цифрового микроскопа

У цифрового микроскопа нет окуляра: изображение идёт с камеры на экран. Поэтому увеличение зависит и от оптики, и от размера экрана: тот же кадр на большом мониторе выглядит крупнее, чем на маленьком.

Пример — школьный цифровой микроскоп Digital Blue QX7: три ступени увеличения, 10, 60 и 200×, переключаются поворотом колеса. Надписи «1000×» и «1600×» на USB-микроскопах описывают размер картинки на мониторе, оптика там скромнее. Как выбрать между цифровым микроскопом и камерой к обычному — в разборе «Цифровой микроскоп».

Лупа, световой, цифровой и электронный микроскоп

Электронный микроскоп видит мельче потому, что вместо света использует пучок электронов: их длина волны в сотни тысяч раз короче. Он различает детали около 0,1 нанометра, световой — примерно 200 нанометров.

Частые ошибки

• Сразу смотреть на большом увеличении. Объект не найти: поле зрения маленькое. Сначала — самый слабый объектив.
• Крутить большой винт на 40×. Объектив упирается в стекло. На большом увеличении — только маленький винт.
• Мало света. На большом увеличении откройте диафрагму шире и добавьте яркость подсветки.
• Толстый препарат. На 400× нужен тонкий слой: кожица лука, мазок, капля воды под покровным стеклом.

Памятка

1. Посмотрите цифры на окуляре и объективе — и перемножьте их.
2. Начинайте с малого увеличения, переходите на большое с объектом в центре.
3. На большом увеличении работайте только микрометрическим винтом.
4. Больше 1000–1250× световой микроскоп не покажет — не платите за «2000×» на коробке.