Оптичні методи дослідження біооб'єктів

1. Поляризація світла

Видиме світло утворюють електромагнітні хвилі з довжиною від 400 до 700 нм_, які є поперечними, оскільки напрям коливання векторів напруженості електрично­го і магнітного полів перпендикулярні до швидкості поширення світла і один до одного.

Розрізняють світло природне і поляризоване.

Світло, у якого вектор напруженості електричного поля змінює свою орієн­тацію у просторі, називається природним. Це зумовлено тим, що ми одночасно спостерігаємо випромінювання величезної кількості атомів. Джерелами світла є Сонце, лампи розжарення, випромінювання нагрітих тіл тощо. Світло, у якого век­тор напруженості електричного поля не змінює своєї орієнтації у просторі, нази­вають поляризованим

Площину, що проходить через вектор напруженості електричного поля Е і вектор швидкості світла називають площиною поляризації. Світло може поляризу­ватися при відбиванні, заломленні і розсіюванні. Око людини не відрізняє поляризо­ваного світла від природного, тому для дослідження поляризації світла використо­вують поляризаційні прилади - поляриметри.

До природних кристалів, що поляризують світло, належить турмалін. Природ­ний промінь, проходячи через пластинку турмаліну (рис. 3.4) вирізану паралельно оптичній осі 0'0' кристалу, що являє собою напрямок, відносно якого атоми (чи іони) кристалічної решітки розташовані симетрично (в деяких кристалах таких напрямків може бути два) повністю поляризується. Якщо за пластинкою 1 розта­шована інша пластинка турмаліну 2_, яка орієнтована так, що її оптична вісь пер­пендикулярна оптичній осі пластинки 1, то через другу пластинку промінь не пройде, оскільки коливання вектора напруженості електричного поля Е будуть пер­пендикулярні до головної площини пластинки 2, тобто до площини, що містить оп­тичну вісь і промінь.

 

Рисунок 3.4

Якщо ж оптичні осі пластинок 1 і 2 складуть кут а, відмінний від 90°, то світло (промінь) проходитиме через пластинку 2. Проте, як видно з рис. 3.8, амплі­туда світлових коливань Е, що пройшли через пластинку 2, буде меншою від амп­літуди світлових коливань, що падають на пластинку Е_о:

Е = Е₀ (7.4)

Оскільки інтенсивність світла пропорційна квадрату амплітуди світлових ко­ливань, то

І = І₀ , (7.5)

де І_{0 –} інтенсивність світла, що падає на пластинку 2,

І – інтенсивність світла, що проходить через пластинку.

Співвідношення (7.5) називають законом Малюса.

Рисунок 3.5

Пластинка 1, що поляризує природне світло, називається поляризатором, а пластинка 2, за допомогою якої змінюється інтенсивність поляризованого світла -аналізатором. Прилад, що складається з поляризатора і аналізатора, називають поляриметром.

При проходженні поляризованого світла через певні середовища площина ко­ливань вектора повертається на деякий кут . Це явище називається явищем повороту площини поляризації і обумовлене структурою речовини, будовою моле­кул. Речовини, що здатні повертати площину поляризації, називаються оптично-активними речовинами. Розрізняють праве і ліве обертання площини поляризації. Напрям обертання визначають по відношенню до спостерігача, який дивиться на­зустріч променю. Якщо обертання площини поляризації відбувається за напрям­ком (проти) годинникової стрілки, то обертання називається правим (лівим), а сама речовина – право обертаючою (лівообертаючою).

Величина кута повороту площини поляризації пропорційна довжині ходу променя у речовині, а для розчину залежить ще й від концентрації оптично-актив­ної речовини у розчині, а також від роду речовини і довжини хвилі світла. Ця за­лежність виражається формулою:

= ІС (7.6)

Де –кут повороту площини поляризації, І-довжина ходу променя у розчині, С - концентрація речовини у розчині, - називається питомим обертанням і ха­рактеризує кут повороту площини поляризації світла певної довжини хвилі на оди­ницю відстані, пройденій світлом у даному розчині. Питоме обертання чисельно рівне куту повороту площини поляризації шаром розчину одиничної товщини, що містить 1 г речовини на 100 см³ розчину.

Величина залежить від роду розчиненої речовини, від вибору розчинника і обернено пропорційна квадрату довжини хвилі (закон Біо):

= (7.7)

Ця залежність використовується для дослідження структури білків та нуклеї­нових кислот, оскільки, значна кількість біомолекул містить оптично активні цент­ри. Прилади для дослідження вказаної залежності називаються спектрополяри-метрами. Для визначення кута повороту площини поляризації використовують по­ляриметри. Конструкція найпростішого поляриметра зображена на рис. 3.6.

Найпростіший поляриметр складається із двох призм Ніколя. Через одну з них пропускають монохроматичне світло і спостерігають його через другу призму (аналізатор). При обертанні аналізатора навколо променя, як осі, яскравість світла буде змінюватися: буде найбільшою, якщо головні площини призм Ніколя паралельні, і найменшою (поле зору темне), якщо вони будуть перпендикулярні.

 

Рисунок 6.5

Якщо при цьому між призмами Ніколя розмістити оптично активний розчин, то яскравість поля зменшиться, оскільки площина поляризації променя повернеть­ся на певний кут. Щоб отримати поле зору такої ж яскравості, аналізатор необхід­но повернути у протилежному напрямку на той самий кут.

Вимірявши на досліді кут обертання площини поляризації ф, за відомими α і d формули визначають концентрацію розчиненої речовини. Мето вимірювання концентрації оптично активних речовин у розчині називається поляриметрією, а прилади, що застосовують для цього, — поляриметрами. Най частіше їх використовують для визначення концентрації цукру в розчинах, зокрема вмісту цукру в сечі хворих. І тому за поляриметрами закріпилася назв сахариметрів (від рос. сахар — цукор), а сам метод вимірювання називають сахариметрією.

Явище поляризації світла використовують у гістології для дослідження властивостей і внутрішньої структури тканин, яким при­таманна оптична анізотропія. Оптична анізотропія виявлена в м'язо­вих, нервових, кісткових та колагенових (сполучнотканинних) волок­нах. Анізотропними також є й міцели в м'якушевій оболонці нейро­фібрил. Дослідження в поляризованому світлі виконують за допомогою поляризаційного мікроскопа. Це звичайний біологічний мікроскоп, в оптичну систему якого вмонтовані поляризатор і аналізатор. Поля­ризатор розміщений перед конденсором, а аналізатор — між об'єкти­вом і окуляром. Таким чином, досліджуваний зразок освітлюють по­ляризованим світлом і розглядають крізь аналізатор.

У разі освітлення тканин поляризованим світлом з анізотропною структурою частина волокон затримує поляризоване світло й зали­шається затемнена, а крізь інші волокна поляризоване світло прохо­дить вільно, й вони спостерігаються в полі зору мікроскопа. Таким способом зручно досліджувати структуру анізотропнихволокон, не препаруючи досліджуваних зразків. У живих організмах вони настільки щільно переплетені між собою, що їх препарування часто просто неможливе. Застосування поляризованого світла до деякої міри усуває ці труднощі.

Поглинання світла.

Світлова хвиля, проходячи через речовину, поступово затухає. Цей процес супроводжується поглинанням енергії. Чим більше атомів і молекул зустрінеться на шляху світлового потоку, тим більше світло буде поглинатися. Певна частина енергії хвилі переходить в інші види енергії. Відбувається підвищення інтенсив­ності теплового руху атомів і молекул (тепловий ефект), а також процеси іонізації і збудження атомів, фотохімічні реакції тощо.

Перехід енергії світлової хвилі у інші види внутрішньої енергії речовини нази­вають поглинанням світла.

Поглинання світла відбувається за законами Бугера:

= (7.8)

Закон Бугера показує, що інтенсивність світла при проходженні через середовище зменшується зі збільшенням товщини шару речовини за законом експоненти. З (7.8) випливає і інше формулювання за­кону Бугера: в шарах однорідного середовища однакової товщини поглинається одна і та ж частина енергії.

Фізичний зміст монохроматичного показника поглинання такий: він чисельно до­рівнює оберненій товщині шару , в якому інтенсивність енергії зменшується в е разів.

Бер встановив, що для забарвлених прозорих розчинів монохроматичний по­казник поглинання пропорційний концентрації речовини, тобто:

= (7.9)

де - показник поглинання світла; с - концентрація.

Підставивши (7.9) у (7.8), отримаємо закон Бугера-Бера:

= (7.10)

Відношення = rназивають коефіцієнтом пропускання чи прозорістю роз­чину, а величину D= lg = -lgr - оптичною густиною. Оптична густина, рівна 1, відповідає пропусканню 0,1 чи 10 %. Оптичній густині D = 2 відповідає 1 % пропускання.

Враховуючи, що 1n х = 2,3lg х, з (7.10) отримуємо

D = = (7.11)

де = .

Оптична густина розчину пропорційна концентрації речовини в розчині і тов­щині шару, в якому відбувається поглинання.

На законі Бугера-Бера ґрунтується один з методів визначення концентрації речовини в забарвлених розчинах.

Якщо два розчини однієї речовини з концентраціями с₁ і с₂ товщинами шарів відповідно d₁ d₂ поглинають світло однаково, то їхні оптичні густини рівні (D₁=D₂).

З формули (7.10) випливає, що

c₁d₁ =c₂d₂ (7/12)

На цьому співвідношенні грунтується концентраційна колориметрія. Для виз­начення концентрації розчину використовують фотоелектрон-колориметр, у якому один фотоелемент освітлюють променями, що пройшли через розчин, а інший -променями, які пройшли через розчинник, і за різницею двох фотострумів визнача­ють концентрацію розчину.

Залежність оптичної густини від довжини хвилі називають спектром погли­нання. Графік цієї залежності являє собою криву з максимумами в певних інтерва­лах довжин хвиль, у яких відбувається сильне поглинання. У білків максимум по­глинання припадає на довжину хвилі 280 нм, у нуклеїнових кислот - 260 нм, хло­рофіл А має два максимуми поглинання в інтервалах 400-440 нм і 600-630 нм, тобто майже у всьому діапазоні видимого світла, крім зеленого. Тому листя рос­лин має зелене забарвлення.

Пристрій, призначений для реєстрації спектрів поглинання, називається спект­рофотометром.

Фізичні явища, що супроводжуються поглинанням світла: безвипромінювальний перехід, фотохімічна реакція, обумовлена збудженням молекули фотонами.

Люмінесценція - перехід електронів в основний стан в молекулі з випроміню­ванням фотона (фотонів).

3.Інтерференція світла

Явище інтерференції полягає в накладанні когерентних хвиль, в результаті якого утворюється стійка картина підсилення або ослаблення результуючих коливань.

Інтерференцію світла використовують в спеціальних приладах – інтерферометрах для визначення з високою ступінню точності довжин хвиль, показників заломлення речовин, визначення якості оптичних поверхонь, концентрації сухих речовин та товщини прозорих мікроб єктів.

4.Дифракція світла

Явище дифракції полягає у відхиленні світла від прямолінійного розповсюдження при зустрічі з перешкодами, розміри яких сумірні з довжиною світлових хвиль. Дифракцію можна спостерігати за допомогою дифракційної решітки. Вона являє собою скляну або відполіровану пластинку, на яку наносять паралельні штрихи, непрозорі для світла. За допомогою формули дифракційної решітки

= (7.13)

де - період дифракційної решітки,

к –порядок дифракційного спектра,

- довжина хвилі,

- кут. Під яким спостерігається дифракційний спектр.

Формула (7.13) може бути використана не тільки для визначення довжини хвилі, але і для розв'язання оберненої задачі – знаходження періоду дифракційної решітки по відомій довжині хвилі. Таким чином можна виміряти параметри кристалічної решітки за допомогою дифракції рентгенівських променів (рентгеноструктурний аналіз). На рис 3.8 показані рентгенограми білків. Цим методом Дж.Уотсон і Ф.Крик встановили структуру ДНК.

Рис 3.7 рис 19.22 Ремизов

Голографія –метод запису хвильового поля, основою якого є інтерференція та дифракція хвиль.

Медико-біологічне застосування голографії:

1) Інтроскопія – візуальне спостереження об'єктів, явищ та процесів в оптично прозорих тілах і середовищах,

2) Голографічний мікроскоп.

 

 

Лінзи

Прозоре тіло, обмежене двома сферичними поверхнями, одна з яких може бути плоскою, називається лінзою. У збиральних лінзах, на відміну від розсіювальних, товщина лінзи посередині більша, ніж біля країв.

Точка О (рис. 3.8), що знаходиться посередині лінзи, називається оптичним центром лінзи. Пряму лінію, що проходить через центри кривизни обох поверхонь лінзи, називають головною оптичною віссю лінзи, будь-яку іншу лінію, що прохо­дить через оптичний центр лінзи - побічною віссю.

Промені, які йдуть паралельно головній оптичній осі лінзи, після її проходжен­ня збираються в одній точці (на оптичній осі), яка називається фокусом лінзи. У випадку розсіювальної лінзи в одній точці (на оптичній осі) перетинаються лінії, які є продовженням заломлених променів; цю точку називають уявним фокусом. Відстань між фокусом лінзи і її оптичним центром називається фокусною відстан­ню. Площина, що проходить через фокус лінзи і перпендикулярна головній оптичній осі, називається фокальною площиною. Величина, обернена фокусній відстані, називається оптичною силою лінзи: D= . Оптична сила лінзи вимірюється в діоптріях. Діоптрія дорівнює оптичній силі лінзи з фокусною відстанню в один метр.

В

 

 

Рисунок 3.8

Для побудови зображення потрібно скористатися щонайменше двома з трьох променів (рис 3.8).

1. Промінь 1, паралельний оптичній осі; після заломлення він проходить через фокус.

2. Промінь 2, що проходить через центр лінзи; цей промінь не змінює свого напрямку.

3. Фокальний промінь 3; після заломлення в лінзі він паралельний оптичній осі.
На рис. 3.9 показано хід променів після проходження розсіювальної лінзи.

Рисунок 3.9

1. З подібності трикутників FOC FA B', а також А'В'О', враховуючи, що АИ=ОС, випливає = ; = , звідки Fd +fF =df. Розділтвши цю рівність на dfF, отримуємо формулу лінзи:

+ = (7.15)

де d – відстань від предмета до лінзи, f – відстань від лінзи до зображення.

Для розсіювальної лінзи значення фокусної відстані Fв розрахунках треба брати із знаком "мінус" і, оскільки отримаємо уявне зображення предмета, відстань до зображення завжди береться із знаком "мінус".

Фокусна відстань лінзи залежить від радіусів її кривизни та відносного показ­ника заломлення. У випадку тонких лінз

= (n-1) (+) (7.16)

 

де R ₂ - радіуси кривизни поверхонь лінзи, п - показник заломлення мате­ріалу. Відзначимо, що радіуси кривизни випуклих поверхонь вважаємо додатними, а радіуси кривизни увігнутих поверхонь - від'ємними.

Біофізика зору

Око являє собою центровану оптичну систему, яка складається з де­кількох заломлювальних середовищ, кожне з яких заломлює світлові промені так само, як і тонка збиральна лінза. Розглянемо їхні оптичні властивості.

Рогівка має форму опукло-вгнутої лінзи товщиною 1 мм, радіу­сом кривизни 7—8 мм і показником заломлення п = 1,38. Кришталик — це "жива" двоопукла лінза, яка має різні радіуси кривизни. Радіус кривизни його передньої поверхні дорівнює 10 мм, а задньої ≈ 6 мм, показник заломлення кришталика п = 1,44.

Між рогівкою й кришталиком міститься передня камера ока, яка заповнена прозорою для світла рідиною. Позаду кришталика розташоване склоподібне тіло — прозора драглиста маса, яка заповнює всю решту порожнини очного яблука. Рідина передньої камери ока і склисте тіло за своїми оптичними властивостями близькі до води: показники заломлення в них однакові.

Судинна оболонка очного яблука в передній частині ока переходить у рай­дужну оболонку (у різних людей вона має різну пігментацію). У центрі райдуж­ної оболонки є круглий отвір — зіниця, яка виконує роль апертурної діафрагми. Діаметр зіниці змінюється від 2 до 8 мм залежно від світлового потоку, що падає на сітківку ока.

Рогівка, рідина передньої камери ока, кришталик і склисте тіло утворюють центровану оптичну систему. її головна оп­тична вісь проходить через вершину (геометричний центр) рогівки й оптичний центр кришталика.

Чітке та яскраве зображення предметів на сітківці ока виникає лише в разі дотримання трьох умов, які називають умовами нормального зору:

1. зображення різновіддалених предметів завжди повинно бути на сітківці ока;

2. кут зору повинен бути не меншим від 1' (однієї кутової мінути);

3. розглядуваний предмет повинен бути оптимально освітлений.

Якщо оптична система ока створює зображення предмета трохи далі або ближче від сітківки, то воно "розпливається" перед очима і стає нечітким. При побудові зображень, створюваних лінзою, ми бачили, що коли змінюється відстань а від предмета до оптичного центра лінзи, то при цьому змінюється й відстань від її оптичного центра до зображення. На цьому принципі побудований орган зору в риб: у них кришталик за допомогою м'язів переміщується між передньою й зад­ньою стінками ока.

Це усереднені параметри для нормального ока.

 

 

 

Рисунок 3.10

У людини при зміні відстані а до розглядуваного предмета відстань b від оптичного центра ока до сітківки (глибина очного яблука) залишається сталою, а змінюється оптична сила ока. Коли ми розглядаємо близько розташовані предме­ти, кришталик стає більш випуклим, радіуси кривизни його поверхонь зменшу­ються, тоді, згідно з формулою, його оптична сила збільшується. І навпаки, коли ми розглядаємо віддалені предмети, кришталик стає більш плоским, радіуси кривизни його поверхонь збільшуються, а оптична сила ока зменшується доти, поки зображення предметів, які ми розглядаємо, не опиняться на сітківці ока. Це досягається за рахунок рефлекторного напруження м'язів, які утримують криш­талик усередині очного яблука. Здатність оптичної системи ока створювати на сітківці різке зображення різновіддалених предметів називається акомодацією ока.

За відсутності м'язового зусилля око звичайно акомодоване на нескінченність. Із наближенням предмета акомодація ока поступово збільшується, поки не до­сягне деякого оптимального значення, при якому м'яз, який регулює акомодацію ока, досягає найбільш вигідного енергетичного стану. Відстань до предмета при оптимальній акомодації ока називається відстанню найкращого зору. Для нормаль­ного ока відстань найкращого зору L = 25 см. Запам'ятайте цей важливий пара­метр оптичної системи ока.

Оптична система ока може мати ряд недоліків: астигматизм, короткозорість, далекозорість.

Астигматизм є наслідком неоднакового заломлення променів у вертикальній і горизонтальній площинах рогівки і кришталика. Якщо різниця оптичних сил у відпо­відних площинах перевищує 0,5 дптр, то астигматизм коректується лінзами. Най­простіша така лінза має одну поверхню циліндричну, іншу - сферичну. У нормаль­ному оці при відсутності акомодації зображення предметів формуються на сітківці.

 

а б

Рисунок 3.11

При короткозорості (міопії) промені, які попадають в око, формують зобра­ження перед сітківкою (рис. 3.11 а). Цей недолік зору корегується розсіювальними (увігнутими) лінзами з оптичною силою D<0 (рис.3.11 б).

При далекозорості зображення лежить поза сітківкою (рис. 3.12 а). Для ко­рекції далекозорого ока застосовують лінзи з оптичною силою D> 0 (рис. 3.12 б).

Може статися так, що в сітківці ока послаблюється чи зовсім випадає сприй­няття одного з основних кольорів, тоді людина перестає розрізняти кольори. Такий недолік ока називається дальтонізмом і тому дальтоніків не допускають до водін­ня транспортом.

Світло, що потрапило в око, фокусується за кришталиком на шар світлочутли­вих клітин сітківки-паличок і колбочок. Палички, їх близько 125-130 млн, знадяться на всій поверхні сітківки і є рецепторами чорно-

білого зору, а колбочки, число яких сягає 6-7 млн, в основному

зосереджені у центральній частині сітківки, в ділянці центральної ямки, і

 

 

Рисунок 3.12

реагують на забарвлення предметів.

Чутливість паличок, довжина і діаметр яких відповідно рівні 2 і 60 нм, значно вища, ніж у колбочок, що мають довжину і діаметр відповідно 2 і 10 нм. Палички реагують на світло при освітленості Е 10^-6 Лк, а колбочки - лише при Е > 10^-2 Лк. Тому у сутінках навколишній світ сприймається чорно-білим.

Вважають, що для того, щоб спалах точкового червоного джерела світла був сприйнятий оком, молекули сітківки повинні поглинати від 5 до 10 фотонів світла.

Палички і колбочки містять світлочутливі пігменти іодопсин та родопсин, у яких при поглинанні світла виникають і розвиваються фотохімічні реакції, які обу­мовлюють подальшу передачу інформації у мозок.

Зоровий пігмент паличок родопсин (білковий комплекс червоного забарвлен­ня) (рис. 3.13) вмонтований у зовнішні сегменти паличок, які містять стопку пла­ваючих у цитоплазмі органел - світлочутливих дисків.

ретиналь

Рисунок 3.13

Кожен диск завтовшки 20 нм складається з бішаровихліпідних мембран із молекулами білків, які їх пронизують. Світло з різною довжиною хвиль послаблюється неоднаково при проходженні через стопку дисків кожної палички і колбочки.

, %

100

80

60

40

20 -

510 550 , нм

Рисунок 3.14

Із видимої частини спектра електромагнітних хвиль (3 80-760 нм) око найчутливіше до зеленого світла ( = 555нм).

На рис. 3.14 показані криві чутливості ока до денного А та сутінкового В світла

Оптична мікроскопія

Призначення лупи полягає в тому, щоб на відстані найкращого зору (для нор­мального ока вона рівна 25 см) розглядати предмет під більшим кутом зору (рис. 3.15). Предмет АВ знаходиться на відстані найкращого зору і видний під кутом . У положенні А₁В₁предмет бачимо під кутом , проте він знаходиться близь­ко до ока. Лупа віддаляє А зображення предмета на О відстань найкращого зору (положення А'В'). Проте тепер

В ₁В предмет спостерігаємо під кутом зору ', ( і, отже, чіткіше можна розглянути його деталі. Збільшення, яке дає лупа, оцінюємо відношенням , де D - відстань найкращого зору, F – фокусна відстань лінзи.

Рисунок 3.15

Рисунок 3.15

 

Мікроскоп служить для значного збільшення малих об'єктів. Його оптична система (рис. 3.16) в найпростішому випадку складається з короткофокусної збиральної лінзи (об'єктива) О₁ з фокусною відстанню ^Fоб, і довгофокусної збираль­ної лінзи (окуляра) 0₂ з фокусною відстанню F _ок. Оптичні осі окуляра і об'єктива співпадають.

 

 

Рисунок 3.16

Призначення об'єктива - давати збільшене дійсне зображення об'єкта. Про­те збільшення, яке дає об'єктив, недостатнє, тому зображення F _ов розглядається через окуляр, який дає уявне зображення. Окуляр є лупою. Збільшення об'єктива К_об,. і окуляра К_ок визначаються за формулами:

K_об =; К_ок =, де L – відстань між найближчими фокусами окуляра

і об'єктива, - відстань найкращого зору. Загальне збільшення мікроскопа К до­рівнює добутку збільшень об'єктива і окуляра:

К_об = К_об К_ок = (7.17)

Практично збільшення оптичного мікроскопа не перевищує 2500-3000. Це зу­мовлено дифракційними явищами.

Явище дифракції світла приводить до того, що, якщо дві точки досліджувано­го об'єкта знаходяться дуже близько одна від одної, то в мікроскоп побачити їх роздільно неможливо: їх зображення зіллються. Властивість оптичної системи давати роздільне зображення дрібних деталей предмета, який розглядається в мікроскоп, називається роздільною здатністю мікроскопа. Роздільна здатність ха­рактеризується роздільною відстанню г, під якою розуміють найменшу відстань між двома точками предмета, при якому їх зображення видно роздільно. Чим мен­ша ця відстань, тим вища роздільна здатність мікроскопа.

Згідно із теорією Аббе, гранична роздільна відстань визначається за формулою:

Z = (7.18)

де - довжина хвилі світла, яким освітлюється препарат, п — показник за­ломлення середовища між препаратом і об'єктивом мікроскопа, - апертурний кут об'єктива мікроскопа - кут між оптичною віссю об'єктива і променем, який проведений із центру предмета, який розглядають, до краю отвору об'єктива (рис. 3.19).

Величину А = nsin називають числовою апертурою об'єктива. Відзначи­мо, що наведений вираз справедливий при освітленні препарату пучком світла, що сходиться. При освітленні паралельним пучком величина z є більшою вдвічі.

Знаючи величину А можна правильно підібрати об'єктив, який дозволив би розрізняти об'єкти потрібного розміру, наприклад при проведенні біологічних дос­ліджень (вивчення мікробів).

З формули (7.18) видно шляхи збільшення роздільної здатності мікроскопа:

а) збільшення величини апертурного кута - в сучасних короткофокусних об'єктивах цей кут рівний майже 90°;

б) збільшення п - показника заломлення між об'єктивом і предметом, простір між ними може бути заповнений олією (наприклад, кедровою) з п = 1,5(такі системи­ називають імерсійними).

Таким чином, із формули (7.18) видно, що досяжна роздільна здатність мікро­скопа для 0,6мкм дорівнюватиме

z_min = = 0,2 мкм

Отже, в оптичний мікроскоп можна розрізняти деталі, взаємно віддалені не менш ніж на 0,2 мкм.

При роботі з мікроскопом суттєве значення має поняття його корисного збільшення, яке зв'язане як з величиною роздільної відстані об'єктива мікроскопа, так і з роздільною здатністю ока спостерігача, яка також обмежена. На відстані найкращого зору око людини може розрізняти роздільно дві точки, якщо відстань між ними не менше 0,1 мм. Це і є роздільною відстанню неозброєного ока.