Ampliação objetiva em sistemas ópticos Infinity

por **ProfAntonio** Qua Jun 19, 2019 1:47 am

Os sistemas ópticos de microscopia com correção infinita são projetados para permitir a inserção de dispositivos auxiliares, como iluminadores verticais e tubos intermediários, no caminho óptico entre a objetiva e as oculares sem introduzir aberração esférica, exigindo correções de foco ou criando outros problemas de imagem.
Em um sistema óptico finito, a luz que passa pelo objetivo converge no plano da imagem para produzir uma imagem. A situação é bem diferente para sistemas ópticos com correção infinita onde o objetivo produz um fluxo de ondas paralelas de luz refletidas no infinito, que são focalizadas no plano intermediário da imagem pela lente do tubo. Este tutorial explora como as mudanças na lente do tubo e na distância focal objetiva afetam o poder de ampliação da objetiva em microscópios corrigidos para infinito.

O tutorial inicializa com os principais componentes do trem óptico (condensador, corpo de prova, objetiva, lente do tubo e ocular) de um microscópio virtual corrigido por infinito que aparece na janela. Um feixe de luz semi-coerente gerado pela fonte passa através do condensador e é focalizado no plano da amostra, sendo posteriormente coletado pela objetiva. O fluxo paralelo de raios de luz que saem da objetiva é focalizado pela lente do tubo no plano intermediário da imagem posicionado no diafragma fixo da ocular. A distância entre a lente do tubo e o diafragma da ocular fixa é ajustável dentro de uma faixa de 160 e 200 milímetros usando o controle deslizante de Distância Focal de Referência (L) (equivalente ao comprimento do tuboem microscópios mais antigos). Além disso, a distância focal objetiva pode variar de 2 a 40 milímetros, traduzindo o controle deslizante da Distância Focal Objetiva (F) . Como esses controles deslizantes são traduzidos, os componentes individuais do microscópio virtual são reajustados para novas posições.

Para operar o tutorial, use os controles deslizantes de Distância Focal de Referência e Comprimento Focal Objetivo para alterar as especificações do sistema ótico infinito virtual. A ampliação objetiva ( M ) é calculada dividindo-se a distância focal de referência ( L ) da lente do tubo pela distância focal objetiva ( F). Como os parâmetros críticos de distância focal do microscópio são variados, esse cálculo é realizado automaticamente e o resultado é continuamente atualizado e exibido no espaço à direita do desenho objetivo na janela do tutorial. Por exemplo, uma distância focal de referência de 180 milímetros e uma distância focal objetiva de 18 milímetros produzem uma ampliação de 10x. A distância objetiva de trabalho também é apresentada graficamente e atualizada à medida que as distâncias focais do microscópio são ajustadas.

Como listado anteriormente, os componentes ópticos básicos de um sistema infinito são o objetivo, a lente do tubo e as oculares. A amostra está localizada no plano focal frontal da objetiva, que reúne a luz transmitida ou refletida da porção central da amostra e produz um feixe paralelo de raios projetados ao longo do eixo óptico do microscópio em direção à lente do tubo. Uma parte da luz que atinge o objetivo emana da periferia da amostra e entra no sistema óptico em ângulos oblíquos, avançando diagonalmente (mas ainda em feixes paralelos) em direção à lente do tubo. Toda a luz reunida pela lente do tubo é então focalizada no plano intermediário da imagem, e subseqüentemente ampliada pela ocular.

Num sistema óptico finito de comprimento de tubo fixo, a luz que passa através da objetiva é direcionada para o plano de imagem intermediário (localizado no plano focal frontal da ocular) e converge nesse ponto, sofrendo interferência construtiva e destrutiva para produzir uma imagem. A situação é bem diferente para sistemas ópticos corrigidos para infinito onde o objetivo produz um fluxo de ondas paralelas de luz refletidas no infinito (geralmente chamado de espaço infinito).e rotulados na janela do tutorial), que são focalizados no plano de imagem intermediário pela lente do tubo. Deve-se notar que os objetivos projetados para microscópios corrigidos para infinito geralmente não são intercambiáveis com aqueles destinados a um microscópio de comprimento de tubo óptico finito (160 ou 170 milímetros) e vice-versa. As lentes Infinity sofrem de aberração esférica aprimorada quando usadas em um sistema de microscópio finito devido à falta de uma lente de tubo. Em algumas circunstâncias, é possível, no entanto, utilizar objetivos finitos em microscópios corrigidos para infinito, mas com algumas desvantagens. A abertura numérica de objetivos finitos é comprometida quando eles são usados com sistemas infinitos, o que leva a resolução reduzida. Além disso, a parfocalidade é perdida entre os objetivos finitos e infinitos quando usados no mesmo sistema.

O comprimento do tubo em microscópios corrigidos para infinito é referido como a distância focal de referência e varia entre 160 e 200 milímetros, dependendo do fabricante. A correção da aberração óptica em sistemas infinitos é realizada através da lente do tubo ou do (s) objetivo (s). A aberração cromática lateral residual em objetivas de infinito pode ser facilmente compensada pelo projeto cuidadoso da lente do tubo, mas alguns fabricantes optam por corrigir aberrações esféricas e cromáticas na objetiva em si. Isso é possível devido ao desenvolvimento de novas fórmulas de vidro proprietárias que possuem dispersões extremamente baixas. Outros fabricantes utilizam uma combinação de correções tanto na lente quanto nos objetivos do tubo.