2) уменьшение фокусного расстояния
3) увеличение фокусного расстояния
4) повышение яркости
Иммерсионное масло помещают между покровным стеклом и фронтальной линзой объектива, предназначенного для работы с иммерсией. Его показатель преломления составляет примерно 1,515 и близок к показателю преломления стекла. Поэтому резко уменьшается различие оптических плотностей на границе стекло — среда , снижаются преломление и рассеивание световых лучей, а большее их количество попадает в объектив.
Именно предотвращение потерь света при прохождении границы раздела является непосредственным назначением иммерсионного масла. Оптический эффект описывается числовой апертурой объектива: NA = n · sin α, где n — показатель преломления среды. Увеличение n повышает числовую апертуру, улучшает разрешающую способность и может увеличивать яркость изображения, однако повышение яркости является следствием улучшения светосбора, а не самостоятельной целью применения масла. Изменение фокусного расстояния не относится к основному механизму иммерсионной микроскопии.
Иммерсионная среда используется только с объективом, имеющим соответствующую маркировку, например Oil или Oel . Между покровным стеклом и объективом не должно оставаться пузырьков воздуха, поскольку воздушная прослойка вновь создаёт значительную разницу показателей преломления и ухудшает качество изображения.
| Среда между покровным стеклом и объективом | Примерный показатель преломления | Оптическая граница | Влияние на световой поток и изображение | Типичное применение |
|---|---|---|---|---|
| Воздух | 1,00 | Большое различие со стеклом | Выраженное преломление и потери части лучей; меньшая числовая апертура | Сухие объективы |
| Вода | 1,33 | Различие со стеклом уменьшено | Светосбор и разрешение выше, чем при воздушной прослойке | Водная иммерсия, преимущественно в специальных системах |
| Иммерсионное масло | Около 1,515 | Показатель близок к показателю стекла | Минимизация преломления и рассеивания; высокая числовая апертура и разрешающая способность | Масляно-иммерсионные объективы, обычно ×90 или ×100 |
| Числовая апертура | Зависит от n и угла приёма лучей | Определяет способность объектива собирать свет | При увеличении апертуры повышаются светосила и детализация мелких структур | Оценка оптических характеристик объектива |
| Разрешающая способность | Зависит от длины волны и NA | Определяет минимальное расстояние между различимыми объектами | Приближённо описывается зависимостью d ≈ 0,61 λ/NA; увеличение NA уменьшает d | Микроскопия бактерий, клеточных структур и мелких включений |
| Воздушный пузырёк при использовании масла | Около 1,00 | Локальная граница стекло — воздух | Появляются артефакты, неоднородность освещения и снижение резкости | Признак неправильного нанесения иммерсионной среды |
Таким образом, правильный ответ связан с согласованием показателей преломления стекла и иммерсионной среды. Масло уменьшает отклонение световых лучей и обеспечивает их эффективное поступление в объектив. Для сохранения оптических характеристик после работы масло удаляют с фронтальной линзы специальным средством, не повреждающим покрытие.