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尼康显微镜标本的光学路径长度变化

2014-11-23  发布者:admin 

相差显微镜解释为波动的光强度,这是很容易观察到的变化在通过尼康显微镜的对比度在样品光路长度的差异。此交互式教程探索对表观总光路长度的折射率和厚度的变化的影响,并说明了两个试样如何能有这些变量的不同组合,但仍显示相同的路径长度。

教程初始化与两个试样(由灰色框表示)出现在窗口中,每一个都具有相同的光路的长度,但具有的折射率和厚度的不同组合。双相干平面波前 (题为波在阶段)入射到试样的左侧面,并根据由所述滑块设置为它们穿过变量的相位被修改。在离开样品时,波前可在相当两个样品的光路长度大致相等,或异相,如果路径长度差超过一个多微米的十分之几。波前是蓝色的,当他们在阶段,但变成红色时移出的相位。此外,该试样被假定为通过空气,其具有1.00的教程的目的折射率包围。需要注意的是波前穿过样品的实际数目是夸大为了便于说明。

为了操作的教程,使用鼠标光标来翻译折射率试样厚度滑块的顶部和底部样品。当滑块值被改变,所产生的试样光路长度(它等于折射率乘以厚度)的变化。试样盒的灰度强度也降低(变暗)作为折射率增加。虽然大多数滑块值将导致穿过成为异相(和标题为标本的波浪吹出阶段)中,在滑块设置若干组合会产生相同的样本的光路长度,其中离开所述两个试样的波是同相的。访问者鼓励尝试各种滑块设置,并观察了广泛的折射率和厚度的值可以导致具有相等的光路长度的试样。另外,在相对 于实际试样尺寸的波前的尺寸被夸大了为了便于说明,在教程。

在试样和其周围的介质之间的光程差来说,与入射光波前横穿检体,但不穿过周围介质的所述部分,稍微延迟。在相差显微镜参数,试样中改变的光路长度中的作用(在效果的相对相移)波通过的是非常重要的。在经典光学,光路长度(OPL)通过一个对象或空间的折射率(n)和所述对象的厚度(t)或所描述的关系居间介质的产品:

光学路径长度(OPL)= n × t

当光从一种介质传递到另一种时,速度成比例地改变,以在两个介质之间的折射率差异。因此,当通过聚焦显微镜灯丝发射的相干光波通过具有一定厚度的相位标本和折射率(Ñ),该波被增加或在速度降低。如果试样的折射率大于周围介质的,所述波在通过检体并随后被阻滞在相对 相位它出现时,从检体减少速度。相反,当样品的折射率小于周围介质,该波是在离开试样高级同相的。在试样和周围介质之间的突发波前的位置的差被称为相移δ)和以弧度为定义为:

δ = 2πΔ/λ

在上面的公式中,术语Δ被称为光程差,这是类似的光路长度:

光程差(OPD)= Δ = (n2 - n1) × t

其中n(2)为试样和的折射率n(1)周围介质的是折射率。在正相位对比系统(其中所述非衍射光的波前由相位板中高级)时,如果样品具有更大的光路长度(较高的折射率)比周围介质,它被成像为暗物体上的中性灰色背景。当周围介质具有比试样的折射率高的情况是相反的。实际上,试样出现明亮的上一个暗的背景。

如上所证实,该光程差导致的两个项的乘积:试样的厚度,并且其折射率与周围介质的差异。在许多情况下,光程差可以是相当大的,即使在试样的厚度是小的。另一方面,光程差可以是零,甚至对大试样的厚度,当样品的折射率等于该周围介质。

对单个细胞在组织培养中,光程差是比较小的。单层培养的典型小区具有大约5微米的厚度和大约1.36的折射率。该小区由具有1.335的折射率,从而产生出含有0.125微米的光程差,或约四分之一波长的营养培养基包围。亚细胞结构产生更小的相位差。这些小光程差产生的强度的线性减少而增加的相移(该图像逐渐变暗生长)到一个点(取决于相位板配置),在这之后,检体的图像变成通过反转对比度亮。在相差显微镜,图像的强度不承担由检体的整个厚度和折射率范围所产生的光程差一个简单的线性关系。相反,强度是取决于各种因素,包括吸收在该相位板,相位提前或延迟的相位板的程度,而这种相移的相对符号。




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