Zvětšení dalekohledů, hvězdářských teleskopů a mikroskopů

Autor: Miloš Motejl

K sepsání tohoto článku mne vedly velmi časté dotazy od zákazníků.

Než se dostanu ke zvětšení mikroskopů, dovolte trochu slov na úvod.

Lidé, kteří nemají s pozorovací optikou mnoho zkušeností, se domnívají, že čím větší zvětšení, tím více si pozorovaný objekt přiblíží a tím více detailů uvidí. Na to je často zaměřená reklama – pokud je to jen trochu možné, jsou údaje o zvětšení v co největších hodnotách.

S čím se setkáte při výběru:

Dalekohledy  - občas na stránkách různých e-shopů uvidíte dalekohledy  45x50, 38x60 nebo 36x42 aj.

Hvězdářské dalekohledy – často vidíte na reklamách a dárkových krabicích s atraktivním potiskem fotek galaxií, mlhovin, které byly navíc pořízeny úplně jiným teleskopem, než se nachází uvnitř krabic – zvětšení až 300x, 450x nebo 600x!

Mikroskopy – hlavně u dětských nebo školních mikroskopů se setkáte s hodnotami již v názvu mikroskopu – zvětšení 300x-1200x nebo 20x-1280x. 

Je pochopitelné, že každý by rád viděl na pozorovaném objektu co nejvíce detailů. Avšak tím, že objekt hodně přiblížím (neboli zvětším) není zaručeno, že rozpoznám více detailů.

Větší zvětšení neznamená lepší rozlišení. 

Dalekohledy mikroskopy - zobrazení - rozlišovací schopnost

Který z dalekohledůna obrázku byste si asi vybrali?

Na kvalitu zobrazení má vliv několik faktorů.

A/ Kvalita optiky přístroje.

Nečekejte, že levné dalekohledy nebo mikroskopy obsahují takovou optiku, která umožní získat ostrý, jasný a kontrastní obraz při velkých zvětšeních, která jsou mnohdy uváděná v parametrech přístroje. Toto je velmi častý omyl při výběru hvězdářských dalekohledů a mikroskopů, kdy zejména u dětských nebo levnějších přístrojů výrobce uvádí – teleskop zvětšuje až 300x, 450x nebo dokonce až 600x. U mikroskopů se zase velmi často uvádí zvětšení 300x- 1200x nebo 20x-1280x již v názvu přístroje.

Pokud potřebujete velké zvětšení, požadujte také kvalitu optiky, protože jinak, místo ostrého obrazu, uvidíte pouze rozmazané skvrny.  V tomto případě však také očekávejte vyšší cenu přístroje.

B/ Vnější faktory, které mají vliv na kvalitu obrazu.

U binokulárních a monokulárních dalekohledů se projevuje chvění rukou. Čím větší zvětšení, tím více se přenáší třes do obrazu. Když se přenese chvění rukou do obrazu, pak je obraz nestabilní, různě se pohybuje a byť máte velké zvětšení a velký obraz objektu v zorném poli, nebudete schopni v pohybujícím se obrazu rozeznat jemné detaily. Pro ustálení obrazu při velkém zvětšení se doporučuje použít stativ.

U hvězdářských dalekohledů se používá tzv. montáž se stativem, která dává dalekohledu stabilitu a při velkém zvětšení se obraz nechvěje. U hvězdářských dalekohledů je navíc velké zvětšení omezené kvalitou atmosféry. Pokud jsou v atmosféře velké teplotní turbulence, není možné dobře zaostřit obraz a je lépe použít menší zvětšení. To je časté například při pozorování v letních večerech, kdy z rozpálené země stoupá proud horkého vzduchu vzhůru nebo v zimě, pokud vynesete dalekohled z teplé místnosti do mrazu a nejsou vyrovnané teploty v tubusu a vzduchu venku.

U mikroskopů je většinou problém s chvěním vyřešený pevným stojanem a kratším tělem přístroje. Zde však významně vstupuje do hry další omezující faktor, kterým je fyzikální podstata šíření světla v různém optickém prostředí. U mikroskopů se dosahuje velkého zvětšení na malém průměru čoček a v krátkých ohniskových délkách. V mikroskopii velmi často pracujeme na hranici toho, co je ještě optika, v určité kvalitě, schopna rozlišit. Velkou roli zde hraje kvalita připraveného preparátu.      

Zvětšení mikroskopů

Rozlišení mikroskopuZvětšení mikroskopů určíte jako násobek zvětšení objektivu a zvětšení okuláru. Obě hodnoty jsou uváděné v názvech.

M(celkové) = M(objektivu) x M(okuláru)

Příklad:

Objektiv DIN achromat 40x/0,65 má zvětšení 40x

Okulár Din WF 10x má zvětšení 10x

Celkové zvětšení mikroskopu bude tedy  40x10= 400x

U mikroskopů se velmi často setkáte s nesmyslnými hodnotami zvětšení již v názvu výrobku. Hlavně je to běžné u levnějších mikroskopů pro děti a školáky, kdy se dozvíte, že mikroskop zvětšuje 300x-1200x, 20x-1280x aj. Tyto mikroskopy však nemají při velkém zvětšení ostrý obraz.

U mikroskopů je hlavním parametrem rozlišovací schopnost, která je velmi závislá na vlnové délce světla, tzv. numerické apertuře objektivu a kondenzoru (NA) a indexu lomu prostředí, které je mezi objektem a optikou. (Více se můžete dočíst v článku o rozlišovací schopnosti). Tedy ne zvětšení. 

Zvětšení: udává kolikrát je větší obraz objektu pozorovaný v mikroskopu oproti reálné velikosti

Zvětšení = zvětšení objektivu x zvětšení okuláru

Rozlišení: je schopnost mikroskopu rozlišit dva blízké objekty. Kolik detailů v obraze vidíme.

např. pokud vidíme dva objekty vzdálené 200nnm jako dva objekty nebo splývají v jeden objekt.

Větší zvětšení neznamená lepší rozlišení. 

Kvalita obrazu je u mikroskopů hodně závislá na kvalitě optiky.

Prázdné zvětšení:

Běžný omyl v mikroskopii je ten, že větší zvětšení je vždy lepší. V mikroskopii je dobré zvolit takovou kombinaci okuláru a objektivu, pomocí níž získáte optimální rozlišení. Ideální zvětšení lze najít pokud použijete hodnotu numerické apertury na objektivu.

Jednoduchý postup jak nalézt optimální zvětšení vhodnou kombinací objektivu a okuláru: vezměte numerickou aperturu objektivu (NA) a vynásobte ji  500 – tím získáte dolní hranici zvětšení, pak 1000 a dostanete horní hranici zvětšení. Když si takto stanovíte rozmezí zvětšení, vezměte kombinaci objektivu a okuláru tak, aby celkové zvětšení, které dávají, bylo v určeném intervalu. Pokud vyjde celkové zvětšení mimo tuto oblast, pak se jedná o tzv. prázdné zvětšení. Pokud je celkové zvětšení větší, získáte sice větší obraz objektu ale, nerozlišíte již více detailů. Malá zvětšení se používají pro snadné nalezení objektů a zmapování vzorku.

V tabulce jsou prázdná zvětšení vyznačená tmavými políčky.

Tabulka zvětšení mikroskopu

© Miloš Motejl 2017 - kopírování textu bez písemného svolení autora není dovoleno a je v rozporu s autorskými právy.