प्रकाश सूक्ष्मदर्शी और आवर्धन

प्रकाश सूक्ष्मदर्शी दृश्य प्रकाश और लेंसों की एक प्रणाली का उपयोग करके एक नमूने की आवर्धित छवि उत्पन्न करता है, और यह कोशिकाओं और ऊतकों की जांच का सबसे पुराना और सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला साधन है। आवर्धन छवि को बड़ा करता है, लेकिन उपयोगी विवरण विभेदन द्वारा निर्धारित होता है, जिसे प्रकाश की तरंग प्रकृति उपयोग किए गए प्रकाश की तरंग दैर्ध्य के पैमाने पर सीमित करती है।

Definition

प्रकाश सूक्ष्मदर्शी वह सूक्ष्मदर्शी है जिसमें एक नमूने से गुजरने वाला या परावर्तित होने वाला दृश्य प्रकाश लेंसों द्वारा केंद्रित होकर एक आवर्धित छवि बनाता है; आवर्धन वह कारक है जिससे छवि को बड़ा किया जाता है, जबकि विभेदन सबसे छोटा अलगाव है जिस पर दो बिंदु अभी भी पहचानने योग्य रहते हैं।

Scope

यह प्रविष्टि बताती है कि एक संयुक्त सूक्ष्मदर्शी कैसे एक आवर्धित छवि बनाता है, आवर्धन और विभेदन के बीच का अंतर, विवर्तन सीमा जो विभेदन शक्ति को सीमित करती है, और काफी हद तक पारदर्शी कोशिकाओं को देखने के लिए सामान्य कंट्रास्ट मोड। यह प्रकाश सूक्ष्मदर्शी को एक मूलभूत इमेजिंग विधि के रूप में मानता है न कि नैदानिक निर्देश के रूप में।

Core questions

• आवर्धन और विभेदन में क्या अंतर है?
• प्रकाश की तरंग दैर्ध्य विभेदन शक्ति पर सीमा क्यों निर्धारित करती है?
• लगभग पारदर्शी जीवित कोशिकाओं से कंट्रास्ट कैसे प्राप्त किया जाता है?
• आवर्धन बढ़ाने से उपयोगी विवरण जोड़ना कब बंद हो जाता है?

Key concepts

• आवर्धन
• विभेदन और विवर्तन सीमा
• संख्यात्मक एपर्चर
• ब्राइट-फील्ड, चरण-कंट्रास्ट, और विभेदक हस्तक्षेप कंट्रास्ट
• खाली आवर्धन
• कंट्रास्ट के लिए धुंधलापन

Mechanisms

एक संयुक्त सूक्ष्मदर्शी एक नमूने की छवि को बड़ा करने के लिए एक ऑब्जेक्टिव और आईपिस का उपयोग करता है, लेकिन जो विवरण हल किया जा सकता है वह विवर्तन पर निर्भर करता है: जैसा कि एब्बे के उन्नीसवीं सदी के छवि निर्माण के सिद्धांत में औपचारिक रूप दिया गया है, विभेदन शक्ति छोटी तरंग दैर्ध्य और बड़े संख्यात्मक एपर्चर के साथ बेहतर होती है, इसलिए दृश्य-प्रकाश सूक्ष्मदर्शी कुछ सौ नैनोमीटर से बहुत नीचे की विशेषताओं को हल नहीं कर सकते हैं। विभेदन द्वारा समर्थित से परे बड़ा करने से खाली आवर्धन प्राप्त होता है — एक बड़ी लेकिन अधिक विस्तृत छवि नहीं। क्योंकि कोशिकाएं काफी हद तक पारदर्शी होती हैं, कंट्रास्ट धुंधलापन या चरण-कंट्रास्ट और विभेदक हस्तक्षेप कंट्रास्ट जैसी ऑप्टिकल विधियों द्वारा उत्पन्न होता है जो अपवर्तक सूचकांक में अंतर को दृश्य तीव्रता के अंतर में परिवर्तित करते हैं।

Clinical relevance

प्रकाश सूक्ष्मदर्शी ऊतक विज्ञान, कोशिका विज्ञान, रुधिर विज्ञान और सूक्ष्म जीव विज्ञान के लिए केंद्रीय है, जहाँ दागदार नमूनों की नैदानिक विशेषताओं के लिए जांच की जाती है। यह प्रविष्टि ऐसी छवियों के पीछे के ऑप्टिकल सिद्धांतों की व्याख्या करती है और संदर्भ-शैक्षिक है, न कि व्यक्तिगत नैदानिक या उपचार निर्णयों का आधार।

History

संयुक्त प्रकाश सूक्ष्मदर्शी ने सत्रहवीं शताब्दी से कोशिकाओं का खुलासा किया, लेकिन उनकी सीमाओं की एक मात्रात्मक समझ एब्बे के 1873 के विवर्तन सिद्धांत के साथ आई, जिसने विभेदन शक्ति को तरंग दैर्ध्य और संख्यात्मक एपर्चर से जोड़ा और समझाया कि ऑप्टिकल सूक्ष्मदर्शी मनमाने ढंग से छोटे विवरण को क्यों नहीं हल कर सकता है। उस विवर्तन बाधा ने एक सदी से भी अधिक समय तक सूक्ष्मदर्शी को आकार दिया और इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी और, बाद में, सुपर-रिज़ॉल्यूशन प्रतिदीप्ति विधियों दोनों को प्रेरित किया।

Key figures

• Ernst Abbe
• Douglas Murphy

Seminal works

• abbe-1873
• murphy-2012

Frequently asked questions

क्या उच्च आवर्धन हमेशा बेहतर होता है?

नहीं। आवर्धन केवल छवि को बड़ा करता है; विभेदन द्वारा निर्धारित सीमा से परे यह खाली आवर्धन उत्पन्न करता है, एक बड़ी लेकिन अधिक विस्तृत तस्वीर नहीं।

एक प्रकाश सूक्ष्मदर्शी बहुत छोटी संरचनाओं को क्यों नहीं हल कर सकता है?

विवर्तन के कारण, एक प्रकाश सूक्ष्मदर्शी की विभेदन शक्ति दृश्य प्रकाश की तरंग दैर्ध्य और ऑब्जेक्टिव के संख्यात्मक एपर्चर द्वारा सीमित होती है, जो विवरण को लगभग कुछ सौ नैनोमीटर तक सीमित करती है।