Mikroskop z kontrastem fazowym

Mikroskopu z kontrastem fazowym jest mikroskop wykorzystujący zmiany fazowego fali światła, przechodzącego przez próbkę.

Historia

Przyrząd ten został opracowany przez holenderskiego fizyka Frederika Zernike w latach trzydziestych XX wieku, za co otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 1953 roku. Emilie Bleeker , fizyk uznany za rozwój instrumentów, jako pierwszy zastosował mikroskop z kontrastem fazowym.

Zasada

Generał

Aby przekształcić różnicę faz w obserwowalny kontrast, to znaczy w różnicę natężenia, powstaje interferencja między promieniami świetlnymi obiektu i promieniem odniesienia. Mówimy, że przekształcamy „obiekt fazy” w „obiekt amplitudy”. Osiąga się to za pomocą okrągłego pierścienia w kondensorze, który wytwarza stożek światła. Ten stożek jest nałożony na pierścień o podobnej wielkości w soczewce . Ten ostatni zmniejsza intensywność bezpośredniego światła i tworzy różnicę faz o ćwierć długości fali.

Mikroskop z kontrastem fazowym znajduje szerokie zastosowanie w bakteriologii ze względu na swoją specyfikę ujawniania lekko zmętniałych obiektów, w szczególności w stomatologii w badaniach periodontologicznych, badaniach flory bakteryjnej dziąseł do wykrywania i monitorowania chorób przyzębia czy paradontozy .

Prosta zasada matematyczna

Rozważamy incydent w postaci:

${\ Displaystyle E_ {i} (x, t) | _ {x = 0} = E_ {0} \ sin (\ omega t)}$

Gdy fala przechodzi przez obiekt faz fali przechodzi faza lokalnego: . ${\ Displaystyle \ phi (r, z)}$

Zatem falę opuszczającą obiekt fazowy można opisać jako:

${\ Displaystyle E_ {d} ({\ vec {r}}, t) | _ {x = 0} = E_ {0} \ sin (\ omega t + \ phi (y, z))}$

Fala ta ma stałą amplitudę w przestrzeni. Możemy również napisać to jako:

${\ Displaystyle E_ {d} (r, z, t) = e_ {0} \ sin (\ omega t) \ cos (\ phi (y, z)) + e_ {0} \ cos (\ omega t) \ sin (\ phi (y, z))}$

Gdy wprowadziliśmy małe przesunięcie fazowe,

${\ Displaystyle E_ {d} (r, z, t) = e_ {0} (\ sin (\ omega t) + \ phi (r, z) \ cos (\ omega t))}$

Zauważ, że tylko drugi człon zależy od przesunięcia fazowego, które zostało wprowadzone przez obiekt fazowy. Jeśli wycofamy to z fazy , otrzymamy: $\ pi / 2$

${\ Displaystyle E_ {f} (r, z, t) = e_ {0} (1+ \ phi (r, z)) \ sin (\ omega t)}$

Zatem amplituda tak zmodyfikowanej fali zależy od przesunięcia fazowego, które zostało wprowadzone przez obiekt fazowy.

Uwagi i odniesienia

Eugene Hecht ( przetłumaczone z języka angielskiego przez Sébastien Matte La Faveur, Jean-Philippe Quiviger i Laurent Sans), Optique [„ Optics ”], Paryż, Pearson ,2005, 715, s. ( ISBN 978-2-7440-4129-7 ) , rozdz. 13.2.4

animacje i wyjaśnienia dotyczące różnych typów mikroskopów, w tym ciemnego pola i kontrastu fazowego (Uniwersytet Paris Sud)