Optical Principle of The Microscope

지금까지 우리는 현미경 발전의 역사에 대해 간단하게 알아봤습니다. 이제 우리는 현미경의 구조에 대해 알아보고자 합니다. 유용한 광학이론들에 대한 설명을 간단하게 시작해 보겠습니다.

모든 볼록렌즈는 양쪽면에 하나씩 2개의 초점을 가지고 있습니다. 만약 물체가 전측초점인 (F)로부터 먼 곳에 위치해 있다면 렌즈의 반대편에 역상이 맺히게 됩니다. 이 역상을 실상(real image)라 부른다. 만약 물체가 전측초점과 렌즈 사이의 위치하면 이미지는 렌즈의 반대쪽에 초점이 잡히지 않고 같은 쪽에 결상하는 것처럼 보이게 된다. 이때 반대쪽에서 보면, 샘플은 확대되어 보이는데 이것을 허상(virtual image)이라 합니다.

복합현미경으로 돌아가서 우리는 대물렌즈에 의해 확대된 이미지가 접안렌즈에 의해 더욱 확대된다는 것을 언급하였습니다.

이 그림은 확대과정을 좀 더 세부적으로 보여줍니다. 여기에 선 A’B’는 견본 AB의 뒤집어진 real image(실상)를 가리킨다. Mob라 불리는 대물렌즈의 확대율은 A’B’/AB로 주어진다. 확대율은 또한 공식 Mob=ℓ/fob를 사용하여 구해질 수 있다. 여기서 ℓ은 F’ob로부터 real image까지의 거리이고 fob는 대물렌즈의 초점거리이다. 거리 ℓ은 또한 Optical tube length로 불리며, 대물렌즈의 종류와 스펙에 따라 다양하게 설계 됩니다.

실상이미지 A’B’ (역상)가 접안렌즈에 의해 두번째로 확대될 때 우리는 A”B”를 얻습니다. 접안렌즈의 확대율을 결정하기 위해서 우리는 A”B”를 A’B’로 나눈다. 대물렌즈의 경우와 같이 접안렌즈의 확대율은 다음의 공식 Moc=250/foc로 계산될 수 있습니다.

그런 이유로 현미경의 총 확대율 M은 M=ℓ/fob×250/foc라는 공식을 얻게 됩니다. (참고로 여기서 250은 250㎜를 의미하며, 접안렌즈로 보았을때 샘플의 확대상이 250㎜ 거리에 결상하도록 미리 설계한 값이라 볼 수 있습니다. 추가로 설명하면, 눈과 A”B”의 거리가 250㎜가 되도록 설계한 것입니다.)