Uvod u elektronsku

mikroskopiju

LITERATURA

SVJETLOSNA MIKROSKOPIJA

Abramowitz M: Microscope. Basics and Beyond, 2003

http://www.olympusmicro.com/primer/basicsandbeyond.pdf

http://micro.magnet.fsu.edu/primer/

ELEKTRONSKA MIKROSKOPIJA

Bozzola JJ, Russell LD: Electron Microscopy.

Principles and Techniques for Biologists.

2nd Edition, Jones and Bartlett Publishers, 1998

Svjetlost

-je elektromagnetsko zračenje koje je vidljivo ljudskom oku

Ljudsko oko u prosjeku može vidjeti svjetlost sa valnom duljinom u rasponu od 390 do

750 nm.

Elektromagnetsko zračenje-roj fotona koji svaki nosi određenu količinu energije

Vrste zračenja:

uzajamno se razlikuju jedino frekvencijom

Svjetlost

λ – valna duljina

E – amplituda električnog polja

B – amplituda magnetskog polja

E – energija fotona

h – Planckova konstanta (6,626 x 10-34 Js)

v – frekvencija

c - brzina svjetlosti (u vakuumu ~ 300 000 km/s)

λ – valna duljina

λ E = h ν

c = ν λ

E = h c / λ

nastaje-kada se električni naboji kreću u

elektromagnetskom polju.

Atom odašilje svjetlost kada je neki od njegovih

elektrona potaknut dodatnom energijom izvana

Zračenje pobuđenih elektrona predočavamo valom

λ =c/ ν

Svj -manje E manju ν veću λ

- više E veću ν manju λ

Svjetlost - u homogenoj sredini širi se pravocrtno

- u različitim sredstvima širi se različitim brzinama (npr. u zraku je brzina širenja svjetlosti

za 0,3% manja nego u vakuumu, u vodi je za 1/4 manja nego u zraku, u staklu je za 1/3

manja nego u zraku) → optički gušća i rjeđa sredstva

• monokromatska svjetlost → jedna

valna duljina

• linearno polarizirana svjetlost →

električno odnosno magnetsko polje titra

duž samo jednog pravca

• koherentna svjetlost → valovi

(određene valne duljine) su u istoj fazi

Percepcija svjetlosti

boja svjetlosti → ovisi o valnoj duljini

Boje su male frekvencijske razlike u području vidljive svjetlosti

Najveća ν

Najkraća λ Najniža ν

Najdulja λ

intenzitet svjetlosti → ovisi o amplitudi

Čovjek može percipirati razlike u

amplitudi i valnoj duljini, ali ne i

razlike u fazi ili stanju polarizacije.

Percepcija svjetlosti

• Bijela svjetlost sastavljena je od kontinuiranog niza svih boja vidljivog spektra

-pod bojom nekog tijela možemo smatrati boju koje tijelo reflektira kada je osvjetljeno bijelom

svjetlošću, tj. tijelo će biti obojeno nekom bojom ako mu površina apsorbira bijelu svjetlost samo na

određenom valnom području

boja ovisi o frekvenciji reflektiranog zračenja

BIJELA POVRŠINA-ona koja u jednakoj mjeri reflektira sva valna područja bijele svjetlosti

CRNA POVRŠINA-ona koja u potpunosti apsorbira bijelu svjetlost

SIVA POVRŠINA- u jednakoj mjeri reflektira sva valna područja bijele svjetlosti, ali ih i djelomično

apsorbira

-kraće valjne duljine bolje se raspršuju po zraku nebo plavo

• Koja je tvar koje boje?

• Vegetacija-apsorbira crvenu i plavu-reflektira zelenu i zato nam biljke izgledaju zeleno

• Tvar koja upija plavo a reflektira crveno izgleda nam crvena

• Tvar koja upija crvenu a reflektira plavu je plava

• Tvar koja podjednako reflektira svjetlost u svim bojama je bijela ili crna ili siva

• Zašto je ruža crvena? (sve boje osim crvene upijaju se unutar ruže a samo se crvena boja

reflektira)

• Crno i bijelo su u osnovi isto-razlika je samo u količini reflektirane svjetlosti

Refleksija (odbijanje) svjetlosti

Zakon refleksije svjetlosti - kut upada zrake svjetlosti jednak je kutu odbijanja

- ravnina refleksije (koju tvore upadna i odbijena

zraka) okomita je na ravninu od koje se zraka odbija

Refleksija zraka svjetlosti na neravnoj

površini → difuzna svjetlost

Refrakcija (lom) svjetlosti

Padaju li zrake svjetlosti koso na graničnu plohu koja

dijeli dva homogena sredstva različite optičke gustoće

one će se lomiti:

→ prema okomici – pri prijelazu iz optički rjeđeg u

optički gušće sredstvo

→ od okomice - pri prijelazu iz optički gušćeg u

optički rjeđe sredstvo

- zrake koje padaju okomito na graničnu plohu ne lome

se

θ1 – kut upada

θ2 – kut loma

Refrakcija (lom) svjetlosti

Svjetlost se u sredstvima različite optičke gustoće širi različitom brzinom.

v1/ v2 = sinθ1/ sinθ2

v1 – brzina upadne zrake

v2 – brzina prelomljene zrake

θ1 – kut upada

θ2 – kut loma

n = c / v

c – brzina svjetlosti u vakuumu

v – brzina svjetlosti u nekom sredstvu

n – apsolutni indeks loma

indeks loma vakuuma = 1

n2,1= n2/n1

n2,1 – relativni indeks loma

Pri prijelazu svjetlosti iz jednog sredstva

u drugo mijenja se BRZINA i VALNA DULJINA

ali frekvencija ostaje ista

Prolaz svjetlosti kroz

planparalelnu ploču

planparalelna ploča

(ploča omeđena s dvije

usporedne ravnine)

pomak zrake svjetlosti ovisi o:

- indeksu loma

- kutu upada zrake svjetlosti

- debljini planparalelne ploče

Snop svjetlosti se dva puta lomi

(i djelomično odbija) i izlazi iz

ploče usporedo s upadnim smjerom

Totalna refleksija

Θc – granični kut totalne refleksije

n1 sin θc = n2 sin 90°

sin θc = n2 / n1 za n1 > n2

(kut loma 900)

Kada svjetlost prolazi iz optički gušćeg u optički rjeđe

sredstvo kut loma veći je od kuta upada.

Za kuteve veće od graničnog kuta svjetlost se reflektira

u isto sredstvo i tu pojavu zovemo totalna refleksija.

Optička prizma optička prizma – prozirno tijelo omeđeno s dvije

ravne plohe (lomne plohe prizme) koje se nalaze

pod odrenenim kutem (lomni kut prizme)

zraka svjetlosti otkloni se od svog

prvotnog smjera za neki kut → kut

otklona ili devijacije (δ)

disperzija svjetlosti na optičkoj prizmi totalna refleksija na optičkoj prizmi

Koristi se za:

Razlaganje bijele svjetlosti na više boja

Prelamanje svjetlosti

Razlaganje svjetlosnog snopa na

komponente različite polarizacije

Optička leća

optička leća- prozirno tijelo omeđeno dvjema zakrivljenim plohama koje lome svjetlost

granične plohe leća

izbočene (konveksne)

udubljene (konkavne)

ravne

Optička leća

sabirna (konvergentna) rastresna (divergentna)

F – fokus ili žarište leće

f - žarišna daljina

(udaljenost žarišta od optičkog središta leće)

Konvergentna leća fokusira paralelni snop

svjetlosti u jednu točku-žarište ili fokus

Greška leće Kromatska aberacija

- žarište leće za bijelu svjetlost nije točka → slika

predmeta nije oštra te je na rubovima obojena

- može se smanjiti pomoću akromatske leće

Greška leće Sferna aberacija

- nastaje zbog zakrivljenosti graničnih ploha leće →

zrake svjetlosti lome se pri prolasku kroz leću to jače, što su

točke njihova upadanja više udaljene od optičkog središta leće

- može se smanjiti pomoću zaslona ili upotrebom konveksne leće s konkavnom

Greška leće

Zakrivljenost ravnine slike

nastaje zbog zakrivljenosti graničnih

ploha leće → slika je u sredini oštra, a

prema rubovima postaje neoštra i obratno

Greška leće Astigmatizam

- nastaje zbog asimetrične zakrivljenosti leće → zrake svjetlosti

koje dolaze od određene točke objekta i prolaze kroz dvije

međusobno okomite ravnine leće (horizontalni i vertikalni

polumjer leće) imaju različit fokus

- posljedica je grešaka u proizvodnji leće ili krivo postavljene leće