PŘEHLED KLASICKÝCH A MODERNÍCH MIKROSKOPICKÝCH METOD

Rozměr: px
Začít zobrazení ze stránky:

Download "PŘEHLED KLASICKÝCH A MODERNÍCH MIKROSKOPICKÝCH METOD"

Transkript

1 PŘEHLED KLASICKÝCH A MODERNÍCH MIKROSKOPICKÝCH METOD Jan Hošek Ústav přístrojové a řídící techniky, Fakulta strojní, ČVUT v Praze, Technická 4, Praha 6, Česká republika Ústav termomechaniky AV ČR, Dolejškova 5, Praha 8, Česká republika Jan.Hosek@fs.cvut.cz Abstrakt: Příspěvek podává krátký přehled o historickém vývoji mikroskopové techniky od jejích počátků až k současným běžně a experimentálně používaným zařízením. Jsou sledovány hlavní vývojové kroky od běžné optické mikroskopie, metody zlepšení rozlišení specifických pozorovaných předmětů, až k mikroskopové technice jdoucí za hranici difrakčního limitu. Kromě vývoje optické mikroskopie jsou v článku také prezentovány další, v poslední době používané mikroskopické metody, vedoucí až na rozlišení jednotlivých atomů měřeného předmětu. Úvod: Mikroskopie je vědecká disciplína, která se zabývá pozorováním a měřením malých předmětů pomocí různé zvětšovací techniky. Počátky lidského zájmu o pozorování zvětšených předmětů lze dokumentovat již od 13. století, kdy Brit Roger Bacon pozoroval zvětšené obrazy pomocí vodních kapek, segmentů skleněných kuliček a zvětšovacích částí skel a doporučoval tato pozorování jako příjemnou zábavu. Nicméně pokusy s aktivním broušením zvětšovacích čoček nastaly až v následujícím století a základy současné mikroskopie lze datovat až do počátku 17. století, kdy Holanďané Hans a Zacharias Jansenové vytvořili první složený mikroskop. Používání mikroskopu se velmi rychle rozšířilo po celé Evropě a na základě jeho konstrukce vytvořil roku 1609 Galieo Galiei svůj astronomický dalekohled. Další vývoj spočíval ve snaze dosáhnout co největšího dosaženého zvětšení mikroskopu. S velkým úspěchem si počínal Antoni van Leeuwenhoek, jehož dochovaný složený mikroskop dosahoval 275 násobné zvětšení a jeho mikroskopy pravděpodobně dosahovali zvětšení až 500, při použití kulových čoček s ohniskovou vzdáleností pod 1 mm. Tyto první mikroskopy však vykazovaly řadu aberací, které významným způsobem zkreslovaly pozorované předměty, a mnohdy měli zásadní vliv na výklad pozorování. Proto další vývoj vedl k pokusům o minimalizaci optických vad mikroskopu. Prvním takovým úspěchem byla minimalizace barevné vady zobrazení Davidem Gregorym roku 1695, který použil kombinaci několika čoček s různou hodnotou disperze. Další významný krok k minimalizaci aberací mikroskopu učinil roku 1771 Leonhard Euler, který navrhl teoretický princip achromatického objektivu a matematickou metodu jeho výpočtu. Hlavní příspěvek ke konstrukci moderních optických mikroskopů je však spojován s hlavním konstruktérem firmy Karl Zeiss Ernstem Abbe, který koncem 19 století na základě vlastních experimentů teoreticky vysvětlil princip mikroskopového zobrazení a za pomoci optických výpočtů navrhl roku 1886 apochromatický objektiv korigující zbytkové barevné vady a sférické vady zobrazení i pro vysoké hodnoty jeho numerické apertury. Významný 12

2 krok také udělal roku 1893 August Köhler, který navrhl způsob osvětlení předmětu maximálně využívající numerickou aperturu Abbého objektivů. Na počátku 20. století pak finalizovaly funkční principy současných běžných optických mikroskopů objev parfokalních objektivů umístěných na otočném revolveru a roku 1924 také objev objektivu korigovaného na nekonečnou vzdálenost. Běžné optické mikroskopy: Optické schéma běžného mikroskopu se skládá ze dvou optických prvků objektivu a okuláru umístěných ve vzájemné konstantní vzdálenosti t nazývané optický interval, jak je naznačeno na obrázku 1: Obr. 1: Schéma běžného složeného mikroskopu [1]. Pozorovaný předmět je umístěn těsně před předmětové ohnisko objektivu, který vytváří jeho zvětšený obraz. Ten je pak pozorován neakomodovaným okem v rovnoběžném svazku paprsků ve výstupní pupile okuláru. Celkové zvětšení mikroskopu (1) je dáno součinem zvětšení objektivu a okuláru, který je v tomto uspořádání používán jako lupa. t 250 Γ = (1) f ob f ok Nicméně jak Ernst Abbé experimentálně zjistil, kvalita detailů zobrazení není dána velikostí zvětšení mikroskopu, ale hodnotou numerické apertury použitého objektivu, kdy se na tvorbě obrazu předmětu podílejí i nejvíce difraktované paprsky obsahující informace o nejvyšších prostorových frekvencích předmětu. Pro určení velikosti nejmenších pozorovatelných detailů, omezených difrakčním limitem, se pak používá Abbé-Rayliegho kritérium dané rovnicí: λ d = 1,22, (2) 2NA kde λ je vlnová délka použitého záření a NA je numerická apertura objektivu vyjádřená rovnicí: NA = nsinα, (3) kde n je index lomu v předmětovém prostoru a α je polovina vrcholového úhlu světelného kužele, které se podílí na tvorbě obrazu. Velikost kolektivního úhlu α nemůže být nikdy větší než 90 a obvykle jeho maximální hodnota bývá 72. To dává pro vzduch maximální numerickou aperturu objektivu NA = 0,95. Tuto hodnotu lze zvýšit použitím různých imersních kapalin až na hodnoty NA 1,2-1,6. Po dosazení těchto hodnot do rovnice (2) lze určit velikost nejmenších pozorovatelných detailů na hodnotu d = 0,2 µm. Odtud při uvažování úhlové rozlišovací schopnosti běžného oka 1 lze určit maximální hodnotu užitečného zvětšení optického mikroskopu na Γ = Současné kvalitní mikroskopy uvedených parametrů již dosahují, ačkoliv běžně používané zvětšení bývá nižší. 13

3 Mechanická konstrukce uspořádání mikroskopu je ovlivněna především typem vzorku, pro který je mikroskop určen a způsobem jeho osvětlení. Kromě klasických typů mikroskopů, jak je naznačeno na obrázku 2 vlevo se vyrábějí také invertované typy mikroskopů, viz obrázek 2 vpravo, kde je vzorek přikládán shora. V obou konstrukcích je pak možné zvolit způsob osvětlení vzorku na průchod nebo na odraz a to pomocí difúzního světla a nebo Köhlerova osvětlovače, případně vertikálního iluminátoru umožňující rovnoměrné osvětlení předmětu ve všech směrech apertury mikroskopu. Obr. 2: Ukázka klasické vertikální vlevo a invertované vpravo konstrukce mikroskopu. Způsob osvětlení vzorku má zásadní vliv na kvalitu kontrastu jeho zobrazení a pozorovatelnost jeho jednotlivých detailů. Proto byly kromě osvětlení ve světlém poli, kdy je kromě předmětových paprsků pozorováno i rozptýlené osvětlovací záření, navrženy i další metody osvětlení předmětu. Nejjednodušší způsob zvýšení kontrastu vhodný pro povrchově strukturované vzorky je použití mimoosého, případně šikmého osvětlení. Tím se posune optická přenosová funkce soustavy a ve směru osvětlení dojde k lepšímu rozlišení detailů v důsledku protažení stínu jednotlivých povrchových detailů. Inverzní metodou k osvětlení ve světlém poli je metoda osvětlení předmětu ve tmavém poli. V tomto případě není předmět osvětlen v kuželu odpovídajícímu numerické apertuře mikroskopu, ale naopak v části kuželu mimo ni tak, aby se do roviny obrazu předmětu dostaly pouze předmětové paprsky. Příklad uspořádání osvětlovače pro pozorování v temném poli na průchod je uveden na obrázku 3. Obr. 3: Příklad realizace osvětlení předmětu v temném poli vlevo a pomocí Rheinbergova barevného osvětlení - vpravo [2]. 14

4 Kontrast pozorovaného předmětu lze také zvýšit použitím nikoliv polychromatického záření, ale částečně monochromatického záření například zařazením barevných, interferenčních nebo polarizačních filtrů do optické soustavy osvětlovače nebo mikroskopu. Kombinací konstrukce osvětlení v temném poli, kde jsou jednotlivé části clony nahrazeny vhodnými barevnými filtry, lze získat Rheinbergovo barevně selektivní osvětlení, jak je naznačeno na obrázku 3 vpravo. Zásadní význam pro zlepšení pozorování běžně průhledných, zejména biologických vzorků přinesl objev využití fázového kontrastu v mikroskopii Fritsem Zernikem v roce Základním principem této metody je zviditelnění změny fáze záření difraktované vzorkem pomocí interference s vhodně fázově posunutým nedifraktovaným zářením. Obvyklá konstrukce mikroskopu ke zviditelnění fázového kontrastu se skládá z clony ve tvaru mezikruží umístěné v osvětlovací soustavě. V ohniskové rovině objektivu je pak umístěna fázová clona ve tvaru mezikruží, na které dochází k fázovému posunu mezi předmětem difrakotovanými a nedifraktovanými paprsky tak, aby jejich vzájemný fázový posun byl λ/2 a tím bylo dosaženo maximálního kontrastu intenzity. Schematické uspořádání konstrukce mikroskopu pro pozorování s fázového kontrastu je uvedeno na obrázku 4: Obr. 4: Obvyklé optické uspořádání mikroskopu pro fázový kontrast. [Balpan Instruction Manual] Nevýhodou tohoto zobrazení ovšem je, že v důsledku prstencové aperturní clony dochází na okrajích pozorovaných předmětů ke vzniku prstencového hala. Kromě tohoto uspořádání ale lze využít k vizualizaci fázového kontrastu i různé principy interferenčních mikroskopů. Pro polarizující a dvojlomné vzorky, jakými jsou například krystaly minerálů, se běžně používají polarizační mikroskopy, které jsou vybaveny polarizátorem v osvětlovací části mikroskopu a analyzátorem v mikroskopu. Na základě tohoto jednoduchého polarizačního mikroskopu ovšem Georges (Jerzy) Nomarski vytvořil princip diferenciálního interferenčně kontrastního mikroskopu. Běžné schéma polarizačního mikroskopu je za polarizátorem doplněno Nomarskim upraveným Wollastonovým hranolem, který polarizované záření pod 45 rozdělí na dva vůči sobě kolmé polarizované svazky s mírným příčným posunutím přibližně 0,2 µm. Ty procházejí dále vzorkem a objektivem mikroskopu až k dalšímu Wollastonovu hranolu, kde se obě fázově neposunuté polarizace svazků natočí do úhlu 135 a odfiltrován analyzátorem. Nicméně vzhledem k tomu, že díky mírnému posunutí každý svazek procházel jinou částí vzorku, je za analyzátorem pozorován střihově 15

5 interferenční intenzitní obraz fázové struktury vzorku, stejný jako v případě metody fázového kontrastu. Příklad optického uspořádání tohoto typu mikroskopu je uveden na obrázku 5: Obr. 4: Uspořádání diferenciálního interferenčně kontrastního mikroskopu [2]. Ovšem vizualizaci fázových nebo dráhových rozdílů vzorku lze provést i dalšími typy interferenčních mikroskopů. Ty lze realizovat pomocí specielních objektivů typu Mirau nebo Michelsonova interferometru, nebo lze Michelsonův nebo Mach Zehnderův interferometr umísti přímo do svazku paprsků uvnitř mikroskopu. Obr. 5: Optická schémata interferenčních objektivů typu Mirau vlevo a Michelsonova vpravo interferometru. Pomocí těchto typů interferenčních mikroskopů je možné vizuálně rozlišit rozměry detailů ve směru podél optické osy na zlomky vlnových délek. Nicméně s rozvojem elektroniky a zejména dostupnosti CCD kamer během 90. let 20. století se zcela změnil způsob vyhodnocování mikroskopových obrazů, kdy okuláry mikroskopu slouží spíše pro orientaci při přípravě vzorku a vlastní pozorování, vyhodnocování, zpracování obrazu a jeho záznam je prováděn na připojeném počítači. Při numerickém vyhodnocení obrazů interferenčních mikroskopů pak lze v extrémních případech rozlišit v ose z zlomky nm. Nutnost připojení kamer, interferometrů, laserových zdrojů či optických manipulátorů k jednotlivým mikroskopům vedla v průběhu posledních 20 let ke celkové změně jejich konstrukce. Klasické řešení optického mikroskopu s pevnou tubusovou vzdáleností v rozsahu mm bylo nahrazeno mikroskopy s objektivy korigovanými na nekonečnou vzdálenost a modulární mechanickou konstrukcí, kde do rovnoběžného svazku paprsků je možné snadno zařadit jednotlivé volitelné komponenty. 16

6 I přes vysoké rozlišení a kvalitu zobrazení všechny uvedené typy mikroskopů postrádají jeden člověku velmi přirozený vjem a to stereoskopické vidění. Tento nedostatek byl vyřešen již roku 1896, kdy Ernst Abbé zkonstruoval první stereoskopický mikroskop na základě diskuse s americkým biologem Horatiem S. Greenoughem. První stereomikroskop byl zkonstruován jako dva samostatné mikroskopy s převratnými hranoly, které spolu svírají úhel 15, který odpovídá úhlu konvergenci očí na předmětovou vzdálenost 250 mm. Nicméně toto uspořádání má nevýhodu v různoběžnosti předmětových rovin obou mikroskopů a z mechanických důvodů také větší pracovní vzdáleností, což snižuje hodnotu užitečného zvětšení na Γ <100. Proto se častěji používá konstrukce dalekohledového typu se společným objektivem, jak je naznačeno na obrázku 6 uprostřed. Obr. 6: Koncepty stereomikroskopů [Zeiss] a bezokulárový stereomikroskop [Linxx] Současné konstrukce stereoskopických mikroskopů se již však také snaží minimalizovat pozorování předmětu prostřednictvím okulárů a tak jsou konstruovány bezokulárové stereomikroskopy. Další variantou je snímání obou obrazů CCD kamerami a pozorování stereoobrazu na monitoru pomocí dvou barevných stereobrýlí a nebo polarizačních brýlí na LCD monitoru. Optické mikroskopy s vysokým rozlišením: Konstruktéři moderních mikroskopů si byli vždy vědomi limitujícího faktoru svých zařízení daných difrakčními vlastnostmi záření, avšak vždy hledali cesty ke zvýšení jejich rozlišovací schopnosti. Pokusy o zvýšení rozlišení pomocí zkrácení vlnové délky pozorování vedly ve 20. letech minulého století až ke konstrukci mikroskopu pro UV záření. Tato konstrukce pak byla využita v následujících letech ke konstrukci prvních fluorescenčních mikroskopů. Hlavní výhodou tohoto typu mikroskopie je, že sledovaný předmět září svým vlastním světlem, pomocí něhož lze vizualizovat i detaily libovolně malých rozměrů. Současná konstrukce fluorescenčních mikroskopů pochází z roku 1932 od E. Singera [3]. Jako zdroj je použit intenzivní zdroj UV záření typu výbojky, laseru nebo LED diody. Jeho záření je pomocí dichroického zrcadla přivedeno do objektivu mikroskopu v uspořádání pro pozorování v temném poli. Ozářený předmět je excitován a autofluorescenční záření vzorku, případně navázaných fluorescenčních barviv je zobrazeno objektivem zpět do mikroskopu přes dichroický filtr, který zabraňuje průchodu excitačního záření dále do mikroskopu. Za ním 17

7 následuje výměnný filtr propouštějící fluorescenční záření pouze požadovaných vlnových délek. Optické schéma toho uspořádání fluorescenčního mikroskopu je uvedeno na obrázku 7: Obr. 7: Optické schéma uspořádání osvětlovací části fluorescenčního mikroskopu. [ Výsledný fluorescenční obraz vzorku je možné pozorovat pomocí okulárů a nebo je zaznamenáván pomocí jedné nebo více CCD kamer na požadovaných vlnových délkách vymezených soustavou filtrů. Kromě tohoto nejobvyklejšího transmisního uspořádání se používají i další metody excitace vzorku. Roku 1980 byla Danielem Axelrodem vyvinuta metoda excitace vzorku pomocí evanescentních vln při totálnímu odrazu. To vede k rozlišení velmi malých detailů vzorku, protože hloubka excitační vrstvy záření dosahuje hodnot přibližně jen 100 nm. Další významný vývojový krok, který vycházel z potřeb zlepšení rozlišení a kontrastu fluorescenčních mikroskopů pro tlusté tkáňové vzorky, vyvrcholil v konstrukci konfokálního mikroskopu na přelomu 50. a 60. letech 20. století. Vývojem tohoto typu mikroskopu se nezávisle zabývaly tři vědecké skupiny a to Marvin Minski v USA, Petráň a Hadravský v Československu a Svischchev v Rusku, kteří postavili tři odlišné typy konfokálních mikroskopů. Díky náročnosti zpracování dat se však použití konfokálních mikroskopů rozšířilo teprve v 80. letech 20. slotetí. Komerčně nejúspěšnější se pak stala konstrukce laserového rastrovacího konfokálního mikroskopu Marvina Minského, která je zobrazena na obrázku 8. Hlavní výhodou konfokálního uspořádání zobrazení mikroskopu je omezení obrazu zdroje záření pouze na 0. difrakční řád při jeho známé poloze, potlačení záření z jiných směrů a tím výrazného zvýšení rozlišovací schopnosti ve směru optické osy a mírného zlepšení rozlišení v příčném směru. Měřený vzorek je tedy osvětlován postupně rastrovacím způsobem bodovým zdrojem o velikosti odpovídajícímu maximálnímu rozlišení objektivu mikroskopu. Odražené, rozptýlené a fluorescenční záření z osvětleného bodu je pak stejným objektivem zobrazeno na druhou konfokální clonu, která zamezuje průchodu záření na detektor z jiné než právě měřené roviny. Tím je docíleno vysoké rozlišovací schopnosti 0,14 µm v příčné a 0,23 µm v podélné rovině pro případ použití numerické apertury objektivu 1,4 a modrou vlnovou délku laserového zdroje. Fotodetektorem umístěným za druhou konfokální clonou pak obvykle je velmi citlivý fotonásobič, případně lavinová dioda. 18

8 V konstrukci těchto mikroskopů se používají se dva různé způsoby rastrovacích systémů. V prvním případě je pro rastrování použito pohyblivé dichroické zrcadlo. Ve druhém případě je celá optická soustava v klidu a rastrovací pohyb je prováděn vzorkem umístěném na polohovacím stolku, což zlepšuje rozlišení a zajišťuje shodné optické zobrazení po celém měřeném vzorku. Nevýhodou ovšem je delší čas pro rastrování vzorku. Proto většina komerčních mikroskopů využívá pro rastrování různých konstrukcí pohyblivých zrcadel nebo rozmítačů. Obr. 8: Optické schéma uspořádání laserového konfokálního mikroskopu. [ Ještě vyššího rozlišení bylo dosaženo pomocí speciálních úprav konfokálního mikroskopu a to 4π konfigurací nebo theta mikroskopu vyvinutého Stelzerem a Lindekem a patentovaném v roce Tyto mikroskopová metody vycházejí z omezení velikosti pozorovaného osvětleného objemu použitím více laserových zdrojů. V případě 4π konfigurace jdou laserové svazky proti sobě a měřený objem je tvořen jejich interferenční strukturou. V případě theta mikroskopie jsou laserové svazky zkříženy a v ideálním případě jsou pozorovány pod úhlem θ = 90. To vede k výraznému až 2,5 násobně menšímu měřenému objemu oproti běžnému konfokálnímu mikroskopu, který je navíc isotropně osvětlen a má kulový tvar. Schémata vzniku tvaru osvětleného prostoru pro konfokální, 4π a theta mikroskopii jsou zobrazena na obrázku 9: Obr. 9: Srovnání měřených objemů různých úprav mikroskopů. [ K dosažení vyššího rozlišení vede cesta zkracováním vlnové délky záření použitého k optické mikroskopii. Proto v současné době nejvyššího rozlišení dosahují mikroskopy založené na použití Röntgenova záření. To s sebou ovšem přináší řadu komplikací, a to jak 19

9 z bezpečnostního hlediska, tak i nutnost vývoje vhodných zdrojů a detektorů záření a samozřejmě všech optických členů. Vzhledem k používaným energiím fotonů v rozmezí 1-16 kev není možné použít pro zobrazovací optiku běžné optické prvky, ale využívají se objektivy na bázi difraktivní optiky, jako zonální destičky s rozměry zón nm a ohniskovou vzdáleností 1 mm, segmentová optika na bázi totálního úhlu odrazu a nebo specielní vrstvová optika. V posledních 40 letech tak bylo vyvinuto několik typů röntgenovských mikroskopů a příklad jednoho konstrukčního schématu takového mikroskopu je uveden na obrázku 10: Obr. 10: Příklad optického schéma röntenovského mikroskopu [6]. Postupným vývojem röntgenovských mikroskopů byly realizovány různé způsoby pozorování vzorku. Běžně se používají techniky transmisního, difrakčního a fluorescenčního měření. Ale byly vyvinuty také rastrovací, polarizační nebo tomografické techniky. Tento typ optických mikroskopů tak v současné době dosahuje nejvyšších hodnot prostorového rozlišení a to 8 nm pro krystalické vzorky a 30 nm pro ostatní typy vzorků. Neoptické mikroskopy: Ve 30. letech minulého století se konstrukce optických mikroskopů přiblížila svým teoretickým možnostem rozlišení. Proto se hledal další způsob zvýšení rozlišení s použitím elektronů, jejichž de Broglieho vlnová délka je výrazně kratší než vlnová délka světla. První elektronový mikroskop vytvořili Němci Ernst Ruska a Max Knoll roku Konstrukce prvního mikroskopu vycházela z uspořádání běžného optického transmisního mikroskopu a toto řešení se stále úspěšně používá, jak je zobrazeno na obrázku 11. K pozorování se používá měření absorpce vzorku pro elektrony urychlené napětím kv. S dalším vývojem elektronových mikroskopů byl v laboratořích univerzity v Cambridgi v Anglii roku 1965 vytvořen první typ rastrovacího elektronového mikroskopu. Dále pak byl vyvinut odrazný elektronový mikroskop a další jeho varianty. Kromě elektronových mikroskopů byly vyvinuty také iontové a neutronové mikroskopy ve snaze snížit vady elektronových mikroskopů v důsledku odpudivých sil v elektronovém svazku. Nicméně svůj teoretický rozlišovací potenciál plně využil až transmisní elektronový mikroskop s vysokým rozlišením, kde je 20

10 místo měření intenzity svazku po průchodu vzorkem je vyhodnocován fázový kontrast interference elektronového svazku za vzorkem. V současné době dosahuje tento typ elektronového mikroskopu podatomového rozlišení až 0,05 nm. Obr. 11: Ukázka běžného transmisního elektronového mikroskopu. I přes svoje vysoké rozlišení je hlavní nevýhodou elektronových mikroskopů nutnost pracovat pouze s kovovými a nebo polovodivými vzorky ve vakuu, což s sebou přináší značné komplikace, zejména při pozorování biologických preparátů, které je nutné pokovovat. Pro zmírnění těchto komplikací byly v současné době vyvinuty mikroskopy, které dovolují pozorovat například hydratované vzorky nikoliv v obvyklém vakuu při tlaku ~ 0,01 Pa, ale jen za sníženého tlaku při 2,7 kpa. Byly vyvinuty i další typy neoptických mikroskopů využívající například ultrazvukových vln k pozorování vzorku, nicméně převratný objev v mikroskopové technice zaznamenaly objevy tunelovacího mikroskopu a po té i mikroskopu atomových sil a jejich derivátů. Princip rastrovacího tunelovacího mikroskopu byl vyvinut pány Gerdem Binnigem a Heinrichem Rohrerem v Zürichské pobočce firmy IBM na přelomu 70 a 80. let minulého století. Principielně stejné mechanické uspořádání svého mikroskopu použil již o deset let dříve Russell Young, avšak ten se s hrotem mikroskopu nepřiblížil k vzorku tak blízko (pod 1 nm), aby k detailnímu zobrazení využil tunelovaní proud mezi vzorkem a hrotem. Schéma funkce principu rastrovacího tunelovacího mikroskopu je uvedeno na obrázku 12: Obr. 12: Princip funkce rastrovacího tunelovacího mikroskopu. Základním principem měření STM mikroskopu tedy je využití exponenciální závislosti tunelovacího proudu na vzdálenosti mezi měřeným vzorkem a rastrovacím hrotem 21

11 umístěným v jeho těsné blízkosti. Tato exponenciální závislost je tak strmá (~ 1 řád /0,1 nm), že 90% protékajícího proudu prochází pouze posledním atomem hrotu a to dává STM mikroskopům jejich vysoké podatomové rozlišení. To je ovšem dosažitelné pouze s použitím vysoce přesného řízení vzájemné polohy mezi vzorkem a hrotem pomocí piezoposuvů s přesností polohování na 0,01 nm, perfektní vibroizolace, velmi vysokého vakua a nízkých teplot. To je hlavním limitujícím faktorem většího použití tohoto typu mikroskopu, který je navíc použitelný pouze pro elektricky vodivé nebo polovodivé vzorky. Nicméně záhy po dokončení vývoje rastrovacího tunelovacího mikroskopu začal Gerd Binnig pracovat na mikroskopu atomových sil AFM, který poprvé představil v roce Tento typ mikroskopu ovšem využívá k měření vzájemného silového účinku mezi vzorkem a rastrujícím hrotem. K měření se pak používají jen takové vzdálenosti, kdy má funkce vzájemné síly lineární charakteristiku, jak je zobrazeno na obrázku 13 vlevo. Obr. 13: Průběh silové interakce mezi vzorkem a hrotem při AFM vlevo a schéma principu AFM mikroskopu vpravo [ To má ovšem za následek mnohem vyšší nároky na kvalitu zakončení rastrovacího hrotu. Ten se v současné době vyrábí především fotolitograficky v podobě raménka, jehož vychýlení je nejčastěji měřeno pomocí odrazu laserového paprsku a segmentové fotodiody. To umožňuje měření nejen vertikálních silových účinků, ale také smykových sil. Protože silový účinek mezi hrotem a vzorkem je vždy přítomen, je možné použít AFM mikroskopii na vzduchu nebo ve vodě a dokonce lze funkci hrotu dále modifikovat pro měření magnetických sil, chemických potenciálů, statického náboje a kapacity, elektrické nebo tepelné vodivosti či akustických či optických vlastností nebo pro vytváření a modifikaci nanotruktur či manipulaci s jednotlivými atomy. To dává AFM mikroskopii obrovskou použitelnost v širokém spektru oborů i díky jeho malým rozměrům a možnosti zařazení AFM mikroskopu jakou součásti běžných optických mikroskopů. Závěr: Tento článek podal krátký přehled o vývoji mikroskopové techniky od svých prvopočátků, až po moderní mikroskopy umožňující rozlišení jednotlivých atomů vzorku. Článek se z důvodů obsáhlosti všech vývojových a konstrukčních typů mikroskopů snažil prezentovat pouze jejich základní varianty a jejich příspěvek ke zvýšení rozlišovací schopnosti měřeného vzorku. Každý z uvedených typů moderních mikroskopů pak představuje podstatě samostatnou vědeckou disciplínu, a pro správné proměření vzorku a jeho vyhodnocení je nezbytná dlouhodobá praxe a zkušenost. I proto je veškerá mikroskopová technika neustále zlepšována a jsou vytvářeny nové postupy měření, aby mohl být dokonale prozkoumán jakýkoliv typ měřeného vzorku. 22

12 Literatura [1] Bumbálek, J.: Základy technické optiky. Skripta ČVUT [2] Davidson, M. W. - Abramovitz, M.: Optical Microscopy. [3] Singer, E.: A microscope for observation of fluorescence in living tissues. Science 1932, vol. 75, pp [4] Mc Namara, G. Difilippantonio, M. J. Ried, T.: Microscopy and Image Analysis. Current Protocols in Human Genetics 2005, [5] Plášek, J. Konfokální mikroskop. Vesmír 1995, vol. 74, no. 9, pp. 508 [6] Ade, H.: X-ray spectromicroscopy, In:Vacuum Ultraviolet spectroscopy, , ACADEMIC PRESS,

Viková, M. : MIKROSKOPIE II Mikroskopie II M. Viková

Viková, M. : MIKROSKOPIE II Mikroskopie II M. Viková II Mikroskopie II M. Viková LCAM DTM FT TU Liberec, martina.vikova@tul.cz Osvětlovac tlovací soustava I Výsledkem Köhlerova nastavení je rovnoměrné a maximální osvětlení průhledného preparátu, ležícího

Více

Základní pojmy. Je násobkem zvětšení objektivu a okuláru

Základní pojmy. Je násobkem zvětšení objektivu a okuláru Vznik obrazu v mikroskopu Mikroskop se skládá z mechanické části (podstavec, stojan a stolek s křížovým posunem), osvětlovací části (zdroj světla, kondenzor, clona) a optické části (objektivy a okuláry).

Více

1. Teorie mikroskopových metod

1. Teorie mikroskopových metod 1. Teorie mikroskopových metod A) Mezi první mikroskopové metody patřilo barvení biologických preparátů vhodnými barvivy, což způsobilo ovlivnění amplitudy světla prošlého preparátem, který pak byl snadno

Více

OPTIKA - NAUKA O SVĚTLE

OPTIKA - NAUKA O SVĚTLE OPTIKA OPTIKA - NAUKA O SVĚTLE - jeden z nejstarších oborů yziky - studium světla, zákonitostí jeho šíření a analýza dějů při vzájemném působení světla a látky SVĚTLO elektromagnetické vlnění λ = 380 790

Více

7. Světelné jevy a jejich využití

7. Světelné jevy a jejich využití 7. Světelné jevy a jejich využití - zápis výkladu - 41. až 43. hodina - B) Optické vlastnosti oka Oko = spojná optická soustava s měnitelnou ohniskovou vzdáleností zjednodušené schéma oka z biologického

Více

Nejdůležitější pojmy a vzorce učiva fyziky II. ročníku

Nejdůležitější pojmy a vzorce učiva fyziky II. ročníku Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/03.0009 Nejdůležitější pojmy a vzorce učiva fyziky II. ročníku V tomto článku uvádíme shrnutí poznatků učiva II. ročníku

Více

Mikroskopy. Světelný Konfokální Fluorescenční Elektronový

Mikroskopy. Světelný Konfokální Fluorescenční Elektronový Mikroskopy Světelný Konfokální Fluorescenční Elektronový Světelný mikroskop Historie 1590-1610 - Vyrobeny první přístroje, které lze považovat za použitelný mikroskop (Hans a Zaccharis Janssenové z Middleburgu

Více

Lasery optické rezonátory

Lasery optické rezonátory Lasery optické rezonátory Optické rezonátory Optickým rezonátorem se rozumí dutina obklopená odrazovými plochami, v níž je pasivní dielektrické prostředí. Rezonátor je nezbytnou součástí laseru, protože

Více

vede sice ke zvýšení kontrastu, zároveň se ale snižuje rozlišení a ostrost obrazu (Obr. 46).

vede sice ke zvýšení kontrastu, zároveň se ale snižuje rozlišení a ostrost obrazu (Obr. 46). 4. cvičení Metody zvýšení kontrastu obrazu (1. část) 1. Přivření kondenzorové clony nebo snížení kondenzoru vede sice ke zvýšení kontrastu, zároveň se ale snižuje rozlišení a ostrost obrazu (Obr. 46).

Více

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE Datum měření: 0520 Jméno: Jakub Kákona Pracovní skupina: 4 Ročník a kroužek: Pa 9:30 Spolupracovníci: Jana Navrátilová Hodnocení: Geometrická optika - Ohniskové vzdálenosti

Více

Úloha č. 8 Vlastnosti optických vláken a optické senzory

Úloha č. 8 Vlastnosti optických vláken a optické senzory Úloha č. 8 Vlastnosti optických vláken a optické senzory Optické vlákna patří k nejmodernějším přenosovým médiím. Jejich vysoká přenosová kapacita a nízký útlum jsou hlavní výhody, které je staví před

Více

Typy světelných mikroskopů

Typy světelných mikroskopů Typy světelných mikroskopů Johann a Zacharias Jansenové (16. stol.) Systém dvou čoček délka 1,2 m 17. stol. Typy světelných mikroskopů Jednočočkový mikroskop 17. stol. Typy světelných mikroskopů Italský

Více

λ, (20.1) 3.10-6 infračervené záření ultrafialové γ a kosmické mikrovlny

λ, (20.1) 3.10-6 infračervené záření ultrafialové γ a kosmické mikrovlny Elektromagnetické vlny Optika, část fyziky zabývající se světlem, patří spolu s mechanikou k nejstarším fyzikálním oborům. Podle jedné ze starověkých teorií je světlo vyzařováno z oka a oko si jím ohmatává

Více

Mikroskop včera a dnes a jeho využití ve fyzikálním praktiku

Mikroskop včera a dnes a jeho využití ve fyzikálním praktiku Mikroskop včera a dnes a jeho využití ve fyzikálním praktiku JIŘÍ TESAŘ 1, VÍT BEDNÁŘ 2 Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích 1, Západočeská univerzita v Plzni 2 Abstrakt Úvodní část příspěvku je

Více

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE Datum měření: 19.3.2011 Jméno: Jakub Kákona Pracovní skupina: 2 Hodina: Po 7:30 Spolupracovníci: Viktor Polák Hodnocení: Ohniskové vzdálenosti a vady čoček a zvětšení

Více

Využití zrcadel a čoček

Využití zrcadel a čoček Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/03.0009 Využití zrcadel a čoček V tomto článku uvádíme několik základních přístrojů, které vužívají spojných či rozptylných

Více

Infračervená spektroskopie

Infračervená spektroskopie Infračervená spektroskopie 1 Teoretické základy Podstatou infračervené spektroskopie je interakce infračerveného záření se studovanou hmotou, kdy v případě pohlcení fotonu studovanou hmotou mluvíme o absorpční

Více

Měření zvětšení dalekohledu a ohniskové vzdálenosti objektivů 1. Cíl úlohy

Měření zvětšení dalekohledu a ohniskové vzdálenosti objektivů 1. Cíl úlohy Měření zvětšení dalekohledu a ohniskové vzdálenosti objektivů 1. Cíl úlohy 2. Úkoly Seznámení se základními prvky a stavbou teleskopických dalekohledů. A) Změřte ohniskovou vzdálenost předložených objektivů

Více

17. března 2000. Optická lavice s jezdci a držáky čoček, světelný zdroj pro optickou lavici, mikroskopický

17. března 2000. Optická lavice s jezdci a držáky čoček, světelný zdroj pro optickou lavici, mikroskopický Úloha č. 6 Ohniskové vzdálenosti a vady čoček, zvětšení optických přístrojů Václav Štěpán, sk. 5 17. března 2000 Pomůcky: Optická lavice s jezdci a držáky čoček, světelný zdroj pro optickou lavici, mikroskopický

Více

Aplikovaná optika. Optika. Vlnová optika. Geometrická optika. Kvantová optika. - pracuje s čistě geometrickými představami

Aplikovaná optika. Optika. Vlnová optika. Geometrická optika. Kvantová optika. - pracuje s čistě geometrickými představami Aplikovaná optika Optika Geometrická optika Vlnová optika Kvantová optika - pracuje s čistě geometrickými představami - zanedbává vlnovou a kvantovou povahu světla - elektromagnetická teorie světla -světlo

Více

OPTICKÉ VLASTNOSTI OKA. ROZKLAD SVĚTLA HRANOLEM 1. OPTICKÉ VLASTNOSTI OKA

OPTICKÉ VLASTNOSTI OKA. ROZKLAD SVĚTLA HRANOLEM 1. OPTICKÉ VLASTNOSTI OKA OPTICKÉ VLASTNOSTI OKA. ROZKLAD SVĚTLA HRANOLEM 1. OPTICKÉ VLASTNOSTI OKA Stavbu lidského oka znáte z vyučování přírodopisu. Zopakujte si ji po dle obrázku. Komorová tekutina, oční čočka a sklivec tvoří

Více

2. kapitola: Přenosová cesta optická (rozšířená osnova)

2. kapitola: Přenosová cesta optická (rozšířená osnova) Punčochář, J: AEO; 2. kapitola 1 2. kapitola: Přenosová cesta optická (rozšířená osnova) Čas ke studiu: 4 hodiny Cíl: Po prostudování této kapitoly budete umět identifikovat prvky optického přenosového

Více

Fyzikální praktikum ( optika)

Fyzikální praktikum ( optika) Fyzikální praktikum ( optika) OPT/FP4 a OPT/P2 Jan Ponec Určeno pro studenty všech kombinací s fyzikou Olomouc 2011 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České

Více

Optická spektroskopie

Optická spektroskopie Univerzita Palackého v Olomouci Přírodovědecká fakulta Optická spektroskopie Antonín Černoch, Radek Machulka, Jan Soubusta Olomouc 2012 Oponenti: Mgr. Karel Lemr, Ph.D. RNDr. Dagmar Chvostová Publikace

Více

ANALÝZA MĚŘENÍ TVARU VLNOPLOCHY V OPTICE POMOCÍ MATLABU

ANALÝZA MĚŘENÍ TVARU VLNOPLOCHY V OPTICE POMOCÍ MATLABU ANALÝZA MĚŘENÍ TVARU VLNOPLOCHY V OPTICE POMOCÍ MATLABU J. Novák, P. Novák Katedra fyziky, Fakulta stavební, České vysoké učení technické v Praze Abstrakt V práci je popsán software pro počítačovou simulaci

Více

λ hc Optoelektronické součástky Fotorezistor, Laserová dioda

λ hc Optoelektronické součástky Fotorezistor, Laserová dioda Optoelektronické součástky Fotorezistor, Laserová dioda Úvod Optoelektronické součástky jsou založeny na interakci optického záření s elektricky nabitými částicemi v polovodičích. Vztah mezi energií fotonů

Více

2 Mikroskopické studium struktury semikrystalických polymerů

2 Mikroskopické studium struktury semikrystalických polymerů 2 Mikroskopické studium struktury semikrystalických polymerů Teorie Morfologie polymerů Morfologie polymerů jako součást polymerní vědy se zabývá studiem nadmolekulární struktury polymerů. Zkoumá uspořádání

Více

R10 F Y Z I K A M I K R O S V Ě T A. R10.1 Fotovoltaika

R10 F Y Z I K A M I K R O S V Ě T A. R10.1 Fotovoltaika Fyzika pro střední školy II 84 R10 F Y Z I K A M I K R O S V Ě T A R10.1 Fotovoltaika Sluneční záření je spojeno s přenosem značné energie na povrch Země. Její velikost je dána sluneční neboli solární

Více

Základní pojmy a vztahy: Vlnová délka (λ): vzdálenost dvou nejbližších bodů vlnění kmitajících ve stejné fázi

Základní pojmy a vztahy: Vlnová délka (λ): vzdálenost dvou nejbližších bodů vlnění kmitajících ve stejné fázi LRR/BUBCV CVIČENÍ Z BUNĚČNÉ BIOLOGIE 1. SVĚTELNÁ MIKROSKOPIE A PREPARÁTY V MIKROSKOPII TEORETICKÝ ÚVOD: Mikroskopie je základní metoda, která nám umožňuje pozorovat velmi malé biologické objekty. Díky

Více

Optické měřicí 3D metody

Optické měřicí 3D metody Univerzita Palackého v Olomouci Přírodovědecká fakulta Optické měřicí 3D metod Michal Pochmon Olomouc 212 Oponent: RNDr. Tomáš Rössler Ph.D. Publikace bla připravena v rámci projektu Investice do rozvoje

Více

Vývoj a současnost světelné mikroskopie. úvod do kurzu Bi1301 Botanická mikrotechnika

Vývoj a současnost světelné mikroskopie. úvod do kurzu Bi1301 Botanická mikrotechnika Vývoj a současnost světelné mikroskopie úvod do kurzu Bi1301 Botanická mikrotechnika Nejlepší způsob jak předpovědět budoucnost je začít v minulosti (McCrone 1988) Začátky světelné mikroskopie - asi před

Více

Hranolový spektrometr

Hranolový spektrometr Hranolový spektrometr a vodíkové spektrum Ú k o l y 1. Okalibrujte hranolový spektro.. Určente vlnové délky spektrálních čar vodíkové výbojky. 3. Určente kvantové elektronové přechody v atomu vodíku. 4.

Více

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE. Úloha 4: Balmerova série vodíku. Abstrakt

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE. Úloha 4: Balmerova série vodíku. Abstrakt FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE Datum měření:.. 00 Úloha 4: Balmerova série vodíku Jméno: Jiří Slabý Pracovní skupina: 4 Ročník a kroužek:. ročník,. kroužek, pondělí 3:30 Spolupracovala: Eliška Greplová

Více

ÚVOD DO PROBLEMATIKY PIV

ÚVOD DO PROBLEMATIKY PIV ÚVOD DO PROBLEMATIKY PIV Jiří Nožička, Jan Novotný ČVUT v Praze, Fakulta strojní, Ú 207.1, Technická 4, 166 07, Praha 6, ČR 1. Základní princip PIV Particle image velocity PIV je měřící technologie, která

Více

Rozdělení přístroje zobrazovací

Rozdělení přístroje zobrazovací Optické přístroje úvod Rozdělení přístroje zobrazovací obraz zdánlivý subjektivní přístroje lupa mikroskop dalekohled obraz skutečný objektivní přístroje fotoaparát projekční přístroje přístroje laboratorní

Více

PÍSEMNÁ ZPRÁVA ZADAVATELE

PÍSEMNÁ ZPRÁVA ZADAVATELE PÍSEMNÁ ZPRÁVA ZADAVATELE Identifikační údaje zadávacího řízení Název zakázky Druh zakázky Název projektu Číslo projektu Dodávka pomůcek pro výuku fyziky a biologie Dodávky Inovace ve výuce fyziky a biologie

Více

Abstrakt: Úloha seznamuje studenty se základními pojmy geometrické optiky

Abstrakt: Úloha seznamuje studenty se základními pojmy geometrické optiky Úloha 6 02PRA2 Fyzikální praktikum II Ohniskové vzdálenosti čoček a zvětšení optických přístrojů Abstrakt: Úloha seznamuje studenty se základními pojmy geometrické optiky a principy optických přístrojů.

Více

Emisní spektrální čáry atomů. Úvod do teorie a dvě praktické aplikace

Emisní spektrální čáry atomů. Úvod do teorie a dvě praktické aplikace Emisní spektrální čáry atomů. Úvod do teorie a dvě praktické aplikace Ing. Pavel Oupický Oddělení optické diagnostiky, Turnov Ústav fyziky plazmatu AV ČR, v.v.i., Praha Úvod Teorie vzniku a kvantifikace

Více

OPTICKÝ KUFŘÍK OA1 410.9973 Návody k pokusům

OPTICKÝ KUFŘÍK OA1 410.9973 Návody k pokusům OPTICKÝ KUFŘÍK OA 40.9973 Návody k pokusům Učitelská verze NÁVODY K POKUSŮM OPTIKA 2 NÁVODY K POKUSŮM OPTIKA SEZNAM POKUSŮ ŠÍŘENÍ SVĚTLA Přímočaré šíření světla (..) Stín a polostín (.2.) ODRAZ SVĚTLA

Více

VLNOVÁ OPTIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Optika - 3. ročník

VLNOVÁ OPTIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Optika - 3. ročník VLNOVÁ OPTIKA Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Optika - 3. ročník Vlnová optika Světlo lze chápat také jako elektromagnetické vlnění. Průkopníkem této teorie byl Christian Huyghens. Některé jevy se dají

Více

TRANSMISNÍ ELEKTRONOVÁ MIKROSKOPIE

TRANSMISNÍ ELEKTRONOVÁ MIKROSKOPIE TRANSMISNÍ ELEKTRONOVÁ MIKROSKOPIE Klára Šafářová Centrum pro výzkum nanomateriálů, UP Olomouc 4.12.2009 Workshop: Mikroskopické techniky SEM a TEM Obsah konstrukce transmisního elektronového mikroskopu

Více

Simulation of Residual Optical Aberrations of Objective Lens 210/3452 of Solar Spectrograph of Ondřejov Observatory

Simulation of Residual Optical Aberrations of Objective Lens 210/3452 of Solar Spectrograph of Ondřejov Observatory Simulace zbytkových optických vad objektivu 210/3452 slunečního spektrografu na observatoři v Ondřejově Zdeněk Rail, Daniel Jareš, Radek Melich Ústav fyziky plazmatu AV ČR,v.v.i.- Toptec Sobotecká 1660,

Více

Přednášky z lékařské přístrojové techniky

Přednášky z lékařské přístrojové techniky Přednášky z lékařské přístrojové techniky Masarykova univerzita v Brně Endoskopie a lasery Endoskopie Názvem endoskopy označujeme skupinu optických k vyšetřování tělních dutin. Jsou založeny na odrazu

Více

Letní škola fyziky optika 2015 (22.6. 26.6. 2015)

Letní škola fyziky optika 2015 (22.6. 26.6. 2015) Letní škola fyziky optika 2015 (22.6. 26.6. 2015) 1) Experimentální paprsková optika (Miroslav Pech)... 1 Experimentální ověření základních zákonů paprskové optiky, jako je zákon lomu a odrazu, ukázka

Více

FYZIKA na LF MU cvičná. 1. Který z následujících souborů jednotek neobsahuje jen základní nebo odvozené jednotky soustavy SI?

FYZIKA na LF MU cvičná. 1. Který z následujících souborů jednotek neobsahuje jen základní nebo odvozené jednotky soustavy SI? FYZIKA na LF MU cvičná 1. Který z následujících souborů jednotek neobsahuje jen základní nebo odvozené jednotky soustavy SI? A. kandela, sekunda, kilogram, joule B. metr, joule, kalorie, newton C. sekunda,

Více

PRINCIPY MODERNÍCH OPTICKÝCH ZOBRAZOVACÍCH METOD PRAKTIKUM

PRINCIPY MODERNÍCH OPTICKÝCH ZOBRAZOVACÍCH METOD PRAKTIKUM Ústav fyziky kondenzovaných látek (ÚFKL) Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita, Brno http://www.physics.muni.cz/ufkl PRINCIPY MODERNÍCH OPTICKÝCH ZOBRAZOVACÍCH METOD PRAKTIKUM jarní semestr 2013

Více

Mikrovlny. 1 Úvod. 2 Použité vybavení

Mikrovlny. 1 Úvod. 2 Použité vybavení Mikrovlny * P. Spáčil, ** J. Pavelka, *** F. Jareš, **** V. Šopík Gymnázium Vídeňská Brno; ** Gymnázium tř. Kpt. Jaroše; *** Arcibiskupské gymnázium; **** Gymnázium Jeseník; pavelspacil@tiscali.cz; **

Více

KONSTRUKCE MIKROSKOPOVÉHO LED OSVĚTLOVACÍHO ZDROJE DESIGN OF MICROSCOPE LED ILLUMINATION SOURCE

KONSTRUKCE MIKROSKOPOVÉHO LED OSVĚTLOVACÍHO ZDROJE DESIGN OF MICROSCOPE LED ILLUMINATION SOURCE VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV KONSTRUOVÁNÍ FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF MACHINE AND INDUSTRIAL DESIGN KONSTRUKCE MIKROSKOPOVÉHO

Více

Fyzikální praktikum 2. 9. Závislost indexu lomu skla na vlnové délce. Refraktometr

Fyzikální praktikum 2. 9. Závislost indexu lomu skla na vlnové délce. Refraktometr Ústav fyziky kondenzovaných látek Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita, Brno Fyzikální praktikum 9. Závislost indexu lomu skla na vlnové délce. Refraktometr Úkoly k měření Povinná část Měření

Více

8 b) POLARIMETRIE. nepolarizovaná vlna

8 b) POLARIMETRIE. nepolarizovaná vlna 1. TEORETICKÝ ÚVO Rotační polarizace Světlo má zároveň povahu vlnového i korpuskulárního záření. V optických jevech se světlo chová jako příčné vlnění, přičemž světelné kmity probíhají všemi směry a směr

Více

Geometrická optika. Optické přístroje a soustavy. převážně jsou založeny na vzájemné interakci světelného pole s látkou nebo s jiným fyzikálním polem

Geometrická optika. Optické přístroje a soustavy. převážně jsou založeny na vzájemné interakci světelného pole s látkou nebo s jiným fyzikálním polem Optické přístroje a soustav Geometrická optika převážně jsou založen na vzájemné interakci světelného pole s látkou nebo s jiným fzikálním polem Důsledkem této t to interakce je: změna fzikáln lních vlastností

Více

Elektronová mikroskopie v materiálovém výzkumu

Elektronová mikroskopie v materiálovém výzkumu Elektronová mikroskopie v materiálovém výzkumu Kristina Hakenová Gymnázium Turnov kikihak@seznam.cz Karel Vlachovský Masarykovo gymnázium, Plzeň maoap1@gmail.com Abstrakt: Práce seznamuje čtenáře s elektronovým

Více

Optika. Nobelovy ceny za fyziku 2005 a 2009. Petr Malý Katedra chemické fyziky a optiky Matematicko fyzikální fakulta UK

Optika. Nobelovy ceny za fyziku 2005 a 2009. Petr Malý Katedra chemické fyziky a optiky Matematicko fyzikální fakulta UK Optika Nobelovy ceny za fyziku 2005 a 2009 Petr Malý Katedra chemické fyziky a optiky Matematicko fyzikální fakulta UK Optika zobrazování aplikace základní fyzikální otázky např. test kvantové teorie

Více

Metody skenovací elektronové mikroskopie SEM a analytické techniky Jiří Němeček

Metody skenovací elektronové mikroskopie SEM a analytické techniky Jiří Němeček Metody skenovací elektronové mikroskopie SEM a analytické techniky Jiří Němeček Druhy mikroskopie Podle druhu použitého paprsku nebo sondy rozeznáváme tyto základní druhy mikroskopie: Světelná mikrokopie

Více

Mikroskopická obrazová analýza

Mikroskopická obrazová analýza Návod pro laboratorní úlohu z měřicí techniky Práce O1 Mikroskopická obrazová analýza 0 1 Úvod: Tato laboratorní úloha je koncipována jako seznámení se s principy snímání mikroskopických obrazů a jejich

Více

Praktická geometrická optika

Praktická geometrická optika Praktická geometrická optika Václav Hlaváč České vysoké učení technické v Praze Centrum strojového vnímání (přemosťuje skupiny z) Český institut informatiky, robotiky a kybernetiky Fakulta elektrotechnická,

Více

Optická (světelná) Mikroskopie pro TM III

Optická (světelná) Mikroskopie pro TM III Optická (světelná) Mikroskopie pro TM III Jan.Machacek@vscht.cz Ústav skla a keramiky VŠCHT Praha +42-0- 22044-4151 Osnova přednášky Mikroskopování ve zkřížených nikolech Zhášení anizotropních krystalů

Více

Praktická geometrická optika

Praktická geometrická optika Praktická geometrická optika Václav Hlaváč České vysoké učení technické v Praze Fakulta elektrotechnická, katedra kybernetiky Centrum strojového vnímání http://cmp.felk.cvut.cz/ hlavac, hlavac@fel.cvut.cz

Více

Zeemanův jev. Pavel Motal 1 SOŠ a SOU Kuřim, s. r. o. Miroslav Michlíček 2 Gymnázium Vyškov

Zeemanův jev. Pavel Motal 1 SOŠ a SOU Kuřim, s. r. o. Miroslav Michlíček 2 Gymnázium Vyškov Zeemanův jev Pavel Motal 1 SOŠ a SOU Kuřim, s. r. o. Miroslav Michlíček 2 Gymnázium Vyškov 1 Abstrakt Při tomto experimentu jsme zopakovali pokus Pietera Zeemana (nositel Nobelovy ceny v roce 1902) se

Více

Pedagogická fakulta. Katedra fyziky. Diplomová práce

Pedagogická fakulta. Katedra fyziky. Diplomová práce JIHOČESKÁ UNIVERZITA V ČESKÝCH BUDĚJOVICÍCH Pedagogická fakulta Katedra fyziky Diplomová práce Rozptyl primárních elektronů na atomech zalévacího média biologického materiálu u nízkonapěťového transmisního

Více

Elektronová mikroskopie SEM, TEM, AFM

Elektronová mikroskopie SEM, TEM, AFM Elektronová mikroskopie SEM, TEM, AFM Historie 1931 E. Ruska a M. Knoll sestrojili první elektronový prozařovací mikroskop 1939 první vyrobený elektronový mikroskop firma Siemens rozlišení 10 nm 1965 první

Více

Základy fyzikálněchemických

Základy fyzikálněchemických Základy fyzikálněchemických metod Fyzikálně-chemické metody optické metody elektrochemické metody separační metody kalorimetrické metody radiochemické metody ostatní metody Optické metody Oko je citlivé

Více

Výzva k podání nabídky a zadávací dokumentace

Výzva k podání nabídky a zadávací dokumentace Výzva k podání nabídky a zadávací dokumentace Zadavatel: název: Mikrobiologický ústav AV ČR,v.v.i. sídlo: Vídeňská 1083, 142 00 Praha 4 IČ: 61388971 DIČ: CZ61388971 zastoupený: RNDr. Martinem Bilejem,

Více

Optické metody a jejich aplikace v kompozitech s polymerní matricí

Optické metody a jejich aplikace v kompozitech s polymerní matricí Optické metody a jejich aplikace v kompozitech s polymerní matricí Doc. Ing. Eva Nezbedová, CSc. Polymer Institute Brno Ing. Zdeňka Jeníková, Ph.D. Ústav materiálového inženýrství, Fakulta strojní, ČVUT

Více

MIKROSKOPIE V OBORU TEXTILNÍM

MIKROSKOPIE V OBORU TEXTILNÍM MIKROSKOPIE V OBORU TEXTILNÍM Makro- a mikrosvět Vjemy ze světa okolo nás vnímáme svými smysly. Je uváděno, že nadpoloviční množství těchto vjemů makrosvěta přichází do našeho mozku zrakem. Mozek je schopen

Více

Fyzika pro chemiky II. Jarní semestr 2014. Elektromagnetické vlny a optika Fyzika mikrosvěta Fyzika pevných látek. Petr Mikulík. Maloúhlový rozptyl

Fyzika pro chemiky II. Jarní semestr 2014. Elektromagnetické vlny a optika Fyzika mikrosvěta Fyzika pevných látek. Petr Mikulík. Maloúhlový rozptyl Fyzika pro chemiky II Jarní semestr 2014 Elektromagnetické vlny a optika Fyzika mikrosvěta Fyzika pevných látek Petr Mikulík Ústav fyziky kondenzovaných látek Přírodovědecká fakulta Masarykova univerzita,

Více

DALEKOHLEDY. Masarykova univerzita v Brně Lékařská fakulta

DALEKOHLEDY. Masarykova univerzita v Brně Lékařská fakulta Masarykova univerzita v Brně Lékařská fakulta DALEKOHLEDY OPTICKÝ PRINCIP, VÝVOJ, VYUŽITÍ V TECHNICKÉ A OPTOMETRICKÉ PRAXI, METODY POSOUZENÍ KVALITY VÝROBKU Bakalářská práce Vedoucí: Mgr. Jitka Bělíková

Více

Vypracoval. Jakub Kákona Datum Hodnocení

Vypracoval. Jakub Kákona Datum Hodnocení Úloha č. 1 - Polarizace světelného záření Název a číslo úlohy Datum měření 4. 5. 2011 Měření provedli Tomáš Zikmund, Jakub Kákona Vypracoval Jakub Kákona Datum Hodnocení 1 Zjištění polarizace LASERu Pro

Více

APLIKOVANÁ OPTIKA A ELEKTRONIKA

APLIKOVANÁ OPTIKA A ELEKTRONIKA VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ MILOSLAV ŠVEC A JIŘÍ VONDRÁK APLIKOVANÁ OPTIKA A ELEKTRONIKA MODUL 01 OPTICKÁ ZOBRAZENÍ STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA

Více

Název školy: Základní škola a Mateřská škola Žalany. Číslo projektu: CZ. 1.07/1.4.00/21.3210. Téma sady: Fyzika 6. 9.

Název školy: Základní škola a Mateřská škola Žalany. Číslo projektu: CZ. 1.07/1.4.00/21.3210. Téma sady: Fyzika 6. 9. Název školy: Základní škola a Mateřská škola Žalany Číslo projektu: CZ. 1.07/1.4.00/21.3210 Téma sady: Fyzika 6. 9. Název DUM: VY_32_INOVACE_4A_17_DALEKOHLEDY Vyučovací předmět: Fyzika Název vzdělávacího

Více

1. Co je to noční vidění?

1. Co je to noční vidění? 1. Co je to noční vidění? Noční vidění je elektro-optický přístroj, který s trochou fantazie vypadá jako běžný monokulární nebo binokulární dalekohled. Přístroje na noční pozorování fungují na principu

Více

Spektrální charakteristiky

Spektrální charakteristiky Spektrální charakteristiky Cíl cvičení: Měření spektrálních charakteristik filtrů a zdrojů osvětlení 1 Teoretický úvod Interakcí elektromagnetického vlnění s libovolnou látkou vzniká optický jev, který

Více

M I K R O S K O P I E

M I K R O S K O P I E Inovace předmětu KBB/MIK SVĚTELNÁ A ELEKTRONOVÁ M I K R O S K O P I E Rozvoj a internacionalizace chemických a biologických studijních programů na Univerzitě Palackého v Olomouci CZ.1.07/2.2.00/28.0066

Více

RYCHLOST SVĚTLA PROSEMINÁŘ Z OPTIKY

RYCHLOST SVĚTLA PROSEMINÁŘ Z OPTIKY RYCHLOST SVĚTLA PROSEMINÁŘ Z OPTIKY JE RYCHLOST SVĚTLA NEKONEČNÁ? Galileo podporuje Aristotelovu (a Descartovu) pozici, Každodenní zkušenost ukazuje, že rychlost světla je nekonečná, protože když uvidíme

Více

METALOGRAFIE I. 1. Úvod

METALOGRAFIE I. 1. Úvod METALOGRAFIE I 1. Úvod Metalografie je nauka, která pojednává o vnitřní stavbě kovů a slitin. Jejím cílem je zviditelnění struktury materiálu a následné studium pomocí světelného či elektronového mikroskopu.

Více

KONTROLA PŘESNOSTI VÝROBY S VYUŽITÍM MATLABU

KONTROLA PŘESNOSTI VÝROBY S VYUŽITÍM MATLABU KONTROLA PŘESNOSTI VÝROBY S VYUŽITÍM MATLABU Ing. Vladislav Matějka, Ing. Jiří Tichý, Ing. Radovan Hájovský Katedra měřicí a řídicí techniky, VŠB-TU Ostrava Abstrakt: Příspěvek se zabývá možností využít

Více

Základní pojmy Zobrazení zrcadlem, Zobrazení čočkou Lidské oko, Optické přístroje

Základní pojmy Zobrazení zrcadlem, Zobrazení čočkou Lidské oko, Optické přístroje Optické zobrazování Základní pojmy Zobrazení zrcadlem, Zobrazení čočkou Lidské oko, Optické přístroje Základní pojmy Optické zobrazování - pomocí paprskové (geometrické) optiky - využívá model světelného

Více

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Základy paprskové a vlnové optiky, optická vlákna, Učební text Ing. Bc. Jiří Primas Liberec 2011 Materiál vznikl

Více

Řetězový filtr pro více astronomicky zajímavých spektrálních čar

Řetězový filtr pro více astronomicky zajímavých spektrálních čar Řetězový filtr pro více astronomicky zajímavých spektrálních čar R Melich, Z Melich, I Šolc, Ústav fyziky plazmatu AV ČR, Oddělení optické diagnostiky, Turnov, vod @cascz J Klimeš sr, Jan Klimeš jr, Hvězdárna

Více

Zobrazovací soustava pro spektrograf s vícekanálovým Šolcovým filtrem. Daniel Jareš, Vít Lédl, Zdeněk Rail. 2. Varianty zobrazovacích soustav

Zobrazovací soustava pro spektrograf s vícekanálovým Šolcovým filtrem. Daniel Jareš, Vít Lédl, Zdeněk Rail. 2. Varianty zobrazovacích soustav Zobrazovací soustava pro spektrograf s vícekanálovým Šolcovým filtrem Daniel Jareš, Vít Lédl, Zdeněk Rail Při řešení slunečního spektrografu s vícekanálovým filtrem Šolcova typu byl proveden rozbor možných

Více

Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát

Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát Michal Veselý, 00 Základní části fotografického aparátu tedy jsou: tělo přístroje objektiv Pochopení funkce běžných objektivů usnadní zjednodušená představa, že objektiv jako celek se chová stejně jako

Více

Základy měření optických vláken a kabelů

Základy měření optických vláken a kabelů 1 VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA Fakulta elektrotechniky a informatiky Základy měření optických vláken a kabelů Jan Skapa, Jan Vitásek Ostrava 2011 2 Tato publikace byla napsána v OpenOffice,

Více

Témata semestrálních prací:

Témata semestrálních prací: Témata semestrálních prací: 1. Balistická raketa v gravitačním poli Země zadal Jiří Novák Popište pohyb balistické rakety vystřelené ze zemského povrchu v gravitačním poli Země. Sestavte model této situace

Více

Video mikroskopická jednotka VMU

Video mikroskopická jednotka VMU Video mikroskopická jednotka VMU Série 378 VMU je kompaktní, lehká a snadno instalovatelná mikroskopická jednotka pro monitorování CCD kamerou v polovodičových zařízení. Mezi základní rysy optického systému

Více

Princip inkoustového tisku

Princip inkoustového tisku Stránka č. 1 z 10 Vyberte si princip tisku, se kterým se chcete blíže seznámit: INKOUSTOVÝ, LASEROVÝ, THERMO Princip inkoustového tisku Vývoj inkoustových tiskáren jako výstupního zařízení počítače má

Více

MIKROSKOPIE JAKO NÁSTROJ STUDIA MIKROORGANISMŮ

MIKROSKOPIE JAKO NÁSTROJ STUDIA MIKROORGANISMŮ Mikroskopické techniky MIKROSKOPIE JAKO NÁSTROJ STUDIA MIKROORGANISMŮ Slouží k vizualizaci mikroorganismů Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723) Čočka zvětšující 300x Různé druhy mikroskopů, které se liší

Více

Sada Optika. Kat. číslo 100.7200

Sada Optika. Kat. číslo 100.7200 Sada Optika Kat. číslo 100.7200 Strana 1 z 63 Všechna práva vyhrazena. Dílo a jeho části jsou chráněny autorskými právy. Jeho použití v jiných než zákonem stanovených případech podléhá předchozímu písemnému

Více

Měření Planckovy konstanty

Měření Planckovy konstanty Měření Planckovy konstanty Online: http://www.sclpx.eu/lab3r.php?exp=2 Pro stanovení přibližné hodnoty Planckovy konstanty jsme vyšli myšlenkově z experimentu s LED diodami, viz např. [8], [81], nicméně

Více

Optika v počítačovém vidění MPOV

Optika v počítačovém vidění MPOV Optika v počítačovém vidění MPOV Rozvrh přednášky: 1. osvětlení 2. objektivy 3. senzory 4. další související zařízení Princip pořízení a zpracování obrazu Shoda mezi výsledkem a realitou? Pořízení obrazu

Více

Měření horizontálních a vertikálních úhlů Úhloměrné přístroje a jejich konstrukce Horizontace a centrace Přesnost a chyby v měření úhlů.

Měření horizontálních a vertikálních úhlů Úhloměrné přístroje a jejich konstrukce Horizontace a centrace Přesnost a chyby v měření úhlů. Měření horizontálních a vertikálních úhlů Úhloměrné přístroje a jejich konstrukce Horizontace a centrace Přesnost a chyby v měření úhlů Kartografie přednáška 10 Měření úhlů prostorovou polohu směru, vycházejícího

Více

ZÁKLADNÍ ČÁSTI SPEKTRÁLNÍCH PŘÍSTROJŮ

ZÁKLADNÍ ČÁSTI SPEKTRÁLNÍCH PŘÍSTROJŮ ZÁKLADNÍ ČÁSTI SPEKTRÁLNÍCH PŘÍSTROJŮ (c) -2008, ACH/IM BLOKOVÉ SCHÉMA: (a) emisní metody (b) absorpční metody (c) luminiscenční metody U (b) monochromátor často umístěn před kyvetou se vzorkem. Části

Více

VÝUKOVÝ SOFTWARE PRO ANALÝZU A VIZUALIZACI INTERFERENČNÍCH JEVŮ

VÝUKOVÝ SOFTWARE PRO ANALÝZU A VIZUALIZACI INTERFERENČNÍCH JEVŮ VÝUKOVÝ SOFTWARE PRO ANALÝZU A VIZUALIZACI INTERFERENČNÍCH JEVŮ P. Novák, J. Novák Katedra fyziky, Fakulta stavební, České vysoké učení technické v Praze Abstrakt V práci je popsán výukový software pro

Více

4.4. Vlnové vlastnosti elektromagnetického záření

4.4. Vlnové vlastnosti elektromagnetického záření 4.4. Vlnové vlastnosti elektromagnetického záření 4.4.1. Interference 1. Charakterizovat význačné vlastnosti koherentních paprsků.. Umět definovat optickou dráhu v souvislosti s dráhovým rozdílem a s fázovým

Více

(1) (3) Dále platí [1]:

(1) (3) Dále platí [1]: Pracovní úkol 1. Z přiložených ů vyberte dva, použijte je jako lupy a změřte jejich zvětšení a zorná pole přímou metodou. 2. Změřte zvětšení a zorná pole mikroskopu pro všechny možné kombinace ů a ů. Naměřené

Více

Optika pro mikroskopii materiálů I

Optika pro mikroskopii materiálů I Optika pro mikroskopii materiálů I Jan.Machacek@vscht.cz Ústav skla a keramiky VŠCHT Praha +42-0- 22044-4151 Osnova přednášky Základní pojmy optiky Odraz a lom světla Interference, ohyb a rozlišení optických

Více

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE Datum měření: 1.4.2011 Jméno: Jakub Kákona Pracovní skupina: 4 Ročník a kroužek: Pa 9:30 Spolupracovníci: Jana Navrátilová Hodnocení: Měření s polarizovaným světlem

Více

POPIS VYNALEZU K AUTORSKÉMU OSVĚDČENÍ (19) (13) B1. (40) Zveřejněno 13 10 89 (45) Vydáno 12 02 91. (75) Autor vynálezu A.UTRATA RUDOLF Ing. CSo.

POPIS VYNALEZU K AUTORSKÉMU OSVĚDČENÍ (19) (13) B1. (40) Zveřejněno 13 10 89 (45) Vydáno 12 02 91. (75) Autor vynálezu A.UTRATA RUDOLF Ing. CSo. ČESKÁ A SLOVENSKA FEDERATÍVNI REPUBLIKA (19) POPIS VYNALEZU K AUTORSKÉMU OSVĚDČENÍ 269 916 (ID (13) B1 (21) pv 6856-87.и (22) Přihlášeno zk 09 87 (51) Int. Cl." II 01 j 37/28 FEDERÄLNl ClňAD PRO VYNÁLEZY

Více

Měření rozložení optické intenzity ve vzdálené zóně

Měření rozložení optické intenzity ve vzdálené zóně Rok / Year: Svazek / Volume: Číslo / Number: 1 1 5 Měření rozložení optické intenzity ve vzdálené zóně Measurement of the optial intensity distribution at the far field Jan Vitásek 1, Otakar Wilfert, Jan

Více

Vlnění, optika mechanické kmitání a vlnění zvukové vlnění elmag. vlny, světlo a jeho šíření zrcadla a čočky, oko druhy elmag. záření, rentgenové z.

Vlnění, optika mechanické kmitání a vlnění zvukové vlnění elmag. vlny, světlo a jeho šíření zrcadla a čočky, oko druhy elmag. záření, rentgenové z. Vlnění, optika mechanické kmitání a vlnění zvukové vlnění elmag. vlny, světlo a jeho šíření zrcadla a čočky, oko druhy elmag. záření, rentgenové z. Mechanické vlnění představte si závaží na pružině, které

Více

METODY CHARAKTERIZACE POLOVODIVÝCH TERMOELEKTRICKÝCH MATERIÁLŮ

METODY CHARAKTERIZACE POLOVODIVÝCH TERMOELEKTRICKÝCH MATERIÁLŮ METODY CHARAKTERIZACE POLOVODIVÝCH TERMOELEKTRICKÝCH MATERIÁLŮ J. KAŠPAROVÁ, Č. DRAŠAR Fakulta chemicko - technologická, Univerzita Pardubice, Studentská 573, 532 10 Pardubice, CZ, e-mail:jana.kasparova@upce.cz

Více