АссистентНовый вопросИсторияОбласти знаний
Партнёрские проектыСпецпроектыСтать автором
Сменить язык
О РУВИКИ

Конденсор

Конде́нсор (лат. condenso — уплотняю) — линзовая, зеркальная или зеркально-линзовая оптическая система, собирающая лучи от источника света и направляющая их на рассматриваемый или проецируемый предмет.

Конденсор микроскопа «Альтами-138».
Разобранный фотоувеличитель УПА-601, конденсор в оправе чёрного цвета.
Общие сведения
Конденсор (оптика)
Область использования оптика
микроскопия
фототехника
спектроскопия
объектив

История

Роберт Гук в своей знаменитой книге «Micrographia» (1665)[1] описал использование стеклянной сферы, наполненной водой, для концентрации света свечи на образце. Таким образом, появление первых конденсоров можно отнести к 17му веку. В XVIII веке конденсоры уже активно использовались в микроскопии. Считается, что первый подстоличный (располагался под предметным столиком микроскопа) конденсор мог быть создан П. Боннани ещё в 1698 году. В первой половине XIX века появляются такие устройства, как «бычий глаз» (bull’s-eye condenser) — популярная линза для концентрации света от масляных ламп и свечей. В 1834 году Шарль Шевалье включил конденсор в свой «Ахроматический универсальный микроскоп», а в 1861 году преподобный Дж. Б. Рид представил полусферический конденсор. В 1870 году Аббе представил свою знаменитую конструкцию, и с 1873 года компания Carl Zeiss начала серийный выпуск конденсора Аббе. По состоянию на 2026 год конденсор Аббе остаётся основой конструкций конденсоров для световых микроскопов.

Назначение и принцип действия

Назначение конденсора — направить как можно больше светового потока от источника света на рассматриваемый или проецируемый объект. Поэтому конденсор выполняют как объектив, строящий действительное изображение источника света в плоскости первой линзы главного объектива[2] (объектив микроскопа, проекционный объектив).

Конструкция

Существует большое количество оптических схем конденсоров[2]. Наиболее распространены конденсоры из двух плоско-выпуклых линз, обращённых сферическими поверхностями друг к другу. Эта простая схема позволяет уменьшить сферические аберрации.

Ключевым фактором, определяющим выбор схемы конденсора является требуемая числовая апертура. При числовой апертуре до 0,1 (угол охвата до 10о) достаточно одиночной линзы, Двухлинзовые системы могут обеспечить апертуру до 0,3. Свыше 0,3 необходимы более сложные конструкции. Как и в случае объективов микроскопов, числовую апертуру конденсора можно увеличить за счёт использования иммерсионной жидкости.

В микроскопии выбор конденсора также связан с возможностями объектива микроскопа. Для того, чтобы полностью раскрыть возможности ахроматических или апланатических объективов, необходимо использовать аналогичный более сложный конденсор.

Распространены также зеркальные конденсоры[3]. Они обладают большим углом охвата (до 140°) и лишены хроматических аберраций. Дополнительными преимуществами являются меньшая, чем у линзовых, масса и меньшие потери. Простейшая зеркальная система — вогнутое сферическое зеркало, угол охвата может составлять до 110°. Источник света в такой системе помещается в фокус зеркала, и тогда его изображение получается на бесконечности, то есть получаем параллельный пучок света.

Чтобы избежать повреждений или загрязнений отражающего слоя, в осветительных системах часто применяют стеклянные отражатели, внутреннюю поверхность которых покрывают отражающим слоем. Например, зеркало Манжена состоит из двух сферических поверхностей, одна из которых покрыта отражающим слоем (рис. 7.4). Такое зеркало имеет угол охвата около 140°.

В кинопроекционных аппаратах в основном применяются зеркальные конденсоры с углом охвата собираемых лучей до 240°. Поверхности зеркал в таких конденсорах часто имеют параболическую или эллипсоидную форму.

Применение

В оптической микроскопии конденсор располагается под предметным столиком и фокусирует свет на препарате[2].

В проекционной технике конденсор собирает свет от мощного источника и направляет его сквозь прозрачное изображение.

В спектральных и ряде других оптических приборов конденсор фокусирует свет от источника на входной щели.

В осветительных приборах формирует направленный пучок света.

В фотоувеличителях используется для равномерного освещения фотобумаги.

Специализированные типы конденсоров

Для специальных методов исследования используются конденсоры с уникальной конструкцией:

  • Фазово-контрастный конденсор: Вместо простой диафрагмы он имеет поворотный диск с набором кольцевых диафрагм. Каждая диафрагма соответствует объективу определённого увеличения и создаёт полый конус света, необходимый для этого метода.
  • Конденсор для тёмного поля: Также содержит специальную диафрагму, которая формирует полый световой конус, но с меньшим углом. В объектив попадает только свет, рассеянный препаратом, из-за чего объект выглядит ярко светящимся на тёмном фоне.
  • ДИК-конденсор: Для метода дифференциально-интерференционного контраста (ДИК) в конструкцию добавляются специальные призмы, которые расщепляют световой пучок.
  • Эпиконденсор: Используется в микроскопах для работы в отражённом свете. Представляет собой кольцевую зеркальную или зеркально-линзовую систему, которая располагается вокруг объектива и направляет свет на образец сверху.

Конденсор Аббе

Конденсор Аббе[4] состоит из двух линз: плосковыпуклой и большой двояковыпуклой (служит собирающей линзой для первой). Фокус первой линзы традиционно находится на расстоянии около 2 мм от плоскости, совпадающей с плоскостью образца.

Для совмещения оптической оси конденсора с осью микроскопа можно использовать диафрагму. Конденсор может не только концентрировать свет, проходящий через образец, но и регулирует его. Управление пучком света осуществляется двумя способами:

  1. перемещение конденсора позволяет осуществлять совмещение оси конденсора с осью объектива, а также точно фокусировать свет на препарате;
  2. регулировка диаметра светового пучка ирисовой диафрагмой позволяет настраивать числовую апертуру, контраст и глубину резкости изображения.

Конденсоры Аббе сложно использовать при увеличении более чем в 400 раз, поскольку апланатический конус соответствует числовой апертуре (NA) 0,6[5].

Примечания

  1. ↑ Карцев В. П. Ньютон. — М.: Молодая гвардия, 1987. — С. 175 (часть V). — (Жизнь замечательных людей. Вып. 684). — 150000 экз.
  2. ↑ 1 2 3 Тудоровский А. И. Теория оптических приборов. — 2-е, перераб. и доп.. — М. ; Л.: Издательство Академии наук СССР, 1952. — Т. Ч. 2 : Часть прикладная: Оптические системы. — 567 с.
  3. ↑ Иванова Т.В. Электронный учебник по курсу "Введение в специальность". университет ИТМО (2002).
  4. ↑ Ernst Abbe (англ.).
  5. ↑ Lawson D. F. The technique of photomicrography. — London: G. Newnes, 1960. — P. xvi, 256.

Литература

  • В. И. Кузичев. Конденсор // Фотокинотехника: Энциклопедия / Гл. ред. Е. А. Иофис. — М.: Советская энциклопедия, 1981. — 447 с.
  • Тудоровский А. И. Теория оптических приборов. — 2-е, перераб. и доп.. — М. ; Л.: Издательство Академии наук СССР, 1952. — Т. Ч. 2 : Часть прикладная: Оптические системы. — 567 с.

Дополнительно по теме

Категории