Órdenes de difracción

Luz difractada y luz no desviada

El punto central de la luz (imagen del diafragma de apertura del condensador) representa la luz directa o desviada que pasa a través de la muestra o alrededor de ella no perturbada, se denomina el “Orden O” (cero), figura F.

Las imágenes de color más débiles del diafragma de apertura a cada lado del orden O se denomina el 1º orden, 2º, 3º….etc. como se representa en el diagrama de difracción simulado en la figura E, que se observaría en el plano focal trasero de un objetivo de 40x. Todas las órdenes representan, en este caso, el patrón de difracción de la retícula de líneas, como se aprecia en el plano focal posterior del objetivo.

Las imágenes difractadas de color más débil del diafragma de apertura son causadas por la luz desviada o difractada; se extienden en forma de abanico en cada una de las aberturas de la retícula de líneas, figura F. Las longitudes de onda azules se difractan en un ángulo menor que las longitudes verdes, que están en un ángulo menor que las longitudes roja.

En el plano focal posterior del objetivo, las longitudes de onda azules de cada rendija interfieren para producir el área azul de la imagen difractada de cada espectro o el Orden, de igual modo, que para las áreas rojas y verdes, figura E.

Cuando las longitudes de onda difractadas, son media onda fuera de paso para cada uno de estos colores, las ondas destructivas interfieren. Por consiguiente, las áreas oscuras entre los espectros en la posición del Orden 0, todas las longitudes de onda de cada rendija producen luz blanca brillante, que se ve como en el Orden 0 en el centro del plano focal posterior del objetivo.

PATRONES DE DIFRACCIÓN DE CANAL ESTRECHO Y ANCHO

Cuanto más cerca de la separación de una retícula de líneas, son menores los espectros que se consiguen por un objetivo. El patrón de difracción ilustrado en la figura A, fue obtenida por una proyección de imagen de 40x de la parte inferior de la retícula de líneas donde las ranuras están más juntas, figura B. En la figura C, el objetivo se centra en la parte superior de la retícula de líneas (figura B) más espectros son capturados por el objetivo; la luz directa y la luz de las órdenes difractadas continúan enfocadas por el objetivo, al plano de imagen intermedia en el diafragma del ocular.

Patrones_difracción_canal estrecho

SISTEMA DE PATRONES COMPLEJOS DE DIFRACCIÓN

Los rayos de luz directos difractados interfieren y se restablecen en una imagen real e invertida, que se observa más ampliada en el ocular con dos tipos de rejillas de difracción. La rejilla cuadrada representa la imagen ortoscópica de la rejilla, figura A, como se ve a través de la abertura total del objetivo, mientras que el patrón de difracción derivado de esta rejilla se muestra como una imagen conoscópica que se vería en el plano focal posterior del objetivo.

Red de patrones complejos de difracción

De igual modo, la imagen ortoscópica de una rejilla hexagonal dispuesta, figura C, produce una imagen conoscópica dispuesta hexagonalmente de los patrones de difracción de primeros órdenes, figura D. Las muestras se pueden considerar como rejillas de detalles complejos y aberturas de diversos tamaños.

Este concepto de formación de imágenes, fue desarrollado por Ernst Abbe. Según Abbe (sus teorías y cálculos son ampliamente aceptados en la actualidad), los detalles de la muestra se solucionan, si el objetivo que captura la imagen del Orden 0 de la luz y también en el 1º Orden, o dos órdenes; mientras mayor sea el número de órdenes difractadas que admita un objetivo de alta precisión, la imagen representará la muestra original.

Difracción_aceite de inmersión

Además, si un medio de mayor índice de refracción que el aire como el aceite de inmersión, se utiliza en el espacio entre la lente frontal del objetivo y la parte superior del cubreobjetos, figura A, el ángulo de las órdenes difractadas se reduce y se comprimen los haces de luz difractada. Como resultado, un objetivo de aceite de inmersión puede capturar órdenes más difractadas, y producir una mejor resolución que en un objetivo seco, figura B.

Por otra parte, la luz azul es difractada en un ángulo menor que la luz verde o roja; una lente de abertura elegida, puede capturar más órdenes de luz cuando la luz es azul. Estos dos principios explican la ecuación de Rayleigh para la resoluciónd = 1.22 λ / 2 AN

d es el espacio entre dos partículas adyacentes (aún permitiendo que las partículas al ser percibidas como algo separado), λ es la longitud de onda, y AN o NA es la apertura numérica del objetivo.

Cuanto mayor sea el número de órdenes superiores difractadas ​​en el objetivo, y el valor de alta apertura numérica de dicho espécimen, el más mínimo detalle de la muestra puede ser claramente separado (resuelto). Así mismo, cuanto más corta es la longitud de onda de luz visible, mejor es la resolución. Estos conceptos definen, por qué en aperturas numéricas altas las lentes apocromáticas pueden separar mínimos detalles en el color azul claro.

apertura de diafragma_órdenes de difracción

Si se bloquean las órdenes difractadas más externas mediante la colocación de una máscara opaca en la parte trasera del objetivo, se podría reducir la resolución de las líneas de la rejilla, o cualquier otro objeto definido, o “destruir” la resolución por completo para que la muestra no sea visible; por ello, la previsión de no cerrar el diafragma de apertura del condensador por debajo de lo aconsejado, 2/3 – 4/5 de la abertura del objetivo.

El error del objetivo en ninguna de las órdenes difractadas resueltas en una imagen sin resolver, figura A. Teniendo en cuenta, que una muestra con detalles muy minuciosos, los ventiladores de difracción se extienden en un amplio ángulo, donde es necesario un objetivo de alta apertura numérica para capturarlos; asimismo, los ventiladores de difracción se comprimen en aceite de inmersión o en agua; los objetivos diseñados para tal uso, pueden dar mejor resolución que los objetivos secos.

Los patrones de difracción obtenidos a partir de objetivos de diferente resolución. La imagen de la figura A no tiene resolución, porque no son órdenes superiores difractadas capturadas por el objetivo. Los patrones en las figuras B y C, muestran un número creciente de órdenes difractadas que indican una mejor resolución de la muestra a medida que más órdenes se obtuvieron por el objetivo.

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