Parámetros clave de rendimiento
El desempeño de un objetivo está definido por varias especificaciones clave:
1. Ampliación: El grado en que se amplía el objeto (por ejemplo, 4x, 10x, 40x, 100x). Por lo general, esto está grabado en el cañón.
2. Apertura numérica (NA): Esta es la especificación más importante para determinar la resolución y el brillo. Es un número adimensional (por ejemplo, NA 0,25, NA 1,4) que define el cono de luz que el objetivo puede aceptar.
· Resolución: La distancia mínima entre dos puntos distinguibles viene dada por el límite de Abbe: Resolución = λ/(2NA), donde λ es la longitud de onda de la luz. Una NA más alta significa una resolución mejor (menor).
· Brillo: El poder de captación de luz aumenta con el cuadrado de la NA. Una NA más alta proporciona una imagen mucho más brillante.
3. Distancia de trabajo (WD): la distancia entre la lente frontal del objetivo y la parte superior del cubreobjetos (o muestra) cuando la muestra está enfocada nítidamente. Los objetivos de mayor aumento suelen tener una distancia de trabajo muy corta.
4. Profundidad de campo (DoF): la profundidad axial de la muestra que permanece en un enfoque aceptable al mismo tiempo. Los objetivos NA más altos tienen una profundidad de campo menor.
5. Corrección de aberración cromática y esférica: el grado en que el objetivo corrige los defectos ópticos que causan franjas de color y desenfoque. Esto se indica mediante marcas grabadas.
Tipos de objetivos basados en la corrección
Los objetivos se clasifican por su nivel de corrección óptica, sistema ampliamente estandarizado por las normas alemanas DIN y JIS:
· Acromático (Acromático): El tipo más común y económico. Corregido por aberración cromática para dos colores (rojo y azul) y aberración esférica para un color (verde). Adecuado para observación de rutina.
· Plan Acromático: Corrige tanto la aberración cromática como la curvatura de campo. "Plano" significa que la imagen enfocada es plana en todo el campo de visión, no curva. Imprescindible para la fotografía.
· Fluorita (Semi-Apocromática): Utiliza fluorita u otros elementos de vidrio de baja dispersión. Proporciona una corrección superior para la aberración cromática y esférica en comparación con los acromáticos. Mayor transmisión y mejor resolución. A menudo marcado con "FL" o "Fluor".
· Apocromático (Apo): El nivel más alto de corrección. Corregido por aberración cromática para tres colores (rojo, verde, azul) y aberración esférica para dos colores. Tienen la NA y la resolución más altas para un aumento determinado y brindan la mejor calidad de imagen. También son los más caros. Marcado con "Apo".
· Objetivos especializados: incluyen objetivos de contraste de fase (para observar muestras transparentes y sin teñir), objetivos de inmersión en agua e inmersión en aceite (que utilizan medios de inmersión para lograr una mayor NA >1,0) y objetivos de larga distancia de trabajo (LWD).
El principio de inmersión
Para lograr una apertura numérica superior a 1,0 (el límite teórico para el aire), se coloca un medio de inmersión (por ejemplo, aceite de inmersión) entre la lente frontal del objetivo y el cubreobjetos. El aceite tiene un índice de refracción similar al del vidrio, lo que evita que la luz se refracte y permite que el objetivo capture un cono de luz más amplio. Un objetivo de inmersión en aceite de 100x (p. ej., NA 1.4) es un ejemplo clásico.
Aplicaciones comunes
Los objetivos ópticos son el núcleo de numerosos instrumentos:
· Microscopía: Están montados sobre un revólver giratorio y son el componente definitorio de los microscopios compuestos (biológicos, metalúrgicos, polarizados).
· Lentes de cámara: En fotografía y cinematografía, el objetivo es todo el conjunto de lentes, proyectando una imagen directamente sobre el sensor.
· Telescopios: La gran lente del objetivo frontal (o espejo en los telescopios reflectores) recoge la luz de objetos distantes.
· Espectrómetros y otros sistemas ópticos: se utilizan para enfocar y dirigir la luz hacia una rejilla o detector.
En resumen, el objetivo óptico es el corazón de cualquier sistema de imágenes. Su diseño es un compromiso complejo entre aumento, resolución, contraste y planitud de campo. La elección del objetivo determina directamente la calidad, claridad y contenido informativo de la imagen final.
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