میکروسکوپ از پیشرفت‌های اپتیک فوریه به‌ویژه در حوزه‌های کنتراست فاز و میکروسکوپ میدان تاریک بهره زیادی برده است. این تکنیک‌ها شیوه تجسم و مطالعه نمونه‌های میکروسکوپی را متحول کرده و نقشی اساسی در مهندسی نوری ایفا می‌کنند. درک اصول و کاربردهای آنها اهمیت آنها را در میکروسکوپ مدرن و سیستم های نوری روشن می کند.
میکروسکوپ کنتراست فاز:
میکروسکوپ کنتراست فاز یک تکنیک تصویربرداری قدرتمند است که امکان تجسم نمونه‌های شفاف و بدون رنگ را فراهم می‌کند. از تغییر فاز نوری که از قسمت‌های مختلف نمونه عبور می‌کند برای ایجاد کنتراست در تصویر حاصل استفاده می‌کند. این امر از طریق استفاده از اپتیک های تخصصی کنتراست فاز به دست می آید، که تفاوت های فاز را به تغییرات شدت تبدیل می کند که می تواند توسط ناظر تشخیص داده شود. مفهوم تصویربرداری کنتراست فاز ارتباط نزدیکی با اپتیک فوریه دارد، زیرا شامل دستکاری امواج نور و فرکانس های فضایی آنها می شود.
اصول میکروسکوپ کنتراست فاز:
در قلب میکروسکوپ کنتراست فاز، صفحه فاز قرار دارد، یک جزء حیاتی که یک تغییر فاز را به نوری که از نمونه می گذرد، می دهد. صفحه فاز یک اختلاف فاز بین نور مستقیم (غیر اغتشاش) و نور پراش شده ایجاد می کند که سپس برای تشکیل تصویر دوباره ترکیب می شوند. اپتیک فوریه نقش کلیدی در درک تغییرات فاز و اجزای فرکانس فضایی امواج نور درگیر در این فرآیند ایفا می کند. با تجزیه و تحلیل تبدیل فوریه تابع انتقال صفحه فاز، می توان بینشی در مورد عملکرد و ویژگی های میکروسکوپ کنتراست فاز به دست آورد.
کاربردها و تاثیر در مهندسی نوری:
میکروسکوپ کنتراست فاز کاربردهای گسترده ای در زمینه های مختلف از جمله زیست شناسی، پزشکی، علم مواد و غیره پیدا کرده است. توانایی آن در آشکار کردن جزئیات پیچیده نمونه های شفاف بدون نیاز به رنگ آمیزی یا برچسب زدن، آن را در تحقیقات بیولوژیکی و تشخیص بالینی ضروری کرده است. در مهندسی نوری، اصول تصویربرداری کنتراست فاز بر طراحی سیستم‌های میکروسکوپی پیشرفته تأثیر گذاشته و توسعه اجزای نوری جدید با عملکرد پیشرفته را هدایت کرده است.
میکروسکوپ میدان تاریک:
میکروسکوپ میدان تاریک یکی دیگر از تکنیک های روشنایی است که سهم قابل توجهی در زمینه میکروسکوپ داشته است. برخلاف میکروسکوپ میدان روشن و کنتراست فاز، میکروسکوپ میدان تاریک نمونه را با نور مایل یا بسیار همسو شده روشن می‌کند و باعث می‌شود فقط نور پراکنده وارد عدسی شیئی شود و تصویر را تشکیل دهد. این منجر به یک پس‌زمینه تیره با ویژگی‌های روشن و متضاد می‌شود که نشان‌دهنده نور پراکنده از نمونه است. در زمینه اپتیک فوریه، نورپردازی و پیکربندی تصویربرداری منحصر به فرد میکروسکوپ میدان تاریک بینش هایی را در مورد اجزای فرکانس فضایی نور پراکنده و تبدیل آنها به تصویر نهایی ارائه می دهد.
اصول میکروسکوپ میدان تاریک:
در میکروسکوپ میدان تاریک، استفاده از خازن‌ها و دیافراگم‌های تخصصی تنها نور پراکنده یا پراکنده را به سمت عدسی شیئی هدایت می‌کند، در حالی که نور مستقیماً منتقل شده را حذف می‌کند. این تصویری را ایجاد می کند که در آن نمونه در پس زمینه ای تاریک روشن به نظر می رسد و جزئیات ظریفی را برجسته می کند که ممکن است مشاهده آنها تحت نورهای میدان روشن معمولی دشوار باشد. رابطه بین تبدیل فوریه نور فرودی و تصویر میدان تاریک حاصل، درک غنی از توزیع زاویه ای و محتوای فرکانس فضایی نور پراکنده را فراهم می کند.
کاربردها و تاثیر در مهندسی نوری:
میکروسکوپ میدان تاریک در مطالعه نمونه‌های بیولوژیکی با برش نازک، نانوذرات و سایر مواد پراکنده نور مفید است. توانایی آن در افزایش کنتراست و آشکار ساختن ساختارهای درون سلولی یا ویژگی‌های مقیاس نانو، نقش آن را در تحقیقات بیولوژیکی و مواد گسترش داده است. در مهندسی نوری، اصول زیربنای روشنایی میدان تاریک الهام‌بخش توسعه روش‌های تصویربرداری جدید بوده و باعث پیشرفت سیستم‌های نوری با کارایی بالا برای کاربردهای مختلف شده است.