Čočka versus zrcadlo

Zkonstruovat objektiv mikroskopu, který poskytuje velké rozlišení (tj. má velkou numerickou aperturu), velkou pracovní vzdálenost a velké zorné pole a zároveň koriguje aberace, není jednoduché. Takový objektiv se skládá z mnoha čoček a je drahý. Navíc mikroskopici často potřebují pracovat s imerzními kapalinami s velkým indexem lomu, jako např. s organickým rozpouštědlem dibenzyletherem s indexem n = 1,56. Takové imerzní kapaliny by mohly rozpustit cement spojující čočky objektivu, který je tedy nutné chránit víčkem. Fabian Voigt se spolupracovníky se inspirovali Schmidtovým teleskopem (obr. B) a použili místo čoček sférické zrcadlo.

Jak autoři uvádějí, „Základní myšlenka spočívá v tom, že odraz světelného paprsku zrcadlem nezávisí na indexu lomu prostředí, s nímž je zrcadlo v kontaktu. Pokud tedy ponoříme zakřivené zrcadlo do komory naplněné kapalinou a použijeme ho k zaostření světla, dráhy paprsků a poloha ohniska se při změně indexu lomu imerzního média nemění. Neměnná dráha paprsků znamená, že všechny monochromatické aberace, jako je sférická aberace nebo koma, zůstávají konstantní, přestože numerická apertura objektivu se mění s indexem lomu média.“ Autoři si rovněž povšimli, že tento princip také používají v přírodě např. hřebenatky ve svých četných očích (obr. A).

Fabian F. Voigt et al.: Nature Biotechnol., 2023, DOI: 10.1038/s41587-023-01717-8