Lágmarkskostnaður flúrljómun og björt svið smásjá hönnun
Flúrljómunarsmásjárskoðun er aðferð sem notuð er til að sjá fyrir
Í þessari handbók mun ég fara yfir grunnatriði flúrljómunarsmásjár og hvernig á að smíða þrjár mismunandi ódýrar flúrljómunarsmásjár. Þessi kerfi kosta venjulega þúsundir dollara, en það hefur verið reynt að gera þau aðgengilegri að undanförnu. Hönnunin sem ég kynni hér notar snjallsíma, dSLR og USB smásjá. Öll þessi hönnun er einnig hægt að nota sem ljóssviðssmásjár.
Skref 1: Yfirlit yfir flúrljómunarsmásjárskoðun
Til að skilja grunnhugtök flúrljómunarsmásjár, ímyndaðu þér þéttan skóg á nóttunni, með trjám, dýrum, runnum og öðrum lifandi skógum. Ef þú lýsir kyndli inn í skóginn muntu sjá öll þessi mannvirki og eiga erfitt með að sjá fyrir þér ákveðin dýr eða plöntur. Segjum að þú hafir aðeins áhuga á að sjá bláberjarunna í skóginum. Til að gera þetta þjálfar þú eldfluguna í að laðast aðeins að bláberjarunnum, þannig að þegar þú horfir á skóginn þá kvikna aðeins í bláberjarunnum. Það má segja að maður noti eldflugur til að merkja bláberjarunna svo hægt sé að sjá bláberjamannvirki í skóginum.
Í þessari samlíkingu táknar skógurinn allt sýnishornið, bláberjarunnarnir tákna mannvirkin sem þú vilt sjá fyrir þér (td sérstakar frumur eða undirfrumulíffæri) og eldflugurnar eru flúrljómandi efnasambönd. Að lýsa upp kyndilinn einn án eldflugnanna er svipað og bjartsviðssmásjá.
Næsta skref er að skilja grunnvirkni flúrljómandi efnasambanda (einnig þekkt sem flúorófór). Flúorófórar eru í raun litlir hlutir (nanoscale) sem eru hannaðir til að tengja saman ákveðin mannvirki í sýni. Þeir gleypa þröngt svið af bylgjulengdum ljóss og senda frá sér aðra bylgjulengd ljóss. Til dæmis getur flúorfór gleypt blátt ljós (þ.e. flúorfórinn er örvaður af bláu ljósi) og síðan aftur gefið frá sér grænt ljós. Þetta er venjulega dregið saman með örvunar- og losunarrófinu (hér að ofan). Þessar skýringarmyndir sýna bylgjulengd ljóss sem flúorfór gleypir og bylgjulengd ljóss sem flúorfór gefur frá sér.
Smásjáhönnunin er mjög svipuð og venjulegrar bjartsýnissmásjár, með tvennum meginmun. Í fyrsta lagi verður ljósið sem lýsir sýninu að vera á bylgjulengdinni sem örvar flúorófórinn (fyrir dæmið hér að ofan er ljósið blátt). Í öðru lagi þarf smásjáin aðeins að safna ljósinu sem gefur frá sér (grænt ljós) á meðan hún lokar bláa ljósinu. Þetta er vegna þess að blátt ljós er alls staðar, en grænt ljós kemur aðeins frá sérstökum mannvirkjum í sýninu. Til að loka fyrir blátt ljós eru smásjár venjulega með eitthvað sem kallast langrásarsía sem hleypir grænu ljósi í gegnum án blás ljóss. Hver langhliðasía hefur afslöppunarbylgjulengd. Ef ljósið hefur lengri bylgjulengd en afmörkunarbylgjulengdin getur það farið í gegnum síuna. Þess vegna nafnið, "langur passi". Styttri bylgjulengdir eru læstar.
Skref 2: Gera smásjána líkan með ljóstækni
Þetta er viðbótarskref við grunnreglur smásjáhönnunar. Það er engin þörf á að smíða flúrljómunarsmásjá svo þú getur sleppt henni ef þú vilt ekki kafa ofan í ljósfræði.
Hægt er að móta bæði ljóssviðs- og flúrljómunarsmásjár með því að nota geislaljósfræði. Grunnforsenda geislaljósfræði er að ljós hegðar sér svipað og ljós sem ferðast í burtu frá ljósgjafa. Þegar þú lítur í kringum þig í herbergi sérðu ljós frá sólarljósi fyrir utan glugga eða frá ljósaperu. Ljósið er síðan frásogast eða endurkastast af hlutum í herberginu. Sumt af endurkasta ljósi veldur því að það beinist að augum þínum. Ef hluturinn er upplýstur geturðu ímyndað þér að hvern punktur á hlutnum gefi frá sér ljós í allar áttir (fyrir ofan). Linsan, eins og linsan í augum okkar, einbeitir ljósinu að punkti svo við getum séð hlutinn. Án linsu heldur ljósið áfram að ferðast út á við og myndar ekki mynd.
Svo hvernig búum við til sjónkerfi sem stækka litla hluti? Til þess að skilja hönnunina þarftu í raun aðeins að þekkja tvær jöfnur: þunnt linsumyndataka og stækkunarjöfnur:
1/f=1/si + 1/svo
M=-si/so
f er brennivídd linsunnar. Styttri brennivídd þýðir að linsan hefur meiri fókuskraft.
Sama gildir um fjarlægð hluta; fjarlægðin milli linsunnar og hlutarins (td tré).
si er myndfjarlægðin; fjarlægðin milli linsunnar og þar sem myndin myndast
M er stækkun; hversu stór myndin er miðað við hlutinn. Fyrir smásjár viljum við auka stækkunina.
Skoðaðu þetta Khan Academia myndband til að fá heildarkennslu um þunnu linsujöfnuna. Í gifinu hér að ofan má sjá að fjarlægðin sem hluturinn færist nær linsunni eykur myndfjarlægð, sem eykur stækkunina. Lóðrétt lína með tveimur örvum gefur til kynna linsuna.
