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 Betreff des Beitrags: Objektiv, Fluoreszenzspektroskopie
BeitragVerfasst: Mi Aug 20, 2014 11:54 am 
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Hey,

Ich habe eine Frage bezüglich der Vergrößerung eines Obketivs. Um die Hintergründe zu verstehen, erkläre ich kurz den Versuchsaufbau und die Physik die ich machen will und werde anschließend meine Frage stellen. Es ist nicht unbedingt notwendig sich das durchzulesen, man kanns einfach überspringen, aber manchmal hilft das ja um das Problem zu verstehen ;) Vereinfacht ist das ganze nichts anderes als eine Floureszenzspektroskopie Nullter Ordnung, also ortsaufgelöst.

Physkalischer Hintergrund:
Ich vermesse eine Microdisk (5µm Durchmesser) in welcher Quantenpunkte enigebaut sind. Die Quantenpunkte werden mit einem Laser angeregt und emittieren Licht mit geringerer Energie. Dieses Licht koppelt mit den sogenannten whispering gallery modes der Microdisk. Das sind moden, welche am Rand der Disk herumlaufen und dort eben total reflektiert werden. Nun habe ich in einem Abstand von etwa 100 bis 500nm eine weitere solche Disk, in welche das evaneszente Feld der Mode der ersten Disk koppeln soll.

Messung:
Was ich nun machen will, ist die Moden quasi ortsaufgelöst auf einem CCD-Chip abzubilden. Die Probe befindet sich in einem Kryostat und wird von oben über ein Objektiv mit dem Laser angeregt. Das Streulicht der Moden wir ebenfalls nach oben mit dem selben Objetiv aufgesammelt und geht nach einem Beamsplitter auf den CCD Chip (im Prinzip ist das also das gleiche wie bei einer Fluoreszenzsspektroskopie). Ich habe einen entsprechenden Filter vor dem Chip, welcher das Laserlicht abblockt, sodass ich wirklich nur die Moden sehe. Was ich nun erwarte, ist Licht, welches am Rand der Disk gestreut wird und, falls beide Disks koppeln, ebenfalls an der zweiten. Ich sollte also zwei helle Ringe sehen. Soweit hat das auch schonmal ganz gut geklappt, das Bild ist aber noch unscharf, ich habe zwischen dem Objetiv und dem CCD Chip keine Linse oder sonst etwas. (kann man hier Bilder hochladen? dann könnte ich es mal zeigen)

nun zu meiner Frage:
Ich möchte die beiden Disks möglichst gut auf dem Chip auflösen. Ich bekomme noch einen besseren Chip, er habe die Kantenlängen a und b.
Vereinfach dargestellt habe ich folgenden Strahlengang:
Bild
Ich will nun also wissen, was ich für ein Objektiv und eine Linse brauche, damit ich die beiden Disks (je Durchmesser von 5µm) möglichst gut auf dem Chip darstelle. Dazu wollte ich die Vergrößerung V ausrechnen, welche ja einfach Der Quotient aus der Brennweite des Linse und der des Objektivs ist. Weiterhin kann ich damit auch das Field of view als Quotient aus der Sensor Größe und der Vergrößerung berechnen:

Code:
V=f_linse/f_objektiv
field of view = sensor size/V


Jetzt verstehe ich aber nicht, was die Brennweite eines Objetivs ist. Beim Objektiv ist immer nur die Vergrößerung angegeben (siehe hier: http://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=1044&pn=RMS4X). Worauf bezieht sich hier die Vergößerung? Hinter dem Objektiv sind die Strahlen doch parallel?.. Wie kann ich hieraus also die Brennweite ausrechen um weiterhin ausrechnen zu können was für ein Linsensystem ich vor meinem Chip benötige?


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BeitragVerfasst: Mi Aug 20, 2014 9:36 pm 
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Don_John hat geschrieben:
Jetzt verstehe ich aber nicht, was die Brennweite eines Objetivs ist. Beim Objektiv ist immer nur die Vergrößerung angegeben...
Worauf bezieht sich hier die Vergößerung? Hinter dem Objektiv sind die Strahlen doch parallel?.. Wie kann ich hieraus also die Brennweite ausrechen um weiterhin ausrechnen zu können was für ein Linsensystem ich vor meinem Chip benötige?
Beim Objektiv geht man üblich davon aus, dass das Auge sich auf 25cm scharf einstellt. Hat nun die Objektivlinse 2,5mm, hast Du die Verstärkung
V = 25cm/2,5mm = 100.

Hilft Dir das?

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BeitragVerfasst: Do Aug 21, 2014 11:44 am 
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Ah okay, wenn ich also ein Objektiv mit Vergrößerung 100 habe, kann ich mit deiner Formel die effektive Brennweite des Objektivs ausrechen, die ja dann f=250mm wäre. Das müsste ich nämlich zunächst zurückrechnen, weil bei thor lab objektiven die Brennweite nicht angegeben ist.
Habe ich weiterhin beispielsweise eine Tubuslinse mit f=200mm dann wäre Vergrößerung des gesamten Systems V=250/200 = 1,25..(?)


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BeitragVerfasst: Do Aug 21, 2014 12:47 pm 
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So einfach wirds nicht sein, John,
m.E. wirkt das Okular wie eine Lupe, mit der man das Zwischenbild betrachtet, das das Objektiv erzeugt.
Bild

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BeitragVerfasst: Do Aug 21, 2014 1:01 pm 
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was ich aber machen will, ist ein "infinity optical system" (ich weiß nicht wie man das auf deutsch nennt...unendliches optisches System?)
Hier sind die Strahengänge nach dem Objektiv parallel und eine Linse fokussiert es dann auf die Kamera (siehe Bild in meinem Eingangspost oder das Bild hier unten). Der Vorteil davon ist, dass ich optische Filter dazwischen einbauen kann, ohne dass diese den Strahlengang beeinflussen.
Bild

Demnach ist die gesamte Vergrößerung gleich dem Quotienten aus den Brennweiten.


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BeitragVerfasst: Do Aug 21, 2014 1:05 pm 
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Ja, das sehe ich auch so, John.

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