Съобщение за микроскоп в биологията. Доклад по биология "микроскоп"
Статията говори за това какво е микроскоп, за какво е необходим, какви видове има и историята на неговото създаване.
Древни времена
В историята на човечеството винаги е имало хора, които не са били доволни от библейското описание на устройството на света, които са искали сами да разберат природата на нещата и тяхната същност. Или който не е бил съблазнен от съдбата на обикновен селянин или рибар, като същия Ломоносов.
Повечето широко използванеразлични дисциплини, получени по време на Ренесанса, когато хората започнаха да осъзнават важността на изучаването на света около тях и други неща. Различни оптични устройства, като телескопи и микроскопи, особено им помогнаха в това. И така, какво е микроскоп? Кой го е създал и къде се използва това устройство в наше време?
Определение
Първо, нека да разгледаме самото официално определение. Според него микроскопът е устройство за получаване на увеличени изображения или тяхната структура. Той се различава от същия телескоп по това, че е необходим за изучаване на малки и близки обекти, а не на далечни космически разстояния. Името на автора на това изобретение не е известно със сигурност, но историята съдържа препратки към няколко души, които първи са го използвали и проектирали. Според тях през 1590 г. известен холандец на име Джон Липърши представил изобретението си на широката публика. Неговото авторство също се приписва на Захари Янсен. И през 1624 г. известният Галилео Галилей също проектира подобно устройство.
Разбрахме какво е микроскоп, но как той повлия на науката? Почти същият като неговия „роднинен“ телескоп. Макар и примитивен, този уред позволяваше да се преодолеят несъвършенствата на човешкото око и да се надникне в микросвета. С негова помощ по-късно са направени много открития в областта на биологията, ентомологията, ботаниката и други науки.
Какво е микроскоп вече е ясно, но къде другаде се използват?
Науката
Биология, физика, химия - всички тези области на науката понякога изискват поглед в самата същност на нещата, които нашето око или обикновена лупа не могат да видят. Трудно е да си представим съвременна медицинабез тези инструменти: с тяхна помощ се правят открития, определят се видовете болести и инфекции, а наскоро дори беше възможно да се „снима“ верига от човешка ДНК.
Във физиката всичко е малко по-различно, особено в онези области, които работят върху изучаването на елементарни частици и други малки обекти. Там лабораторният микроскоп е малко по-различен от обичайните, а обичайните помагат малко, те отдавна са заменени от електронни и най-нови сондиращи. Последните позволяват не само да се получи впечатляващо увеличение, но дори да се регистрират отделни атоми и молекули.
Това включва и криминалистиката, която се нуждае от тези устройства, за да идентифицира доказателства, да прави подробни сравнения на пръстови отпечатъци и т.н.
Изследователите също не могат без микроскопи. древен свят, като палеонтолози и археолози. Те се нуждаят от тях за подробно изследване на останките от растения, кости на животни и хора и произведени от човека продукти от минали епохи. И между другото, мощен лабораторен микроскоп може да бъде свободно закупен за ваша собствена употреба. Вярно е, че не всеки може да си ги позволи. Нека разгледаме видовете тези устройства по-подробно.
Видове
Първата, основна и най-древна е оптичната светлина. Подобни устройства все още има във всеки училищен клас по биология. Състои се от комплект лещи с регулируемо разстояние и огледало за осветяване на обекта. Понякога се заменя с независим източник на светлина. Същността на такъв микроскоп е да променя дължината на вълната на видимия оптичен спектър.
Вторият е електронен. Много по-сложно е. Ако говорим на прост език, тогава дължината на вълната на видимата светлина е 390 до 750 nm. И ако обектът, например, е по-малка клетка на вирус или друг жив организъм, тогава светлината просто ще се огъне около него и няма да може да се отрази нормално. И такова устройство заобикаля подобни ограничения: използвайки магнитно поле, то прави светлинните вълни „по-тънки“, поради което могат да се видят и най-малките обекти. Това е особено вярно в наука като биологията. Този вид микроскоп е много по-добър от оптичните светлинни микроскопи.
И третият е типът сондиране. Казано по-просто, това е устройство, при което повърхността на определен образец се „сондира” от сонда и въз основа на нейните движения и вибрации се съставя триизмерно или растерно изображение.
12.08.2017 10:20
5488
Какво е микроскоп и защо е необходим? Микроскопът е устройство, което увеличава изображения на обекти с помощта на лещи. Първата информация за микроскоп е известна още през 16-ти век, когато производители на очила от Холандия изобретяват, заедно с телескоп, ново устройство, способно да увеличава обекти благодарение на две лещи.
С течение на времето микроскопите непрекъснато се подобряват. Появи се по-мощно увеличение, което ви позволява да видите най-малките неща, които не се виждат просто око. В допълнение към конвенционалните оптични микроскопи, базирани на принципа на увеличение на лещата, има електронни микроскопи. Те са изобретени през 20 век. Вместо светлинен поток към обекта на изследване се изпраща лъч от електрони, които се фокусират и с помощта на специална магнитна леща създават изображение. Електронният микроскоп е по-мощен от оптичния микроскоп, защото може да увеличи изображението на обект повече.
Микроскоп е необходим за изследване на най-малките детайли, фрагменти от човешки и животински тела, които трудно се виждат с невъоръжено око. Лекарите използват микроскоп за изследване на ДНК проби и кръвни тестове. Учени от различни областинаука, провеждайте експерименти и правете нови открития. Инженерите използват микроскоп, за да проверят качеството на частите за дефекти.
Учениците и студентите използват микроскопи в часовете по биология, химия и физика. Интересно е да се изследват повърхностите на някои предмети, както и на насекоми, като муха или мравка, под микроскоп. При голямо увеличениеможете ясно да видите техните очи, челюсти и лапи.
Какво е микроскоп? Значение и тълкуване думи за микроскоп, определение на термина
микроскоп -
оптичен инструмент с една или повече лещи за създаване на увеличени изображения на обекти, които не се виждат с просто око. Микроскопите могат да бъдат прости или сложни. Простият микроскоп е система с една леща. Прост микроскоп може да се счита за обикновена лупа - плоско-изпъкнала леща. Сложният микроскоп (често наричан просто микроскоп) е комбинация от два прости микроскопа.
Сложният микроскоп осигурява по-голямо увеличение от обикновения и има по-голяма разделителна способност. Разделителната способност е способността да се разграничат детайлите на пробата. Уголемено изображение без видими детайли предоставя малко полезна информация.
Сложният микроскоп има двустепенна конструкция. Една система от лещи, наречена обектив, се приближава до пробата; тя създава увеличено и разрешено изображение на обекта. Изображението се увеличава допълнително от друга система от лещи, наречена окуляр, която се поставя по-близо до окото на зрителя. Тези две системи от лещи са разположени в противоположните краища на тръбата.
Работа с микроскоп. Илюстрацията показва типичен биологичен микроскоп. Стойката за статив е направена под формата на тежка отливка, обикновено с форма на подкова различни форми. Към него на панта е прикрепен държач за тръба, носещ всички останали части на микроскопа. Тръбата, в която са монтирани системите от лещи, позволява тяхното преместване спрямо образеца за фокусиране. Лещата се намира в долния край на тръбата. Обикновено микроскопът е оборудван с няколко обектива с различни увеличения на купол, което им позволява да бъдат инсталирани в работно положение на оптичната ос. Операторът, който изследва пробата, започва, като правило, с леща, която има най-ниско увеличениеи най-широкото зрително поле, намира детайлите, които го интересуват, и след това ги изследва с помощта на обектив с голямо увеличение. Окулярът е монтиран в края на прибиращ се държач (който ви позволява да променяте дължината на тръбата, когато е необходимо). Цялата тръба с обектива и окуляра може да се движи нагоре и надолу, за да фокусирате микроскопа.
Пробата обикновено се взема като много тънък прозрачен слой или секция; поставя се върху правоъгълна стъклена пластина, наречена предметно стъкло, и се покрива отгоре с по-тънка, по-малка стъклена пластина, наречена покривно стъкло. Пробата често се оцветява химикализа увеличаване на контраста. Предметното стъкло се поставя на стола, така че пробата да е разположена над централния отвор на стола. Сцената обикновено е оборудвана с механизъм за плавно и точно преместване на пробата през зрителното поле.
Под предметното стъпало има държач за третата система от лещи - кондензатор, който концентрира светлината върху образеца. Може да има няколко кондензатора и тук е разположена ирисова диафрагма за регулиране на блендата.
Още по-ниско е осветително огледало, монтирано в кардана, което отразява светлината на лампата върху пробата, поради което цялата оптична система на микроскопа създава видимо изображение. Окулярът може да бъде заменен с приставка за снимки и след това изображението ще бъде оформено върху фотолента. Много изследователски микроскопи са оборудвани със специален осветител, така че не е необходимо огледало за осветяване.
Нараства. Увеличението на микроскопа е равно на произведението от увеличението на обектива и увеличението на окуляра. За типичен изследователски микроскопУвеличението на окуляра е 10, а увеличението на обективите е 10, 45 и 100. Следователно увеличението на такъв микроскоп е от 100 до 1000. Увеличението на някои микроскопи достига 2000. Увеличаването на увеличението още повече не има смисъл, тъй като резолюцията не се подобрява; напротив, качеството на изображението се влошава.
Теория. Последователна теория за микроскопа е дадена от немския физик Ернст Абе в края на 19 век. Абе установи, че разделителната способност (минималното възможно разстояние между две точки, които се виждат отделно) се дава от
където R е разделителната способност в микрометри (10-6 m), . - дължина на вълната на светлината (създадена от осветителя), μm, n - индекс на пречупване на средата между пробата и лещата, a. - половината от входния ъгъл на лещата (ъгълът между външните лъчи на коничния светлинен лъч, влизащ в лещата). Абе нарича количеството числова апертура (обозначава се със символа NA). От горната формула става ясно, че колкото по-голяма е NA и колкото по-къса е дължината на вълната, толкова по-малки са разрешените детайли на изследвания обект.
Числовата апертура не само определя разделителната способност на системата, но също така характеризира апертурата на лещата: интензитетът на светлината на единица площ на изображението е приблизително равен на квадрата на NA. За добър обектив стойността на NA е приблизително 0,95. Микроскопът обикновено е проектиран така, че общото му увеличение да е прибл. 1000 NA.
Лещи. Има три основни типа лещи, които се различават по степента на корекция на оптичните изкривявания - хроматични и сферични аберации. Хроматична аберация възниква, когато се фокусират светлинни вълни с различни дължини на вълната различни точкина оптичната ос. В резултат на това изображението изглежда оцветено. Сферичните аберации се причиняват от факта, че светлината, преминаваща през центъра на лещата, и светлината, преминаваща през периферната й част, се фокусират в различни точки на оста. В резултат на това изображението изглежда неясно.
Ахроматичните лещи в момента са най-често срещаните. При тях хроматичните аберации се потискат чрез използването на стъклени елементи с различна дисперсия, осигуряващи сближаването на екстремните лъчи от видимия спектър - син и червен - в един фокус. Остава леко оцветяване на изображението и понякога се появява като бледи зелени ивици около обекта. Сферичната аберация може да се коригира само за един цвят.
Флуоритните лещи използват стъклени добавки за подобряване на корекцията на цвета до такава степен, че оцветяването е почти напълно елиминирано от изображението.
Апохроматичните лещи са лещите с най-сложна цветова корекция. Те не само почти напълно елиминират хроматичните аберации, но и коригират сферичните аберации не за един, а за два цвята. Увеличаване на апохромати за от син цвятмалко повече, отколкото за червеното, и затова те изискват специални "компенсиращи" окуляри.
Повечето лещи са "сухи", т.е. те са проектирани да работят в условия, при които празнината между лещата и пробата е запълнена с въздух; стойността на NA за такива лещи не надвишава 0,95. Ако между обектива и пробата се постави течност (масло или, по-рядко, вода), се получава „потапящ“ обектив с NA стойност до 1,4 и съответно подобрение на разделителната способност.
В момента индустрията произвежда и различни видовеспециални лещи. Те включват лещи с плоско поле за микрофотография, лещи без напрежение (отпуснати) за работа в поляризирана светлина и лещи за изследване на непрозрачни металургични проби, осветени отгоре.
Кондензатори. Кондензаторът образува конус от светлина, насочен към пробата. Обикновено микроскопът е снабден с диафрагма на ириса, за да съответства на апертурата на светлинния конус с апертурата на обектива, като по този начин осигурява максимална разделителна способност и максимален контраст на изображението. (Контрастът при микроскопия има същото важно, както в телевизионната технология.) Най-простият кондензатор, доста подходящ за повечето микроскопи с общо предназначение, е кондензаторът на Abbe с две лещи. Обективите с по-голяма апертура, особено маслените имерсионни обективи, изискват по-сложно коригирани кондензатори. Маслените лещи с максимална бленда изискват специален кондензатор, който има маслен имерсионен контакт с долна повърхностслайд, върху който лежи пробата.
Специализирани микроскопи. Поради различни изискванияНауката и технологиите са разработили много специални видове микроскопи.
Стереоскопичен бинокулярен микроскоп, предназначен за получаване на триизмерно изображение на обект, се състои от две отделни микроскопични системи. Устройството е предназначено за малки увеличения (до 100). Обикновено се използва за сглобяване на миниатюрни електронни компоненти, технически прегледи, хирургически операции.
Поляризационният микроскоп е предназначен за изследване на взаимодействието на проби с поляризирана светлина. Поляризираната светлина често дава възможност да се разкрие структурата на обектите, която се намира отвъд границите на конвенционалната оптична резолюция.
Отражателният микроскоп е оборудван с огледала вместо лещи, които образуват изображение. Тъй като е трудно да се направи огледална леща, има много малко напълно отразяващи микроскопи и в момента огледалата се използват главно само в приставки, например за микрохирургия на отделни клетки.
Флуоресцентен микроскоп - осветяване на пробата с ултравиолетова или синя светлина. Пробата, абсорбирайки това лъчение, излъчва видима луминесцентна светлина. Микроскопите от този тип се използват в биологията, както и в медицината - за диагностика (особено рак).
Микроскопът с тъмно поле заобикаля трудностите, свързани с факта, че живите материали са прозрачни. Пробата се гледа при такова „наклонено“ осветление, че директната светлина не може да влезе в обектива. Изображението се формира от светлина, дифрактирана от обект, което кара обекта да изглежда много светъл на цвят. тъмен фон(с много висок контраст).
Фазово-контрастен микроскоп се използва за изследване на прозрачни обекти, особено живи клетки. Благодарение на специални устройства част от светлината, преминаваща през микроскопа, се оказва фазово изместена с половината от дължината на вълната спрямо другата част, което определя контраста в изображението.
Интерферентен микроскоп е по-нататъчно развитиефазово контрастен микроскоп. Това включва интерференция между два светлинни лъча, единият от които преминава през пробата, а другият се отразява. Този метод създава цветни изображения, които предоставят много ценна информация при изучаване на жив материал. Вижте също ЕЛЕКТРОНЕН МИКРОСКОП; ОПТИЧНИ ИНСТРУМЕНТИ; ОПТИКА.
Микроскоп
оптичен инструмент с една или повече лещи за създаване на увеличени изображения на обекти, които не се виждат с просто око. Микроскопите могат да бъдат прости или сложни. Простият микроскоп е система с една леща. Прост микроскоп може да се счита за обикновена лупа - плоско-изпъкнала леща. Сложният микроскоп (често наричан просто микроскоп) е комбинация от два прости микроскопа. Сложният микроскоп осигурява по-голямо увеличение от обикновения и има по-голяма разделителна способност. Разделителната способност е способността да се разграничат детайлите на пробата. Уголемено изображение без видими детайли предоставя малко полезна информация. Сложният микроскоп има двустепенна конструкция. Една система от лещи, наречена обектив, се приближава до пробата; тя създава увеличено и разрешено изображение на обекта. Изображението се увеличава допълнително от друга система от лещи, наречена окуляр, която се поставя по-близо до окото на зрителя. Тези две системи от лещи са разположени в противоположните краища на тръбата. Работа с микроскоп. Илюстрацията показва типичен биологичен микроскоп. Стойката за статив е направена под формата на тежка отливка, обикновено с форма на подкова. Към него на панта е прикрепен държач за тръба, носещ всички останали части на микроскопа. Тръбата, в която са монтирани системите от лещи, позволява тяхното преместване спрямо образеца за фокусиране. Лещата се намира в долния край на тръбата. Обикновено микроскопът е оборудван с няколко обектива с различни увеличения на купол, което им позволява да бъдат инсталирани в работно положение на оптичната ос. Операторът, който изследва проба, обикновено започва с обектива, който има най-малкото увеличение и най-широкото зрително поле, намира детайлите, които го интересуват, и след това ги изследва с помощта на обектив с по-голямо увеличение. Окулярът е монтиран в края на прибиращ се държач (който ви позволява да променяте дължината на тръбата, когато е необходимо). Цялата тръба с обектива и окуляра може да се движи нагоре и надолу, за да фокусирате микроскопа. Пробата обикновено се взема като много тънък прозрачен слой или секция; поставя се върху правоъгълна стъклена пластина, наречена предметно стъкло, и се покрива отгоре с по-тънка, по-малка стъклена пластина, наречена покривно стъкло. Пробата често се оцветява с химикали за увеличаване на контраста. Предметното стъкло се поставя на стола, така че пробата да е разположена над централния отвор на стола. Сцената обикновено е оборудвана с механизъм за плавно и точно преместване на пробата през зрителното поле. Под предметното стъпало има държач за третата система от лещи - кондензатор, който концентрира светлината върху образеца. Може да има няколко кондензатора и тук е разположена ирисова диафрагма за регулиране на блендата. Още по-ниско е осветително огледало, монтирано в универсална връзка, което отразява светлината на лампата върху пробата, поради което цялата оптична система на микроскопа създава видимо изображение. Окулярът може да бъде заменен с приставка за снимки и след това изображението ще бъде оформено върху фотолента. Много изследователски микроскопи са оборудвани със специален осветител, така че не е необходимо огледало за осветяване. Нараства. Увеличението на микроскопа е равно на произведението от увеличението на обектива и увеличението на окуляра. За типичен изследователски микроскоп увеличението на окуляра е 10, а увеличението на обективите е 10, 45 и 100. Следователно увеличението на такъв микроскоп варира от 100 до 1000. Увеличението на някои микроскопи достига 2000. Увеличаване увеличаването още повече няма смисъл, тъй като резолюцията в същото време не се подобрява; напротив, качеството на изображението се влошава. Теория. Последователна теория за микроскопа е дадена от немския физик Ернст Абе в края на 19 век. Абе установи, че разделителната способност (минималното възможно разстояние между две точки, които се виждат отделно) се дава от където R е разделителната способност в микрометри (10-6 m), . - дължина на вълната на светлината (създадена от осветителя), μm, n - индекс на пречупване на средата между пробата и лещата, a. - половината от входния ъгъл на лещата (ъгълът между външните лъчи на коничния светлинен лъч, влизащ в лещата). Абе нарича количеството числова апертура (обозначава се със символа NA). От горната формула става ясно, че колкото по-голяма е NA и колкото по-къса е дължината на вълната, толкова по-малки са разрешените детайли на изследвания обект. Числовата апертура не само определя разделителната способност на системата, но също така характеризира апертурата на лещата: интензитетът на светлината на единица площ на изображението е приблизително равен на квадрата на NA. За добър обектив стойността на NA е приблизително 0,95. Микроскопът обикновено е проектиран така, че общото му увеличение да е прибл. 1000 NA. Лещи. Има три основни вида лещи, различаващи се по степента на коригиране на оптичните изкривявания - хроматични и сферични аберации. Хроматична аберация възниква, когато светлинни вълни с различни дължини на вълната се фокусират в различни точки на оптичната ос. В резултат на това изображението изглежда оцветено. Сферичните аберации се причиняват от факта, че светлината, преминаваща през центъра на лещата, и светлината, преминаваща през периферната й част, се фокусират в различни точки на оста. В резултат на това изображението изглежда неясно. Ахроматичните лещи в момента са най-често срещаните. При тях хроматичните аберации се потискат чрез използването на стъклени елементи с различна дисперсия, осигуряващи сближаването на екстремните лъчи от видимия спектър - син и червен - в един фокус. Остава леко оцветяване на изображението и понякога се появява като бледи зелени ивици около обекта. Сферичната аберация може да се коригира само за един цвят. Флуоритните лещи използват стъклени добавки за подобряване на корекцията на цвета до такава степен, че оцветяването е почти напълно елиминирано от изображението. Апохроматичните лещи са лещите с най-сложна цветова корекция. Те не само почти напълно елиминират хроматичните аберации, но и коригират сферичните аберации не за един, а за два цвята. Увеличението на апохроматите за синьо е малко по-голямо от това за червено и затова те изискват специални "компенсиращи" окуляри. Повечето лещи са "сухи", т.е. те са проектирани да работят в условия, при които празнината между лещата и пробата е запълнена с въздух; стойността на NA за такива лещи не надвишава 0,95. Ако между обектива и пробата се постави течност (масло или, по-рядко, вода), се получава „потапящ“ обектив с NA стойност до 1,4 и съответно подобрение на разделителната способност. В момента индустрията произвежда различни видове специални лещи. Те включват лещи с плоско поле за микрофотография, лещи без напрежение (отпуснати) за работа в поляризирана светлина и лещи за изследване на непрозрачни металургични проби, осветени отгоре. Кондензатори. Кондензаторът образува конус от светлина, насочен към пробата. Обикновено микроскопът е снабден с диафрагма на ириса, за да съответства на апертурата на светлинния конус с апертурата на обектива, като по този начин осигурява максимална разделителна способност и максимален контраст на изображението. (Контрастът е толкова важен в микроскопията, колкото и в телевизионната технология.) Най-простият кондензатор, доста подходящ за повечето микроскопи с общо предназначение, е кондензаторът на Abbe с две лещи. Обективите с по-голяма апертура, особено маслените имерсионни обективи, изискват по-сложно коригирани кондензатори. Маслените обективи с максимална апертура изискват специален кондензатор, който има маслен имерсионен контакт с долната повърхност на предметното стъкло, върху което лежи пробата. Специализирани микроскопи. Поради различните изисквания на науката и технологиите са разработени много специални видове микроскопи. Стереоскопичен бинокулярен микроскоп, предназначен за получаване на триизмерно изображение на обект, се състои от две отделни микроскопични системи. Устройството е предназначено за малки увеличения (до 100). Обикновено се използва за сглобяване на миниатюрни електронни компоненти, технически прегледи, хирургически операции. Поляризационният микроскоп е предназначен за изследване на взаимодействието на проби с поляризирана светлина. Поляризираната светлина често дава възможност да се разкрие структурата на обектите, която се намира отвъд границите на конвенционалната оптична резолюция. Отражателният микроскоп е оборудван с огледала вместо лещи, които образуват изображение. Тъй като е трудно да се направи огледална леща, има много малко напълно отразяващи микроскопи и в момента огледалата се използват главно само в приставки, например за микрохирургия на отделни клетки. Флуоресцентен микроскоп - осветяване на пробата с ултравиолетова или синя светлина. Пробата, абсорбирайки това лъчение, излъчва видима луминесцентна светлина. Микроскопите от този тип се използват в биологията, както и в медицината - за диагностика (особено рак). Микроскопът с тъмно поле заобикаля трудностите, свързани с факта, че живите материали са прозрачни. Пробата се гледа при такова „наклонено“ осветление, че директната светлина не може да влезе в обектива. Изображението се формира от светлина, дифрактирана от обект, което кара обекта да изглежда много светъл на тъмен фон (с много висок контраст). Фазово-контрастен микроскоп се използва за изследване на прозрачни обекти, особено живи клетки. Благодарение на специални устройства част от светлината, преминаваща през микроскопа, се оказва фазово изместена с половината от дължината на вълната спрямо другата част, което определя контраста в изображението. Интерферентният микроскоп е по-нататъшно развитие на фазовия контрастен микроскоп. Това включва интерференция между два светлинни лъча, единият от които преминава през пробата, а другият се отразява. Този метод създава цветни изображения, които предоставят много ценна информация при изучаване на жив материал. Вижте също ЕЛЕКТРОНЕН МИКРОСКОП; ОПТИЧНИ ИНСТРУМЕНТИ; ОПТИКА.
Терминът "микроскоп" има гръцки корени. Състои се от две думи, които в превод означават „малък“ и „изглеждам“. Основната роля на микроскопа е използването му при изследване на много малки обекти. В същото време това устройство ви позволява да определяте размера и формата, структурата и други характеристики на невидими с просто око тела.
История на създаването
В историята няма точни сведения за това кой е изобретателят на микроскопа. Според някои източници той е проектиран през 1590 г. от баща и син Янсенс, производители на очила. Друг претендент за титлата изобретател на микроскопа е Галилео Галилей. През 1609 г. тези учени представят инструмент с вдлъбнати и изпъкнали лещи на обществеността в Accademia dei Lincei.
През годините системата за гледане на микроскопични обекти се развива и подобрява. Огромна стъпка в неговата история е изобретяването на просто ахроматично регулируемо устройство с две лещи. Тази система е въведена от холандеца Кристиан Хюйгенс в края на 1600 г. Окулярите на този изобретател все още се произвеждат днес. Единственият им недостатък е недостатъчната ширина на зрителното поле. Освен това, в сравнение с дизайна на съвременните инструменти, окулярите на Huygens имат неудобно място за очите.
Специален принос в историята на микроскопа направи производителят на такива устройства Антон Ван Льовенхук (1632-1723). Именно той привлече вниманието на биолозите към това устройство. Льовенхук направи малки по размер продукти, оборудвани с един, но много силен обектив. Такива устройства бяха неудобни за използване, но те не удвоиха дефектите на изображението, които присъстваха в съставните микроскопи. Изобретателите успяха да коригират този недостатък едва 150 години по-късно. Заедно с развитието на оптиката качеството на изображението в композитните устройства се подобри.
Усъвършенстването на микроскопите продължава и до днес. Така през 2006 г. германски учени, работещи в Института по биофизична химия, Мариано Боси и Стефан Хел, разработиха най-новата оптичен микроскоп. Поради възможността за наблюдение на обекти с размери 10 nm и триизмерни висококачествени 3D изображения, устройството беше наречено наноскоп.
Класификация на микроскопите
В момента има голямо разнообразие от инструменти, предназначени за изследване на малки обекти. Тяхното групиране се основава на различни параметри. Това може да е целта на микроскоп или приет методосветление, структура, използвана за оптичен дизайн и др.
Но като правило основните типове микроскопи се класифицират според разделителната способност на микрочастиците, които могат да се видят с помощта на тази система. Според това разделение микроскопите са:
- оптични (светлинни);
- електронни;
- Рентгенов;
- сканиращи сонди.
Най-широко използваните микроскопи са светлинни. В магазините за оптика има богат избор от тях. С помощта на такива устройства се решават основните задачи за изучаване на конкретен обект. Всички други видове микроскопи се класифицират като специализирани. Те обикновено се използват в лабораторни условия.
Всеки от горните видове устройства има свои собствени подвидове, които се използват в една или друга област. Освен това днес е възможно да се закупи училищен микроскоп (или образователен), който е система начално ниво. На потребителите се предлагат и професионални устройства.
Приложение
За какво е микроскопът? Човешкото око, като специална оптична система биологичен тип, има определено ниво на разделителна способност. С други думи, има най-малко разстояние между наблюдаваните обекти, когато те все още могат да бъдат разграничени. За нормално око тази разделителна способност е в рамките на 0,176 mm. Но размерите на повечето животни и растителни клетки, микроорганизми, кристали, микроструктура на сплави, метали и др. са много по-малки от тази стойност. Как да изучаваме и наблюдаваме такива обекти? Тук на помощ на хората идват различни видове микроскопи. Например, оптичните устройства позволяват да се разграничат структури, в които разстоянието между елементите е най-малко 0,20 микрона.
Как работи микроскопът?
Устройство, с което за човешкото окоразглеждането на микроскопични обекти става достъпно има два основни елемента. Те са обектива и окуляра. Тези части на микроскопа са фиксирани в подвижна тръба, разположена върху метална основа. Върху него има и предметна маса.
Съвременните типове микроскопи обикновено са оборудвани със система за осветление. Това по-специално е кондензатор с ирисова диафрагма. Задължителен набор от увеличителни устройства включва микро- и макровинтове, които се използват за регулиране на остротата. Дизайнът на микроскопите включва и система, която контролира позицията на кондензатора.
Специализираните, по-сложни микроскопи често използват други допълнителни системии устройства.
Лещи
Бих искал да започна да описвам микроскопа с разказ за една от основните му части, а именно лещата. Те са сложна оптична система, която увеличава размера на въпросния обект в равнината на изображението. Дизайнът на лещите включва цяла система от не само единични, но и две или три лещи, залепени заедно.
Сложността на такъв оптико-механичен дизайн зависи от набора от задачи, които трябва да бъдат решени от едно или друго устройство. Например, най-сложният микроскоп има до четиринадесет лещи.
Обективът се състои от предната част и системите след нея. Каква е основата за изграждане на изображение? необходимо качество, както и определяне на работното състояние? Това е предна леща или тяхната система. Следващите части на лещата са необходими за осигуряване на необходимото увеличение, фокусно разстояниеи качество на изображението. Подобни функции обаче са възможни само в комбинация с предна леща. Също така си струва да се отбележи, че дизайнът на следващата част влияе върху дължината на тръбата и височината на лещата на устройството.
Окуляри
Тези части на микроскопа са оптична система, предназначени да конструират необходимия микроскопичен образ върху повърхността на ретината на наблюдателя. Окулярите съдържат две групи лещи. Най-близкият до окото на изследователя се нарича очен, а най-отдалеченият – полеви (с негова помощ лещата изгражда изображение на обекта, който се изследва).
Осветителна система
Микроскопът има сложна конструкция от диафрагми, огледала и лещи. С негова помощ се осигурява равномерно осветяване на обекта, който се изследва. Още в първите микроскопи тази функцияизвършено С подобряването на оптичните инструменти те започнаха да използват първо плоски, а след това вдлъбнати огледала.
С помощта на такива прости детайли лъчите от слънцето или лампата бяха насочени към обекта на изследване. В съвременните микроскопи е по-напреднал. Състои се от кондензатор и колектор.
Предметна таблица
Микроскопските препарати, изискващи изследване, се поставят върху равна повърхност. Това е таблицата на обектите. Различни видовемикроскопите могат да имат тази повърхност, проектирана по такъв начин, че обектът на изследване да се върти към наблюдателя хоризонтално, вертикално или под определен ъгъл.
Принцип на работа
В първото оптично устройство система от лещи дава обратен образ на микрообекти. Това позволи да се различи структурата на веществото и най-малките детайли, които бяха обект на изследване. Принципът на работа на светлинния микроскоп днес е подобен на работата, извършвана от рефракционен телескоп. В това устройство светлината се пречупва, когато преминава през стъклената част.
Как се увеличават съвременните светлинни микроскопи? След като лъч светлинни лъчи навлезе в устройството, те се преобразуват в паралелен поток. Едва тогава в окуляра настъпва пречупване на светлината, поради което изображението на микроскопичните обекти се увеличава. След това тази информация пристига във формата, необходима на наблюдателя в неговата
Подвидове светлинни микроскопи
Съвременните класифицират:
1. По клас на сложност за изследователски, работни и учебни микроскопи.
2. По област на приложение: хирургични, биологични и технически.
3. По видове микроскопия: устройства за отразена и пропусната светлина, фазов контакт, луминесцентни и поляризационни.
4. По посока на светлинния поток на обърнат и директен.
Електронни микроскопи
С течение на времето устройството, предназначено за изследване на микроскопични обекти, става все по-усъвършенствано. Появяват се такива видове микроскопи, в които се използва напълно различен принцип на работа, независим от пречупването на светлината. По време на употреба най-новите видовеустройства, включващи електрони. Такива системи позволяват да се видят отделни части от материята, толкова малки, че светлинните лъчи просто текат около тях.
За какво е микроскопът? електронен тип? Използва се за изследване на структурата на клетките на молекулярно и субклетъчно ниво. Подобни устройства се използват и за изследване на вируси.
Устройството на електронните микроскопи
Каква е основата на творбата най-новите устройстваза разглеждане на микроскопични обекти? Как се различава електронният микроскоп от светлинния микроскоп? Има ли прилики между тях?
Принципът на работа на електронния микроскоп се основава на свойствата на електрическите и магнитни полета. Тяхната ротационна симетрия може да има фокусиращ ефект върху електронните лъчи. Въз основа на това можем да отговорим на въпроса: "Как се различава електронният микроскоп от светлинния микроскоп?" Той, за разлика от оптичното устройство, няма лещи. Тяхната роля се изпълнява от подходящо изчислени магнитни и електрически полета. Те се създават от намотки на намотки, през които преминава ток. В този случай такива полета действат по подобен начин.Когато токът се увеличава или намалява, фокусното разстояние на устройството се променя.
Що се отнася до електрическата схема, за електронен микроскоп тя е подобна на тази на светлинно устройство. Единствената разлика е, че оптичните елементи са заменени с подобни електрически.
Увеличаването на обект в електронни микроскопи възниква поради процеса на пречупване на светлинен лъч, преминаващ през изследвания обект. Под различни ъгли лъчите навлизат в равнината на лещата на обектива, където се получава първото увеличение на пробата. След това електроните пътуват до междинната леща. При него има плавна промяна в увеличаването на размера на обекта. Крайното изображение на изследвания материал се произвежда от проекционния обектив. От него изображението попада на флуоресцентния екран.
Видове електронни микроскопи
Съвременните видове включват:
1. ТЕМ или трансмисионен електронен микроскоп.В тази инсталация се формира изображение на много тънък обект с дебелина до 0,1 микрона чрез взаимодействие на електронен лъч с изследваното вещество и последващото му увеличение чрез магнитни лещи, разположени в лещата.
2. SEM или сканиращ електронен микроскоп.Такова устройство дава възможност да се получи изображение на повърхността на обект с висока разделителна способност от порядъка на няколко нанометра. Използвайки допълнителни методитакъв микроскоп предоставя информация, която помага да се определи химичен съставблизки до повърхността слоеве.
3. Тунелен сканиращ електронен микроскоп или STM.С помощта на това устройство се измерва релефът на проводими повърхности с висока пространствена разделителна способност. В процеса на работа със STM, остра метална игла се довежда до изследвания обект. В този случай се поддържа разстояние от само няколко ангстрьома. След това към иглата се прилага малък потенциал, което води до тунелен ток. В този случай наблюдателят получава триизмерно изображение на изследвания обект.
Микроскопи "Leevenguk"
През 2002 г. се появява в Америка нова компания, занимаваща се с производство на оптични инструменти. Продуктовата гама включва микроскопи, телескопи и бинокли. Всички тези устройства се отличават с високо качество на изображението.
Централният офис на компанията и отделът за развитие се намират в САЩ, във Фремонд (Калифорния). Но що се отнася до производствените мощности, те се намират в Китай. Благодарение на всичко това, компанията доставя на пазара модерни и висококачествени продукти на достъпна цена.
Имате ли нужда от микроскоп? Levenhuk ще предложи необходимата опция. Гамата от оптично оборудване на компанията включва дигитални и биологични устройства за увеличение на изследвания обект. Освен това на купувача се предлагат дизайнерски модели в различни цветове.
Микроскопът Levenhuk има обширни функционалност. Например, учебно устройство за начално ниво може да бъде свързано към компютър и също така може да записва видео на провежданото изследване. Моделът Levenhuk D2L е оборудван с тази функционалност.
Фирмата предлага биологични микроскопи различни нива. Това и повече прости модели, и нови артикули, които са подходящи за професионалисти.
Микроскопът е оптичен инструмент, който ви позволява да получавате увеличени изображения малки предметиили техните детайли, които не могат да се видят с просто око.
Буквално думата „микроскоп“ означава „да наблюдаваш нещо малко“ (от гръцки „малък“ и „гледам“).
Човешкото око, като всяка оптична система, се характеризира с определена разделителна способност. Това е най-малкото разстояние между две точки или линии, когато те все още не се сливат, а се възприемат отделно една от друга. При нормално зрениена разстояние 250 mm резолюцията е 0,176 mm. Следователно нашето око вече не е в състояние да различи всички обекти, чийто размер е по-малък от тази стойност. Не можем да видим растителни и животински клетки, различни микроорганизми и пр. Но това може да стане с помощта на специални оптични инструменти - микроскопи.
Как работи микроскопът?
Класическият микроскоп се състои от три основни части: оптична, осветителна и механична. Оптичната част се състои от окуляри и лещи, осветителната част включва източници на светлина, кондензатор и диафрагма. Механичната част обикновено включва всички останали елементи: статив, въртящо се устройство, сцена, система за фокусиране и много други. Всичко заедно ни позволява да провеждаме изследвания в микросвета.
Какво е „микроскопска диафрагма“: нека поговорим за осветителната система
За наблюдения на микросвета добро осветлениее също толкова важно, колкото и качеството на оптиката на микроскопа. Светодиоди, халогенни лампи, огледало - различни източници на светлина могат да се използват за микроскоп. Всеки има своите плюсове и минуси. Подсветката може да бъде горна, долна или комбинирана. Местоположението му влияе върху това кои микроскопични проби могат да бъдат изследвани с помощта на микроскоп (прозрачен, полупрозрачен или непрозрачен).
Под стола, върху който се поставя пробата за изследване, има диафрагма на микроскоп. Може да бъде диск или ирис. Диафрагмата е предназначена за регулиране на интензитета на осветяване: тя може да се използва за регулиране на дебелината на светлинния лъч, идващ от осветителя. Дисковата диафрагма е малка плоча с отвори с различни диаметри. Обикновено се инсталира на любителски микроскопи. Ирисовата диафрагма се състои от много перки, с които можете плавно да променяте диаметъра на пропускащия светлина отвор. По-често се среща в професионални микроскопи.
Оптична част: окуляри и лещи
Лещите и окулярите са най-популярните резервни части за микроскоп. Въпреки че не всички микроскопи поддържат смяна на тези аксесоари. Оптичната система е отговорна за формирането на увеличено изображение. Колкото по-добра и съвършена е тя, толкова по-ясна и детайлна става картината. Но най-високо нивокачествена оптика е необходима само в професионални микроскопи. За любителски изследвания е достатъчна стандартната стъклена оптика, осигуряваща увеличение до 500-1000 пъти. Но препоръчваме да избягвате пластмасови лещи - качеството на изображението в такива микроскопи обикновено е разочароващо.
Механични елементи
Всеки микроскоп съдържа елементи, които позволяват на изследователя да контролира фокуса, да регулира позицията на изследваната проба и да регулира работното разстояние на оптичното устройство. Всичко това е част от механиката на микроскопа: механизми за коаксиално фокусиране, драйвер за лекарство и държач за лекарство, копчета за регулиране на остротата, предметна площадка и много други.
История на създаването на микроскопа
Не е известно точно кога се е появил първият микроскоп. Най-простите увеличителни устройства - двойноизпъкнали оптични лещи, са открити при разкопки на територията на Древен Вавилон.
Смята се, че първият микроскоп е създаден през 1590 г. от холандския оптик Ханс Янсен и неговия син Захари Янсен. Тъй като лещите в онези дни бяха полирани на ръка, те имаха различни дефекти: драскотини, неравности. Дефектите по лещите са търсени с друга леща - лупа. Оказа се, че ако погледнете обект с две лещи, той се увеличава многократно. Монтиран 2 изпъкнали лещивътре в една тръба Захари Янсен получи устройство, което приличаше на шпионка. В единия край на тази тръба имаше леща, която служеше за обектив, а в другия имаше леща на окуляра. Но за разлика от шпионкаУстройството на Янсен не приближава обектите, а ги увеличава.
През 1609 г. италиански учен ГалилейГалилей разработи съставен микроскоп с изпъкнали и вдлъбнати лещи. Той го нарече "occhiolino" - малко око.
10 години по-късно, през 1619 г., холандският изобретател Корнелиус Якобсон Дреббел проектира съставен микроскоп с две изпъкнали лещи.
Малко хора знаят, че микроскопът е получил името си едва през 1625 г. Терминът „микроскоп“ е предложен от приятел Галилео ГалилейНемски лекар и ботаник Джовани Фабер.
Всички микроскопи, създадени по това време, бяха доста примитивни. Така микроскопът на Галилей можел да увеличи само 9 пъти. След като подобри оптичната система на Галилей, английският учен Робърт Хук през 1665 г. създаде свой собствен микроскоп, който вече имаше 30-кратно увеличение.
През 1674 г. холандският натуралист Антони ван Льовенхук създава прост микроскоп, който използва само една леща. Трябва да се каже, че създаването на лещи е едно от хобитата на учения. И благодарение на високото му умение в шлайфането, всички лещи, които изработваше, бяха с много високо качество. Льовенхук ги нарича „микроскопия“. Те бяха малки, с размерите на нокът, но можеха да се увеличат 100 или дори 300 пъти.
Микроскопът на Льовенхук беше метална пластина с леща в центъра. Наблюдателят погледна през него образеца, фиксиран от другата страна. И въпреки че работата с такъв микроскоп не беше съвсем удобна, Льовенхук успя да направи важни открития с помощта на своите микроскопи.
По това време малко се знаеше за структурата на човешките органи. С помощта на своите лещи Льовенхук открива, че кръвта се състои от много малки частици - червени кръвни клетки, и мускул- от най-фините влакна. В разтворите той видял малки същества с различни форми, които се движели, сблъсквали и разпръсквали. Сега знаем, че това са бактерии: коки, бацили и т.н. Но преди Льовенхук това не е било известно.
Общо учените са направили повече от 25 микроскопа. 9 от тях са оцелели до днес. Те са в състояние да увеличат изображенията 275 пъти.
Микроскопът на Льовенхук е първият микроскоп, донесен в Русия по заповед на Петър I.
Постепенно микроскопът се усъвършенства и придобива форма, близка до съвременната. Руските учени също имат огромен принос в този процес. В началото на 18 век в Санкт Петербург в работилницата на Академията на науките са създадени подобрени проекти на микроскопи. Руският изобретател I.P. Кулибин построява първия си микроскоп, без да знае как се прави в чужбина. Той създава производството на стъкло за лещи и изобретява устройства за смилането им.
Великият руски учен Михаил Василиевич Ломоносов е първият руски учен, който използва микроскоп в своите научни изследвания.
Вероятно няма ясен отговор на въпроса „Кой е изобретил микроскопа?“ Най-добрите учени и изобретатели от различни епохи допринесоха за развитието на микроскопията.
