Poruka o mikroskopu u biologiji. Izvješće o biologiji "mikroskop"
U članku se govori o tome što je mikroskop, zašto je potreban, koje vrste postoje i povijest njegovog stvaranja.
Drevna vremena
U povijesti čovječanstva uvijek je bilo onih koji nisu bili zadovoljni biblijskim opisom ustrojstva svijeta, koji su htjeli sami razumjeti prirodu stvari i njihovu bit. Ili koga nije privukla sudbina običnog seljaka ili ribara, poput istog Lomonosova.
Najviše široku upotrebu razne discipline primljene su u renesansi, kada su ljudi počeli shvaćati važnost proučavanja svijeta oko sebe i drugih stvari. Posebno su im u tome pomogli razni optički uređaji - teleskopi i mikroskopi. Dakle, što je mikroskop? Tko ga je stvorio i gdje se ovaj uređaj danas koristi?
Definicija
Prvo, pogledajmo samu službenu definiciju. Prema njemu, mikroskop je uređaj za dobivanje uvećanih slika ili njihove strukture. Razlikuje se od istog teleskopa po tome što je potreban za proučavanje malih i bliskih objekata, a ne svemirskih udaljenosti. Zasigurno, ime autora ovog izuma nije poznato, ali u povijesti postoje reference na nekoliko ljudi koji su ga prvi koristili i dizajnirali. Prema njima, 1590. Nizozemac po imenu John Lippershey predstavio je svoj izum široj javnosti. Njegovo se autorstvo također pripisuje Zacharyju Jansenu. A 1624. godine, poznati Galileo Galilei također je dizajnirao sličan uređaj.
Shvatili smo što je mikroskop, ali kako je to utjecalo na znanost? Gotovo isti kao njegov "rođak" teleskop. Iako primitivan, ovaj je uređaj omogućio prevladavanje nesavršenosti ljudskog oka i pogled u mikrokozmos. Uz pomoć njega kasnije su napravljena mnoga otkrića na području biologije, entomologije, botanike i drugih znanosti.
Sada je jasno što je mikroskop, ali gdje se još koriste?
Znanost
Biologija, fizika, kemija - sva ta područja znanosti ponekad zahtijevaju pogled u samu bit stvari koje naše oko ili obično povećalo ne mogu vidjeti. Teško je to zamisliti moderna medicina bez ovih uređaja: uz njihovu pomoć dolazi se do otkrića, utvrđuju vrste bolesti, infekcija, a nedavno su čak uspjeli “fotografirati” lanac ljudske DNK.
U fizici je sve nešto drugačije, posebno u onim područjima koja se bave proučavanjem elementarnih čestica i drugih malih objekata. Tu je laboratorijski mikroskop nešto drugačiji od uobičajenih, a obični malo pomažu, odavno su ih zamijenili elektronički i najnoviji sondirajući. Potonji omogućuju ne samo postizanje impresivnog povećanja, već čak i registraciju pojedinačnih atoma i molekula.
To uključuje i forenziku kojoj su ti uređaji potrebni za identifikaciju dokaza, detaljnu usporedbu otisaka prstiju i drugo.
Nemojte bez mikroskopa i istraživača drevni svijet kao što su paleontolozi i arheolozi. Potrebni su im za detaljno proučavanje ostataka biljaka, životinjskih kostiju s ljudima i umjetnih proizvoda prošlih vremena. I usput, snažan laboratorijski mikroskop možete slobodno kupiti za vlastitu upotrebu. Istina, ne može ih svatko priuštiti. Pogledajmo pobliže vrste ovih uređaja.
Vrste
Prva, glavna i najstarija je optička svjetlost. Slični uređaji još uvijek su dostupni u svakoj školi na satu biologije. To je set leća s podesivim razmakom i ogledalom za osvjetljavanje objekta. Ponekad se zamjenjuje neovisnim izvorom svjetlosti. Bit ovakvog mikroskopa je promjena valne duljine vidljivog optičkog spektra.
Drugi je elektronički. Mnogo je kompliciranije. Ako govoriti prostim jezikom, tada je valna duljina vidljive svjetlosti 390 do 750 nm. A ako je objekt, na primjer, stanica virusa ili drugog živog organizma, manji, tada će svjetlost jednostavno obići oko njega, takoreći, i neće se moći normalno reflektirati. A takav uređaj zaobilazi takva ograničenja: magnetskim poljem čini "tanjim" valove svjetlosti, što omogućuje da se vide i najsitniji objekti. To je osobito istinito u znanosti kao što je biologija. Mikroskop ove vrste daleko je bolji od optičkih svjetlosnih mikroskopa.
I treći je tip sondiranja. Pojednostavljeno rečeno, radi se o uređaju u kojemu se sondom “ispipa” površina određenog uzorka i na temelju njezinih pokreta i vibracija sastavlja trodimenzionalna ili rasterska slika.
12.08.2017 10:20
5488
Što je mikroskop i zašto je potreban? Mikroskop je uređaj koji pomoću leća povećava slike predmeta. Prvi podaci o mikroskopu poznati su još u 16. stoljeću, kada su nizozemski proizvođači naočala, uz teleskop, izumili i novi uređaj koji je pomoću dvije leće mogao povećavati predmete.
Mikroskopi su se poboljšali tijekom vremena. Postoji snažnije povećanje koje vam omogućuje da vidite i najmanje stvari koje se ne vide golim okom. Osim klasičnih optičkih mikroskopa koji se temelje na principu povećanja lećama, postoje i elektronski mikroskopi. Izumljeni su u 20. stoljeću. Umjesto svjetlosnog toka, snop elektrona usmjeren je na predmet proučavanja, koji se fokusiraju i stvaraju sliku pomoću posebne magnetske leće. Elektronski mikroskop je moćniji od optičkog jer može više povećati sliku predmeta.
Mikroskop je potreban za proučavanje najsitnijih detalja, fragmenata ljudskih i životinjskih tijela koje je teško vidjeti golim okom. Liječnici koriste mikroskop za ispitivanje uzoraka DNK i krvne pretrage. Znanstvenici iz različitim područjima znanosti, provoditi eksperimente i dolaziti do novih otkrića. Inženjeri koriste mikroskop kako bi provjerili kvalitetu dijelova za nedostatke.
Učenici i studenti koriste mikroskope u nastavi biologije, kemije i fizike. Zanimljivo je pod mikroskopom promatrati površine pojedinih predmeta, ali i kukaca, poput muhe ili mrava. Na veliko povećanje možete jasno vidjeti njihove oči, čeljusti i šape.
Što je mikroskop? Značenje i tumačenje mikroskop riječi, definicija pojma
mikroskop -
optički instrument s jednom ili više leća za dobivanje uvećane slike predmeta koji nisu vidljivi golim okom. Mikroskopi su jednostavni i složeni. Jednostavan mikroskop je sustav jedne leće. Jednostavna lupa može se smatrati jednostavnim mikroskopom – plankonveksnom lećom. Složeni mikroskop (često se jednostavno naziva mikroskop) je kombinacija dva jednostavna.
Složeni mikroskop daje veće povećanje od jednostavnog i ima veću rezoluciju. Razlučivost je sposobnost razlikovanja detalja uzorka. Uvećana slika, na kojoj se detalji ne razlikuju, pruža malo korisnih informacija.
Složeni mikroskop ima dvostupanjsku shemu. Jedan sustav leća, koji se zove objektiv, približava se uzorku; stvara uvećanu i razlučenu sliku predmeta. Sliku dodatno povećava još jedan sustav leća, nazvan okular, koji se postavlja bliže oku promatrača. Ova dva sustava leća nalaze se na suprotnim krajevima tubusa.
Rad s mikroskopom. Ilustracija prikazuje tipični biološki mikroskop. Stalak za tronožac izrađuje se u obliku teškog odljevka, obično potkove različite oblike. Na šarku je pričvršćen držač cijevi koji nosi sve ostale dijelove mikroskopa. Cijev u koju su ugrađeni sustavi leća omogućuje vam njihovo pomicanje u odnosu na uzorak za fokusiranje. Leća se nalazi na donjem kraju cijevi. Obično je mikroskop opremljen s nekoliko objektiva različitog povećanja na kupoli, što vam omogućuje da ih postavite u radni položaj na optičkoj osi. Operater, ispitujući uzorak, počinje, u pravilu, s lećom koja ima najmanje povećanje i najširem vidnom polju, pronalazi detalje koji ga zanimaju, a zatim ih ispituje pomoću leće s velikim povećanjem. Okular je montiran na kraju uvlačivog držača (koji vam omogućuje promjenu duljine cijevi kada je to potrebno). Cijela cijev s objektivom i okularom može se pomicati gore-dolje kako bi se mikroskop izoštrio.
Uzorak se obično uzima kao vrlo tanak proziran sloj ili dio; stavlja se na pravokutnu staklenu ploču, koja se naziva predmetno stakalce, i prekriva na vrhu tanjom, manjom staklenom pločom, koja se naziva pokrovno stakalce. Uzorak je često obojen kemikalije za povećanje kontrasta. Predmetno staklo se postavlja na postolje tako da je uzorak iznad središnje rupe na postolju. Stalak je obično opremljen mehanizmom za glatko i precizno pomicanje uzorka u vidnom polju.
Ispod predmetnog postolja nalazi se držač trećeg sustava leća - kondenzora, koji koncentrira svjetlost na uzorak. Može biti nekoliko kondenzatora, a ovdje se nalazi iris dijafragma za podešavanje otvora blende.
Još niže je iluminirajuće zrcalo montirano u kardanski zglob, koje baca svjetlost lampe na uzorak, zbog čega cijeli optički sustav mikroskopa stvara vidljiva slika. Okular se može zamijeniti foto nastavkom, a zatim će se slika formirati na filmu. Mnogi istraživački mikroskopi opremljeni su namjenskim iluminatorom, tako da osvjetljujuće zrcalo nije potrebno.
Povećati. Povećanje mikroskopa jednako je povećanju leće objektiva pomnoženom s povećanjem okulara. Za tipično istraživački mikroskop povećanje okulara je 10, a povećanje objektiva 10, 45 i 100. Stoga je povećanje takvog mikroskopa od 100 do 1000. Povećanje nekih mikroskopa doseže 2000. Povećanje povećanja još više ne ima smisla jer se rezolucija ne poboljšava; naprotiv, kvaliteta slike se pogoršava.
Teorija. Dosljednu teoriju mikroskopa dao je njemački fizičar Ernst Abbe krajem 19. stoljeća. Abbe je otkrio da je rezolucija (najmanja moguća udaljenost između dviju točaka koje su vidljive odvojeno) dana s
gdje je R razlučivost u mikrometrima (10-6 m), . je valna duljina svjetlosti (koju stvara iluminator), µm, n je indeks loma medija između uzorka i objektiva, a. - polovica ulaznog kuta leće (kut između krajnjih zraka konusne svjetlosne zrake koja ulazi u leću). Abbe je veličinu nazvao numeričkom aperturom (označava se simbolom NA). Iz gornje formule se može vidjeti da su razlučivi detalji predmeta koji se proučava manji što je NA veći i što je valna duljina kraća.
Numerička blenda ne samo da određuje razlučivost sustava, već također karakterizira omjer otvora blende leće: intenzitet svjetlosti po jedinici površine slike približno je jednak kvadratu NA. Za dobar objektiv, NA vrijednost je oko 0,95. Mikroskop je obično konstruiran tako da mu je ukupno povećanje cca. 1000NA.
Leće. Postoje tri glavne vrste leća koje se razlikuju po stupnju korekcije optičkih izobličenja - kromatske i sferne aberacije. Kromatske aberacije nastaju zbog činjenice da su svjetlosni valovi različitih valnih duljina fokusirani različite točke na optičkoj osi. Kao rezultat toga, slika je obojena. Sferne aberacije uzrokovane su činjenicom da su svjetlost koja prolazi kroz središte leće i svjetlost koja prolazi kroz njezinu periferiju fokusirane na različite točke na osi. Kao rezultat toga, slika je nejasna.
Akromatske leće trenutno su najčešće. U njima su kromatske aberacije potisnute zbog upotrebe staklenih elemenata s različitim disperzijama, koji osiguravaju konvergenciju ekstremnih zraka vidljivog spektra - plave i crvene - u jednom fokusu. Ostaje blaga obojenost slike koja se ponekad pojavljuje kao blijede zelene trake oko objekta. Sferna aberacija može se ispraviti samo za jednu boju.
Fluoritne leće koriste staklene aditive za poboljšanje korekcije boje do te mjere da su obojenosti na slici gotovo potpuno eliminirane.
Apokromatske leće su leće s najsloženijom korekcijom boja. Ne samo da su gotovo u potpunosti eliminirali kromatske aberacije, već su ispravili i sferne aberacije ne za jednu, već za dvije boje. Povećajte apokromate za plave boje nešto veće nego kod crvene, pa stoga zahtijevaju posebne "kompenzacijske" okulare.
Većina leća su “suhe”, tj. dizajnirani su za rad u takvim uvjetima kada je prostor između objektiva i uzorka ispunjen zrakom; vrijednost NA za takve leće ne prelazi 0,95. Ako se tekućina (ulje ili, rjeđe, voda) unese između objektiva i uzorka, dobiva se "imerzioni" objektiv s NA vrijednošću čak 1,4, s odgovarajućim poboljšanjem rezolucije.
Industrija trenutno proizvodi razne vrste posebne leće. To uključuje objektive ravnog polja za mikrofotografiju, objektive bez stresa (opuštene) za rad u polariziranom svjetlu i objektive za ispitivanje neprozirnih metalurških uzoraka osvijetljenih odozgo.
Kondenzatori. Kondenzator oblikuje svjetlosni stožac usmjeren na uzorak. Tipično, mikroskop ima zjenicu za usklađivanje otvora svjetlosnog stošca s otvorom objektiva, što osigurava maksimalnu rezoluciju i maksimalni kontrast slike. (Isto ima kontrast u mikroskopiji važnost, kao u televizijskoj tehnologiji.) Najjednostavniji kondenzor, sasvim prikladan za većinu mikroskopa opće namjene, je Abbeov kondenzor s dvije leće. Objektivi s većim otvorom blende, posebice objektivi s uljnom uronom, zahtijevaju složenije korigirane kondenzatore. Uljni objektivi s maksimalnim otvorom blende zahtijevaju poseban kondenzator s kontaktom s uronjenim uljem donja površina staklo na koje se stavlja uzorak.
specijalizirani mikroskopi. U vezi sa različite zahtjeve znanost i tehnologija razvile su mikroskope mnogih posebnih vrsta.
Stereoskopski binokularni mikroskop dizajniran za dobivanje trodimenzionalne slike objekta sastoji se od dva odvojena mikroskopska sustava. Uređaj je dizajniran za malo povećanje (do 100). Obično se koristi za sastavljanje minijaturnih elektroničkih komponenti, tehničku kontrolu, kirurške operacije.
Polarizacijski mikroskop dizajniran je za proučavanje interakcije uzoraka s polariziranim svjetlom. Polarizirano svjetlo često omogućuje otkrivanje strukture objekata koja se nalazi izvan granica konvencionalne optičke rezolucije.
Reflektivni mikroskop opremljen je zrcalima za oblikovanje slike umjesto leća. Budući da je teško proizvesti zrcalne leće, vrlo je malo potpuno reflektirajućih mikroskopa, a zrcala se trenutno koriste uglavnom samo u prilozima, na primjer, za mikrokirurgiju pojedinačnih stanica.
Fluorescentni mikroskop - s ultraljubičastim ili plavim osvjetljenjem uzorka. Uzorak, apsorbirajući ovo zračenje, emitira vidljivu luminiscentnu svjetlost. Mikroskopi ove vrste koriste se u biologiji, kao iu medicini - za dijagnostiku (osobito raka).
Mikroskop tamnog polja omogućuje zaobilaženje poteškoća povezanih s činjenicom da su živi materijali prozirni. Uzorak se u njemu promatra pod tako "kosim" osvjetljenjem da izravno svjetlo ne može ući u objektiv. Slika nastaje difrakcijom svjetla na objektu, i kao rezultat toga, objekt izgleda vrlo svijetlo tamna pozadina(s vrlo velikim kontrastom).
Fazno kontrastni mikroskop koristi se za ispitivanje prozirnih objekata, posebice živih stanica. Zahvaljujući posebnim uređajima, dio svjetlosti koja prolazi kroz mikroskop je pomaknut u fazi za pola valne duljine u odnosu na drugi dio, što je razlog kontrasta na slici.
Interferencijski mikroskop je daljnji razvoj fazno kontrastni mikroskop. U njemu interferiraju dvije svjetlosne zrake, od kojih jedna prolazi kroz uzorak, a druga se reflektira. Ovom metodom dobivaju se slike u boji koje daju vrlo dragocjene podatke u proučavanju živog materijala. Vidi također ELEKTRONIČKI MIKROSKOP; OPTIČKI INSTRUMENTI; OPTIKA.
Mikroskop
optički instrument s jednom ili više leća za dobivanje uvećane slike predmeta koji nisu vidljivi golim okom. Mikroskopi su jednostavni i složeni. Jednostavan mikroskop je sustav jedne leće. Jednostavna lupa može se smatrati jednostavnim mikroskopom – plankonveksnom lećom. Složeni mikroskop (često se jednostavno naziva mikroskop) je kombinacija dva jednostavna. Složeni mikroskop daje veće povećanje od jednostavnog i ima veću rezoluciju. Razlučivost je sposobnost razlikovanja detalja uzorka. Uvećana slika, na kojoj se detalji ne razlikuju, pruža malo korisnih informacija. Složeni mikroskop ima dvostupanjsku shemu. Jedan sustav leća, koji se zove objektiv, približava se uzorku; stvara uvećanu i razlučenu sliku predmeta. Sliku dodatno povećava još jedan sustav leća, nazvan okular, koji se postavlja bliže oku promatrača. Ova dva sustava leća nalaze se na suprotnim krajevima tubusa. Rad s mikroskopom. Ilustracija prikazuje tipični biološki mikroskop. Stalak za tronožac izrađuje se u obliku teškog odljevka, obično u obliku potkove. Na šarku je pričvršćen držač cijevi koji nosi sve ostale dijelove mikroskopa. Cijev u koju su ugrađeni sustavi leća omogućuje vam njihovo pomicanje u odnosu na uzorak za fokusiranje. Leća se nalazi na donjem kraju cijevi. Obično je mikroskop opremljen s nekoliko objektiva različitog povećanja na kupoli, što vam omogućuje da ih postavite u radni položaj na optičkoj osi. Operater, kada ispituje uzorak, obično počinje s objektivom s najmanjim povećanjem i najširim vidnim poljem, pronalazi detalje od interesa, a zatim ih ispituje pomoću objektiva s velikim povećanjem. Okular je montiran na kraju uvlačivog držača (koji vam omogućuje promjenu duljine cijevi kada je to potrebno). Cijela cijev s objektivom i okularom može se pomicati gore-dolje kako bi se mikroskop izoštrio. Uzorak se obično uzima kao vrlo tanak proziran sloj ili dio; stavlja se na pravokutnu staklenu ploču, koja se naziva predmetno stakalce, i prekriva na vrhu tanjom, manjom staklenom pločom, koja se naziva pokrovno stakalce. Uzorak se često boji kemikalijama kako bi se povećao kontrast. Predmetno staklo se postavlja na postolje tako da je uzorak iznad središnje rupe na postolju. Stalak je obično opremljen mehanizmom za glatko i precizno pomicanje uzorka u vidnom polju. Ispod predmetnog postolja nalazi se držač trećeg sustava leća - kondenzora, koji koncentrira svjetlost na uzorak. Može biti nekoliko kondenzatora, a ovdje se nalazi iris dijafragma za podešavanje otvora blende. Još niže je iluminirajuće zrcalo montirano u kardanski zglob, koje baca svjetlost lampe na uzorak, zbog čega cijeli optički sustav mikroskopa stvara vidljivu sliku. Okular se može zamijeniti foto nastavkom, a zatim će se slika formirati na filmu. Mnogi istraživački mikroskopi opremljeni su namjenskim iluminatorom, tako da osvjetljujuće zrcalo nije potrebno. Povećati. Povećanje mikroskopa jednako je povećanju leće objektiva pomnoženom s povećanjem okulara. Za tipični istraživački mikroskop povećanje okulara je 10, a povećanje objektiva 10, 45 i 100. Stoga je povećanje takvog mikroskopa od 100 do 1000. Povećanje nekih mikroskopa doseže 2000. Povećanje povećanja čak više nema smisla jer se rezolucija ne poboljšava; naprotiv, kvaliteta slike se pogoršava. Teorija. Dosljednu teoriju mikroskopa dao je njemački fizičar Ernst Abbe krajem 19. stoljeća. Abbe je otkrio da je razlučivost (najmanja moguća udaljenost između dviju točaka koje su odvojeno vidljive) dana izrazom gdje je R razlučivost u mikrometrima (10-6 m), . je valna duljina svjetlosti (koju stvara iluminator), µm, n je indeks loma medija između uzorka i objektiva, a. - polovica ulaznog kuta leće (kut između krajnjih zraka konusne svjetlosne zrake koja ulazi u leću). Abbe je veličinu nazvao numeričkom aperturom (označava se simbolom NA). Iz gornje formule se može vidjeti da su razlučivi detalji predmeta koji se proučava manji što je NA veći i što je valna duljina kraća. Numerička blenda ne samo da određuje razlučivost sustava, već također karakterizira omjer otvora blende leće: intenzitet svjetlosti po jedinici površine slike približno je jednak kvadratu NA. Za dobar objektiv, NA vrijednost je oko 0,95. Mikroskop je obično konstruiran tako da mu je ukupno povećanje cca. 1000NA. Leće. Postoje tri glavne vrste leća koje se razlikuju po stupnju korekcije optičkih izobličenja - kromatske i sferne aberacije. Kromatske aberacije nastaju zbog činjenice da su svjetlosni valovi različitih valnih duljina fokusirani na različite točke na optičkoj osi. Kao rezultat toga, slika je obojena. Sferne aberacije uzrokovane su činjenicom da su svjetlost koja prolazi kroz središte leće i svjetlost koja prolazi kroz njezinu periferiju fokusirane na različite točke na osi. Kao rezultat toga, slika je nejasna. Akromatske leće trenutno su najčešće. U njima su kromatske aberacije potisnute zbog upotrebe staklenih elemenata s različitim disperzijama, koji osiguravaju konvergenciju ekstremnih zraka vidljivog spektra - plave i crvene - u jednom fokusu. Ostaje blaga obojenost slike koja se ponekad pojavljuje kao blijede zelene trake oko objekta. Sferna aberacija može se ispraviti samo za jednu boju. Fluoritne leće koriste staklene aditive za poboljšanje korekcije boje do te mjere da su obojenosti na slici gotovo potpuno eliminirane. Apokromatske leće su leće s najsloženijom korekcijom boja. Ne samo da su gotovo u potpunosti eliminirali kromatske aberacije, već su ispravili i sferne aberacije ne za jednu, već za dvije boje. Povećanje apokromata za plavo je nešto veće nego za crveno, pa su za njih potrebni posebni "kompenzacijski" okulari. Većina leća su “suhe”, tj. dizajnirani su za rad u takvim uvjetima kada je prostor između objektiva i uzorka ispunjen zrakom; vrijednost NA za takve leće ne prelazi 0,95. Ako se tekućina (ulje ili, rjeđe, voda) unese između objektiva i uzorka, dobiva se "imerzioni" objektiv s NA vrijednošću čak 1,4, s odgovarajućim poboljšanjem rezolucije. Trenutno industrija također proizvodi razne vrste posebnih leća. To uključuje objektive ravnog polja za mikrofotografiju, objektive bez stresa (opuštene) za rad u polariziranom svjetlu i objektive za ispitivanje neprozirnih metalurških uzoraka osvijetljenih odozgo. Kondenzatori. Kondenzator oblikuje svjetlosni stožac usmjeren na uzorak. Tipično, mikroskop ima zjenicu za usklađivanje otvora svjetlosnog stošca s otvorom objektiva, što osigurava maksimalnu rezoluciju i maksimalni kontrast slike. (Kontrast je jednako važan u mikroskopiji kao iu televizijskoj tehnologiji.) Najjednostavniji kondenzor, i sasvim prikladan za većinu mikroskopa opće namjene, je Abbeov kondenzor s dvije leće. Objektivi s većim otvorom blende, posebice objektivi s uljnom uronom, zahtijevaju složenije korigirane kondenzatore. Uljni objektivi s maksimalnim otvorom blende zahtijevaju poseban kondenzator koji ima imerzioni uljni kontakt s donjom površinom predmetnog stakla na kojem se nalazi uzorak. specijalizirani mikroskopi. Zbog različitih zahtjeva znanosti i tehnologije, razvijeni su mnogi posebni tipovi mikroskopa. Stereoskopski binokularni mikroskop dizajniran za dobivanje trodimenzionalne slike objekta sastoji se od dva odvojena mikroskopska sustava. Uređaj je dizajniran za malo povećanje (do 100). Obično se koristi za sastavljanje minijaturnih elektroničkih komponenti, tehničku kontrolu, kirurške operacije. Polarizacijski mikroskop dizajniran je za proučavanje interakcije uzoraka s polariziranim svjetlom. Polarizirano svjetlo često omogućuje otkrivanje strukture objekata koja se nalazi izvan granica konvencionalne optičke rezolucije. Reflektivni mikroskop opremljen je zrcalima za oblikovanje slike umjesto leća. Budući da je teško proizvesti zrcalne leće, vrlo je malo potpuno reflektirajućih mikroskopa, a zrcala se trenutno koriste uglavnom samo u prilozima, na primjer, za mikrokirurgiju pojedinačnih stanica. Fluorescentni mikroskop - s ultraljubičastim ili plavim osvjetljenjem uzorka. Uzorak, apsorbirajući ovo zračenje, emitira vidljivu luminiscentnu svjetlost. Mikroskopi ove vrste koriste se u biologiji, kao iu medicini - za dijagnostiku (osobito raka). Mikroskop tamnog polja omogućuje zaobilaženje poteškoća povezanih s činjenicom da su živi materijali prozirni. Uzorak se u njemu promatra pod tako "kosim" osvjetljenjem da izravno svjetlo ne može ući u objektiv. Slika nastaje difrakcijom svjetla od objekta, i kao rezultat toga, objekt se čini vrlo svijetlim na tamnoj pozadini (s vrlo visokim kontrastom). Fazno kontrastni mikroskop koristi se za ispitivanje prozirnih objekata, posebice živih stanica. Zahvaljujući posebnim uređajima, dio svjetlosti koja prolazi kroz mikroskop je pomaknut u fazi za pola valne duljine u odnosu na drugi dio, što je razlog kontrasta na slici. Interferentni mikroskop je daljnji razvoj fazno kontrastnog mikroskopa. U njemu interferiraju dvije svjetlosne zrake, od kojih jedna prolazi kroz uzorak, a druga se reflektira. Ovom metodom dobivaju se slike u boji koje daju vrlo dragocjene podatke u proučavanju živog materijala. Vidi također ELEKTRONIČKI MIKROSKOP; OPTIČKI INSTRUMENTI; OPTIKA.
Pojam "mikroskop" ima grčke korijene. Sastoji se od dvije riječi, koje u prijevodu znače "mali" i "izgled". Glavna uloga mikroskopa je njegova uporaba u ispitivanju vrlo malih predmeta. Ujedno, ovaj uređaj omogućuje određivanje veličine i oblika, strukture i drugih karakteristika tijela nevidljivih golim okom.
Povijest stvaranja
Ne postoje točni podaci o tome tko je bio izumitelj mikroskopa u povijesti. Prema nekim izvorima dizajnirali su je 1590. godine otac i sin Janssena, majstora izrade naočala. Još jedan kandidat za titulu izumitelja mikroskopa je Galileo Galilei. Godine 1609. ti su znanstvenici predstavili uređaj s konkavnim i konveksnim lećama za javno gledanje na Accademia dei Lincei.
Tijekom godina, sustav za promatranje mikroskopskih objekata se razvijao i poboljšavao. Ogroman korak u njegovoj povijesti bio je izum jednostavnog akromatski podesivog uređaja s dvije leće. Ovaj je sustav uveo Nizozemac Christian Huygens kasnih 1600-ih. Okulari ovog izumitelja i danas se proizvode. Njihov jedini nedostatak je nedovoljna širina vidnog polja. Osim toga, u usporedbi s dizajnom modernih uređaja, Huygensovi okulari imaju neugodan položaj za oči.
Poseban doprinos povijesti mikroskopa dao je proizvođač takvih instrumenata Anton van Leeuwenhoek (1632.-1723.). Upravo je on skrenuo pažnju biologa na ovaj uređaj. Leeuwenhoek je izradio male proizvode opremljene jednim, ali vrlo jaka leća. Bilo je nezgodno koristiti takve uređaje, ali oni nisu udvostručili nedostatke slike koji su bili prisutni u složenim mikroskopima. Izumitelji su uspjeli ispraviti ovaj nedostatak tek nakon 150 godina. Usporedo s razvojem optike, poboljšavala se kvaliteta slike u kompozitnim uređajima.
Poboljšanje mikroskopa nastavlja se do danas. Tako su 2006. godine njemački znanstvenici koji rade na Institutu za biofizičku kemiju, Mariano Bossi i Stefan Hell, razvili najnoviji optički mikroskop. Zbog mogućnosti promatranja objekata dimenzija 10 nm i trodimenzionalnih visokokvalitetnih 3D slika, uređaj je nazvan nanoskop.
Klasifikacija mikroskopa
Trenutno postoji veliki izbor instrumenata dizajniranih za ispitivanje malih predmeta. Njihovo grupiranje temelji se na različitim parametrima. To može biti svrha mikroskopa ili prihvaćen način rasvjeta, struktura koja se koristi za optički dizajn itd.
Ali, u pravilu, glavne vrste mikroskopa klasificiraju se prema rezoluciji mikročestica koje se mogu vidjeti pomoću ovog sustava. Prema ovoj podjeli mikroskopi su:
- optički (svjetlo);
- elektronička;
- rendgen;
- sonde za skeniranje.
Najrašireniji mikroskopi su svjetlosnog tipa. Njihov širok izbor dostupan je u optičarskim trgovinama. Uz pomoć takvih uređaja rješavaju se glavni zadaci proučavanja objekta. Sve druge vrste mikroskopa klasificiraju se kao specijalizirani. Obično se koriste u laboratoriju.
Svaka od gore navedenih vrsta uređaja ima svoje podvrste, koje se koriste u određenom području. Osim toga, danas postoji prilika za kupnju školskog mikroskopa (ili obrazovnog), koji je sustav početna razina. Ponuđen potrošačima i profesionalnim uređajima.
Primjena
Čemu služi mikroskop? Ljudsko oko, kao poseban optički sustav biološki tip, ima određenu razinu rezolucije. Drugim riječima, postoji najmanja udaljenost između promatranih objekata kada se oni još mogu razlikovati. Za normalno oko, ova rezolucija je u rasponu od 0,176 mm. Ali veličine većine životinja i biljne stanice, mikroorganizmi, kristali, mikrostruktura legura, metala itd. mnogo su manji od ove vrijednosti. Kako proučavati i promatrati takve objekte? Tu ljudima u pomoć priskaču razne vrste mikroskopa. Na primjer, uređaji optičkog tipa omogućuju razlikovanje struktura u kojima je udaljenost između elemenata najmanje 0,20 μm.
Kako nastaje mikroskop?
Uređaj s kojim ljudsko oko razmatranje mikroskopskih objekata postaje dostupno, ima dva glavna elementa. To su leća i okular. Ovi dijelovi mikroskopa su učvršćeni u pomičnoj cijevi koja se nalazi na metalnoj podlozi. Također ima stol za predmete.
Suvremeni tipovi mikroskopa obično su opremljeni sustavom osvjetljenja. To je, konkretno, kondenzator koji ima irisnu dijafragmu. Obavezni set povećala su mikro i makro vijci, koji služe za podešavanje oštrine. Dizajn mikroskopa također predviđa prisutnost sustava koji kontrolira položaj kondenzatora.
Specijalizirani, složeniji mikroskopi često koriste druge dodatni sustavi i uređaji.
Leće
Želio bih započeti opis mikroskopa pričom o jednom od njegovih glavnih dijelova, odnosno o leći. Oni su složeni optički sustav koji povećava veličinu predmetnog objekta u ravnini slike. Dizajn leća uključuje cijeli sustav ne samo pojedinačnih leća, već i leća zalijepljenih u dva ili tri dijela.
Složenost takvog optičko-mehaničkog dizajna ovisi o nizu zadataka koje mora riješiti jedan ili drugi uređaj. Na primjer, u najsloženijem mikroskopu predviđeno je do četrnaest leća.
Objektiv se sastoji od prednjeg dijela i sustava koji ga prate. Što je osnova za izgradnju imidža prava kvaliteta, kao i utvrđivanje pogonskog stanja? Ovo je prednja leća ili njihov sustav. Naknadni dijelovi leće potrebni su kako bi se osiguralo potrebno povećanje, žarišna duljina i kvalitetu slike. Međutim, implementacija takvih funkcija moguća je samo u kombinaciji s prednjom lećom. Vrijedno je spomenuti da dizajn sljedećeg dijela utječe na duljinu cijevi i visinu leće uređaja.
Okulari
Ovi dijelovi mikroskopa su optički sustav, dizajniran za izgradnju potrebne mikroskopske slike na površini mrežnice očiju promatrača. Okulari sadrže dvije skupine leća. Ono što je najbliže oku istraživača naziva se oko, a najudaljenije se zove polje (uz njegovu pomoć leća gradi sliku predmeta koji se proučava).
Sustav rasvjete
Mikroskop ima složen dizajn dijafragmi, zrcala i leća. Uz njegovu pomoć osigurava se ravnomjerno osvjetljenje predmeta koji se proučava. Već u prvim mikroskopima ovu funkciju provedeno Kako su se optički instrumenti usavršavali, počeli su koristiti prvo ravna, a zatim konkavna zrcala.
Uz pomoć takvih jednostavnih detalja, zrake sunca ili svjetiljki bile su usmjerene na predmet proučavanja. U modernim mikroskopima savršeniji. Sastoji se od kondenzatora i kolektora.
Predmetna tablica
Mikroskopski preparati koji zahtijevaju proučavanje postavljaju se na ravnu površinu. Ovo je predmetna tablica. Različite vrste mikroskopi mogu imati tu površinu oblikovanu na način da se predmet proučavanja okreće u promatrača vodoravno, okomito ili pod određenim kutom.
Princip rada
U prvom optičkom uređaju sustav leća davao je inverznu sliku mikroobjekata. To je omogućilo uvid u strukturu materije i najsitnije detalje koje je trebalo proučavati. Princip rada svjetlosnog mikroskopa danas je sličan radu koji obavlja refraktorski teleskop. U ovom uređaju svjetlost se lomi dok prolazi kroz stakleni dio.
Kako moderni svjetlosni mikroskopi? Nakon što snop svjetlosnih zraka uđe u uređaj, one se pretvaraju u paralelni tok. Tek tada dolazi do loma svjetlosti u okularu, zbog čega se povećava slika mikroskopskih predmeta. Nadalje, ove informacije dolaze u obliku koji je potreban promatraču u njegovu
Podvrsta svjetlosnih mikroskopa
Moderna klasifikacija:
1. Prema klasi složenosti za istraživački, radni i školski mikroskop.
2. Prema području primjene za kirurške, biološke i tehničke.
3. Po vrstama mikroskopa za reflektirano i propušteno svjetlo, fazni kontakt, luminescentni i polarizacijski uređaji.
4. U smjeru svjetlosnog toka na obrnuti i izravni.
Elektronski mikroskopi
S vremenom je uređaj za ispitivanje mikroskopskih objekata postajao sve savršeniji. Pojavile su se takve vrste mikroskopa u kojima se koristio potpuno drugačiji princip rada, neovisan o lomu svjetlosti. U uporabi najnovije vrste uređaji koji uključuju elektrone. Takvi sustavi omogućuju vidjeti pojedine dijelove materije tako male da svjetlosne zrake jednostavno teku oko njih.
Čemu služi mikroskop? elektronički tip? Koristi se za proučavanje strukture stanica na molekularnoj i substaničnoj razini. Također, slični uređaji koriste se za proučavanje virusa.
Uređaj elektronskih mikroskopa
Što je osnova rada najnoviji aparati gledati mikroskopske objekte? Kako se elektronski mikroskop razlikuje od svjetlosnog mikroskopa? Ima li među njima sličnosti?
Princip rada elektronskog mikroskopa temelji se na svojstvima koja električna i magnetska polja. Njihova rotacijska simetrija može imati učinak fokusiranja na elektronske zrake. Na temelju toga možemo odgovoriti na pitanje: "Po čemu se elektronski mikroskop razlikuje od svjetlosnog mikroskopa?" U njemu, za razliku od optičkog uređaja, nema leća. Njihovu ulogu igraju odgovarajuće izračunata magnetska i električna polja. Nastaju zavojima zavojnica kroz koje prolazi struja. U ovom slučaju takva polja djeluju slično.Kada se struja povećava ili smanjuje, mijenja se žarišna duljina uređaja.
Što se tiče dijagrama strujnog kruga, za elektronski mikroskop je sličan dijagramu svjetlosnog uređaja. Jedina razlika je u tome što su optički elementi zamijenjeni njima sličnim električnim.
Povećanje objekta u elektronskim mikroskopima nastaje zbog procesa refrakcije snopa svjetlosti koji prolazi kroz predmet koji se proučava. Pod različitim kutovima zrake ulaze u ravninu leće objektiva, gdje se događa prvo povećanje uzorka. Zatim elektroni prolaze put do srednje leće. U njemu postoji glatka promjena u povećanju veličine objekta. Konačnu sliku proučavanog materijala daje projekcijska leća. S njega slika pada na fluorescentni zaslon.
Vrste elektronskih mikroskopa
Moderne vrste uključuju:
1. TEM ili prijenosni elektronski mikroskop. U ovoj postavci, slika vrlo tankog objekta, do 0,1 µm debljine, formirana je interakcijom elektronske zrake sa supstancom koja se proučava i njezinim naknadnim povećanjem pomoću magnetskih leća smještenih u objektivu.
2. SEM ili skenirajući elektronski mikroskop. Takav uređaj omogućuje dobivanje slike površine objekta visoke rezolucije reda veličine nekoliko nanometara. Korištenje dodatne metode takav mikroskop daje informacije koje pomažu odrediti kemijski sastav površinski slojevi.
3. Tunelski skenirajući elektronski mikroskop ili STM. Pomoću ovog uređaja mjeri se reljef vodljivih površina visoke prostorne rezolucije. U procesu rada sa STM-om, oštra metalna igla dovodi se do predmeta koji se proučava. Istovremeno se održava udaljenost od samo nekoliko angstrema. Zatim se na iglu primjenjuje mali potencijal, zbog čega nastaje tunelska struja. U ovom slučaju promatrač dobiva trodimenzionalnu sliku predmeta koji se proučava.
Mikroskopi Leeuwenhoek
2002. godine pojavila se Amerika nova tvrtka bavi se proizvodnjom optičkih instrumenata. Asortiman proizvoda uključuje mikroskope, teleskope i dalekozore. Svi ovi uređaji odlikuju se visokom kvalitetom slike.
Sjedište i razvojni odjel tvrtke nalaze se u SAD-u, u gradu Fremondu (Kalifornija). Ali što se tiče proizvodnih pogona, oni se nalaze u Kini. Zahvaljujući svemu tome, tvrtka opskrbljuje tržište naprednim i visokokvalitetnim proizvodima po pristupačnoj cijeni.
Trebate li mikroskop? Levenhuk će predložiti traženu opciju. Asortiman optičke opreme tvrtke uključuje digitalne i biološke uređaje za povećanje predmeta koji se proučava. Osim toga, kupcu se nude i dizajnerski modeli, izvedeni u raznim bojama.
Levenhuk mikroskop ima opsežan funkcionalnost. Na primjer, početni uređaj za obuku može se spojiti na računalo i također je sposoban snimati video o istraživanju koje je u tijeku. Levenhuk D2L opremljen je ovom funkcionalnošću.
Tvrtka nudi biološke mikroskope različite razine. Ovo i više jednostavni modeli, te noviteti koji će odgovarati profesionalcima.
Mikroskop je optički instrument koji vam omogućuje snimanje uvećanih slika. male predmete ili njihovi dijelovi koji se ne mogu vidjeti golim okom.
Doslovno, riječ "mikroskop" znači "promatrati nešto malo" (od grčkog "mali" i "gledati").
Ljudsko oko, kao i svaki optički sustav, karakterizira određena rezolucija. To je najmanja udaljenost između dviju točaka ili linija, kada se još ne stapaju, već se percipiraju odvojeno jedna od druge. Na normalan vid na udaljenosti od 250 mm rezolucija je 0,176 mm. Dakle, sve predmete čija je veličina manja od ove vrijednosti naše oko više nije u stanju razlikovati. Ne možemo vidjeti stanice biljaka i životinja, razne mikroorganizme itd. Ali to se može učiniti uz pomoć posebnih optičkih instrumenata - mikroskopa.
Kako radi mikroskop
Klasični mikroskop sastoji se od tri glavna dijela: optičkog, iluminirajućeg i mehaničkog. Optički dio su okulari i leće, rasvjetni dio su izvori svjetlosti, kondenzor i dijafragma. Uobičajeno je da se mehanički dio odnosi na sve ostale elemente: stativ, rotirajući uređaj, stol za objekte, sustav za fokusiranje i još mnogo toga. Sve zajedno i omogućuje vam istraživanje mikrosvijeta.
Što je "otvor mikroskopa": razgovarajmo o sustavu osvjetljenja
Za promatranja mikrosvijeta dobro osvjetljenje jednako važna kao i kvaliteta optike mikroskopa. LED diode, halogene žarulje, ogledalo - za mikroskop se mogu koristiti različiti izvori svjetlosti. Svaki ima svoje prednosti i nedostatke. Pozadinsko osvjetljenje može biti gornje, donje ili kombinirano. Njegov položaj utječe na to koja stakalca se mogu pregledati pod mikroskopom (prozirna, prozirna ili neprozirna).
Ispod predmetnog stola, na koji se stavlja uzorak za istraživanje, nalazi se dijafragma mikroskopa. Može biti disk ili iris. Dijafragma je dizajnirana za podešavanje intenziteta osvjetljenja: može se koristiti za podešavanje debljine svjetlosnog snopa koji dolazi iz iluminatora. Disk dijafragma je mala ploča s rupama različitih promjera. Obično se postavlja na amaterske mikroskope. Dijafragma irisa sastoji se od mnogih latica, pomoću kojih možete glatko mijenjati promjer otvora za propuštanje svjetlosti. Češći je u profesionalnim mikroskopima.
Optički dio: okulari i objektivi
Objektivi i okulari najpopularniji su rezervni dijelovi mikroskopa. Iako ne podržavaju svi mikroskopi promjenu ovih dodataka. Za formiranje uvećane slike odgovoran je optički sustav. Što je bolji i savršeniji, slika je jasnija i detaljnija. Ali najviša razina optička kvaliteta potrebna je samo u profesionalnim mikroskopima. Za amaterska istraživanja dovoljna je standardna staklena optika koja omogućuje povećanje do 500-1000 puta. Ali preporučujemo izbjegavanje plastičnih leća - kvaliteta slike u takvim mikroskopima obično je frustrirajuća.
Mehanički elementi
Svaki mikroskop sadrži elemente koji istraživaču omogućuju kontrolu fokusa, podešavanje položaja ispitnog uzorka i podešavanje radne udaljenosti optičkog uređaja. Sve je to dio mehanike mikroskopa: koaksijalni mehanizmi za fokusiranje, klizač i klizač, gumbi za podešavanje oštrine, postolje i još mnogo toga.
Povijest mikroskopa
Nije točno poznato kada se pojavio prvi mikroskop. Najjednostavniji uređaji za povećanje - bikonveksne optičke leće, pronađeni su tijekom iskapanja na području starog Babilona.
Vjeruje se da su prvi mikroskop 1590. godine izradili nizozemski optičar Hans Jansen i njegov sin Zachary Jansen. Budući da su se leće u to vrijeme polirale ručno, imale su razne nedostatke: ogrebotine, neravnine. Defekti na lećama traženi su drugom lećom - povećalom. Ispostavilo se da ako promatrate predmet uz pomoć dvije leće, onda se on višestruko povećava. Montirano 2 konveksne leće unutar jedne cijevi, Zachary Jansen je dobio uređaj koji je podsjećao na dalekozor. Na jednom kraju ove cijevi bila je leća koja je služila kao objektiv, a na drugom - leća okulara. Ali za razliku od dalekozor Jansenov uređaj nije približavao predmete, već ih je povećavao.
Godine 1609. talijanski znanstvenik Galileo Galileo je razvio složeni mikroskop s konveksnim i konkavnim lećama. Nazvao ga je "occhiolino" - malo oko.
10 godina kasnije, 1619., nizozemski izumitelj Cornelius Jacobson Drebbel dizajnirao je složeni mikroskop s dvije konveksne leće.
Malo ljudi zna da je mikroskop dobio ime tek 1625. godine. Termin "mikroskop" predložio je prijatelj Galileo Galilei njemački liječnik i botaničar Giovanni Faber.
Svi mikroskopi stvoreni u to vrijeme bili su zadovoljni primitivnim. Dakle, Galilejev mikroskop mogao je povećati samo 9 puta. Unaprijedivši Galilejev optički sustav, engleski znanstvenik Robert Hooke 1665. godine izradio je vlastiti mikroskop koji je već tada imao povećanje od 30x.
Godine 1674. nizozemski prirodoslovac Anthony van Leeuwenhoek stvorio je najjednostavniji mikroskop koji je koristio samo jednu leću. Mora se reći da je stvaranje leća bio jedan od znanstvenikovih hobija. A zahvaljujući njegovoj visokoj vještini brušenja, sve leće koje je izradio bile su vrlo visoke kvalitete. Leeuwenhoek ih je nazvao "mikroskopijom". Bili su mali, otprilike veličine nokta, ali mogli su se povećati 100 ili čak 300 puta.
Leeuwenhoekov mikroskop bio je metalna ploča s lećom u sredini. Promatrač je kroz njega gledao u uzorak fiksiran s druge strane. I premda rad s takvim mikroskopom nije bio baš zgodan, Leeuwenhoek je uz pomoć svojih mikroskopa uspio doći do važnih otkrića.
U to se vrijeme malo znalo o strukturi ljudskih organa. Uz pomoć svojih leća Leeuwenhoek je otkrio da se krv sastoji od mnogo sitnih čestica - eritrocita, a mišića- od najfinijih vlakana. U rješenjima je vidio najmanja stvorenja raznih oblika koja su se kretala, sudarala i razbježala. Sada znamo da su to bakterije: koke, bacili itd. Ali prije Leeuwenhoeka to se nije znalo.
Ukupno su znanstvenici izradili više od 25 mikroskopa. Do danas ih je preživjelo 9. U stanju su povećati sliku 275 puta.
Leeuwenhoekov mikroskop bio je prvi mikroskop donesen u Rusiju prema uputama Petra Velikog.
Postupno se mikroskop usavršavao i dobivao oblik blizak modernom. Veliki doprinos ovom procesu dali su i ruski znanstvenici. Početkom 18. stoljeća u Sankt Peterburgu u radionici Akademije znanosti stvoreni su poboljšani dizajni mikroskopa. Ruski izumitelj I.P. Kulibin je napravio svoj prvi mikroskop bez ikakvog znanja o tome kako se to radi u inozemstvu. Stvorio je proizvodnju stakla za leće, izumio uređaje za njihovo mljevenje.
Veliki ruski znanstvenik Mihail Vasiljevič Lomonosov bio je prvi ruski znanstvenik koji je u svojim znanstvenim istraživanjima koristio mikroskop.
Vjerojatno ne postoji nedvosmislen odgovor na pitanje "Tko je izumio mikroskop?" Najbolji znanstvenici i izumitelji različitih epoha pridonijeli su razvoju mikroskopske znanosti.
