Bajka o mikroskopie. Co to jest mikroskop? Szczegółowa analiza
Ludzkie oko jest tak skonstruowane, że nie widzi przedmiotu, którego wymiary nie przekraczają 0,1 mm. W naturze istnieją obiekty, których wymiary są znacznie mniejsze. Są to mikroorganizmy, komórki żywych tkanek, elementy struktury substancji i wiele innych.
Już w czasach starożytnych polerowane naturalne kryształy były używane do poprawy widzenia. Wraz z rozwojem szklarstwa zaczęto produkować szklaną soczewicę - soczewki. R. Bacon w XIII wieku. radził osobom słabo widzącym zakładać wypukłe okulary na przedmioty, aby lepiej je obejrzeć. W tym samym czasie we Włoszech pojawiły się okulary, składające się z dwóch połączonych ze sobą soczewek.
W XVI wieku. rzemieślnicy we Włoszech i Holandii, którzy wykonali okulary okularowe, wiedział o właściwości układu dwóch soczewek, aby uzyskać powiększony obraz. Jedno z pierwszych takich urządzeń wykonał w 1590 roku Holender 3. Jansen.
Pomimo faktu, że moc powiększająca sferycznych powierzchni i soczewek była znana już w XIII wieku, aż do początku XVII wieku. żaden z przyrodników nawet nie próbował za ich pomocą obserwować najmniejszych obiektów, niedostępnych gołym okiem człowieka.
Słowo „mikroskop”, które pochodzi od dwóch greckich słów – „mały” i „wyglądać”, zostało wprowadzone do użytku naukowego przez członka Akademii „Dei Lyncei” (Rynx-eyed) Desmikian na początku XVII wieku.
W 1609 roku Galileo Galilei, badając zaprojektowany przez siebie teleskop, również używał go jako mikroskopu. W tym celu zmienił odległość między soczewką a okularem. Galileo jako pierwszy doszedł do wniosku, że jakość soczewek do okularów i teleskopów musi być inna. Stworzył mikroskop, wybierając taką odległość między soczewkami, przy której zwiększały się nie odległe, ale blisko rozmieszczone obiekty. W 1614 roku Galileusz zbadał owady pod mikroskopem.
Uczeń Galileusza, E. Torricelli, przejął sztukę szlifowania soczewek od swojego nauczyciela. Oprócz tworzenia lunet, Torricelli zaprojektował proste mikroskopy, składające się z jednej maleńkiej soczewki, którą uzyskał z jednej kropli szkła przez stopienie szklanego pręta nad ogniem.
w XVII wieku popularne były najprostsze mikroskopy, składające się ze szkła powiększającego - dwuwypukłej soczewki zamontowanej na statywie. Na stojaku zamocowano również stolik przedmiotowy, na którym znajdował się omawiany przedmiot. Na dole, pod stołem, znajdowało się zwierciadło o płaskim lub wypukłym kształcie, które odbijało promienie słoneczne na przedmiot i oświetlało go od dołu. Aby poprawić obraz, lupa została przesunięta względem sceny za pomocą śruby.
W 1665 r. Anglik R. Hooke, używając mikroskopu wykorzystującego małe szklane kulki, odkrył struktura komórkowa tkanki zwierzęce i roślinne.
Współczesny Hooke'owi, Holender A. van Leeuwenhoek, wykonał mikroskopy składające się z małych dwuwypukłych soczewek. Dali powiększenie 150-300x. Za pomocą swoich mikroskopów Leeuwenhoek badał strukturę żywych organizmów. W szczególności odkrył ruch krwi w naczynia krwionośne i czerwone krwinki, plemniki, opisywały budowę mięśni, łusek skórnych i wiele więcej.
Leeuwenhoek się otworzył nowy Światświat mikroorganizmów. Opisał wiele rodzajów orzęsków i bakterii.
Wiele odkryć w dziedzinie anatomii mikroskopowej dokonał holenderski biolog J. Swammerdam. Najbardziej szczegółowo studiował anatomię owadów. w latach 30. 18 wiek stworzył bogato ilustrowane dzieło zatytułowane The Bible of Nature.
Metody obliczania elementów optycznych mikroskopu zostały opracowane przez Szwajcara L. Eulera, który pracował w Rosji.
Najpopularniejszy schemat mikroskopu jest następujący: badany obiekt umieszcza się na stole przedmiotowym. Nad nim znajduje się urządzenie, w którym zamocowane są obiektywy oraz tubus - tubus z okularem. Obserwowany obiekt jest oświetlany lampą lub światło słoneczne, pochylone lustro i soczewka. Przesłony zainstalowane między źródłem światła a obiektem ograniczają strumień świetlny i zmniejszają udział światła w nim. rozproszone światło. Pomiędzy przesłonami znajduje się zwierciadło zmieniające kierunek strumienia światła o 90°. Kondensator skupia wiązkę światła na obiekcie. Soczewka zbiera promienie rozproszone przez obiekt i tworzy powiększony obraz przedmiotu oglądanego za pomocą okularu. Okular działa jak szkło powiększające, dając dodatkowe powiększenie. Granice powiększenia mikroskopu wynoszą od 44 do 1500 razy.
W 1827 r. J. Amici zastosował w mikroskopie obiektyw zanurzeniowy. W nim przestrzeń między przedmiotem a soczewką jest wypełniona płynem immersyjnym. Jako taki płyn różne oleje(cedrowy lub mineralny), woda lub roztwór wodny gliceryna itp. Takie soczewki pozwalają zwiększyć rozdzielczość mikroskopu, poprawiając kontrast obrazu.
W 1850 roku angielski optyk G. Sorby stworzył pierwszy mikroskop do obserwacji obiektów w świetle spolaryzowanym. Takie urządzenia służą do badania kryształów, próbek metali, tkanek zwierzęcych i roślinnych.
Początek mikroskopii interferencyjnej położył w 1893 roku Anglik J. Sirks. Jego istotą jest to, że każda wiązka wpadająca do mikroskopu ulega rozwidleniu. Jeden z otrzymanych promieni skierowany jest na obserwowaną cząstkę, drugi - poza nią. W części ocznej obie wiązki rekombinują i zachodzi między nimi interferencja. Mikroskopia interferencyjna umożliwia badanie żywych tkanek i komórek.
W XX wieku. pojawił się Różne rodzaje mikroskopy o różnym przeznaczeniu, konstrukcji, umożliwiające badanie obiektów w szerokie zakresy widmo.
Tak więc w mikroskopach odwróconych obiektyw znajduje się pod obserwowanym obiektem, a kondensator znajduje się na górze. Kierunek promieni zmienia się za pomocą systemu luster i wpadają one w oko obserwatora, jak zwykle - od dołu do góry. Mikroskopy te są przeznaczone do badania dużych obiektów, które trudno umieścić na stoliku konwencjonalnych mikroskopów. Służą do badania kultur tkankowych, reakcje chemiczne, wyznaczać temperatury topnienia materiałów. Takie mikroskopy są najczęściej stosowane w metalografii do obserwacji powierzchni metali, stopów i minerałów. Mikroskopy odwrócone mogą być wyposażone w specjalne przyrządy do mikrofotografii i mikrofilmowania.
W mikroskopach luminescencyjnych instalowane są wymienne filtry światła, które umożliwiają wybranie w promieniowaniu oświetlacza tej części widma, która powoduje luminescencję badanego obiektu. Specjalne filtry przepuszczają tylko światło luminescencji z obiektu. Źródłami światła w takich mikroskopach są ultrawysokociśnieniowe lampy rtęciowe, które emitują światło promienie ultrafioletowe i promienie krótkofalowego zakresu widma widzialnego.
Mikroskopy ultrafioletowe i podczerwone służą do badania obszarów widma, które są niedostępne dla ludzkiego oka. Schematy optyczne są podobne do tych z konwencjonalnych mikroskopów. Soczewki tych mikroskopów są wykonane z materiałów przepuszczających promieniowanie ultrafioletowe (kwarc, fluoryt) i podczerwień (krzem, german). Są wyposażone w kamery, które przechwytują widoczny obraz oraz konwertery elektronowo-optyczne, które zamieniają niewidzialny obraz w widzialny.
Mikroskop stereoskopowy zapewnia trójwymiarowy obraz obiektu. To właściwie dwa mikroskopy, wykonane w jednej konstrukcji w taki sposób, że prawe i lewe oko obserwują obiekt pod różnymi kątami. Znaleźli zastosowania w mikrochirurgii i montażu miniaturowych urządzeń.
Mikroskopy porównawcze to dwa konwencjonalne połączone mikroskopy z jednym układem ocznym. W takich mikroskopach można jednocześnie obserwować dwa obiekty, porównując ich cechy wizualne.
W mikroskopach telewizyjnych obraz leku jest przetwarzany na sygnały elektryczne, które odtwarzają ten obraz na ekranie kineskopu. W tych mikroskopach można zmieniać jasność i kontrast obrazu. Z ich pomocą można badać z bezpiecznej odległości obiekty niebezpieczne do oglądania z bliskiej odległości, takie jak substancje radioaktywne.
Najlepsze mikroskopy optyczne pozwalają powiększyć obserwowane obiekty około 2000 razy. Dalsze powiększenie nie jest możliwe, ponieważ światło ugina się wokół oświetlanego obiektu, a jeśli jego wymiary są mniejsze niż długość fali, taki obiekt staje się niewidoczny. Minimalny rozmiar obiekt, który można zobaczyć przez mikroskop optyczny, ma 0,2-0,3 mikrometra.
W 1834 r. W. Hamilton ustalił, że istnieje analogia między przechodzeniem promieni świetlnych w ośrodkach optycznie niejednorodnych a trajektoriami cząstek w polach siłowych. Możliwość stworzenia mikroskopu elektronowego pojawiła się w 1924 roku po tym, jak L. De Broglie postawił hipotezę, że wszystkie rodzaje materii bez wyjątku - elektrony, protony, atomy itp. oraz fale. Warunki techniczne do stworzenia takiego mikroskopu pojawiły się dzięki badaniom niemieckiego fizyka X. Busha. Studiował właściwości ogniskowania pól osiowosymetrycznych iw 1928 roku opracował magnetyczną soczewkę elektronową.
W 1928 r. M. Knoll i M. Ruska podjęli się stworzenia pierwszego magnetycznego mikroskopu transmisyjnego. Trzy lata później uchwycili obraz obiektu ukształtowanego przez wiązki elektronów. W 1938 r. M. von Ardenne w Niemczech iw 1942 r. V.K. Zworykin w USA zbudowali pierwsze skaningowe mikroskopy elektronowe działające na zasadzie skaningu. W nich cienka wiązka elektronów (sonda) przesuwała się sekwencyjnie po obiekcie od punktu do punktu.
W mikroskopie elektronowym, w przeciwieństwie do optycznego, zamiast promieni świetlnych stosuje się elektrony, a zamiast soczewek szklanych stosuje się cewki elektromagnetyczne lub soczewki elektroniczne. Działo elektronowe jest źródłem elektronów do oświetlania obiektu. W nim źródłem elektronów jest metalowa katoda. Następnie elektrony są zbierane w wiązkę za pomocą elektrody skupiającej i pod wpływem silnego pola elektrycznego działającego między katodą a anodą uzyskują energię. Aby wytworzyć pole, do elektrod przykładane jest napięcie do 100 kilowoltów lub więcej. Napięcie jest regulowane skokowo i jest bardzo stabilne - w ciągu 1-3 minut zmienia się nie więcej niż o 1-2 milionowe pierwotnej wartości.
Wychodząc z elektronowego „działka”, wiązka elektronów jest kierowana na obiekt za pomocą soczewki kondensora, rozpraszana na nim i skupiana przez soczewkę przedmiotową, co tworzy pośredni obraz obiektu. Soczewka projekcyjna ponownie zbiera elektrony i tworzy drugi, jeszcze większy obraz na ekranie fluorescencyjnym. Na nim, pod działaniem uderzających w niego elektronów, powstaje świetlisty obraz obiektu. Jeśli umieścisz kliszę fotograficzną pod ekranem, możesz sfotografować ten obraz.
Świetna definicja
Niepełna definicja ↓
Co to jest mikroskop? Znaczenie i interpretacja słowa mikroskopu, definicja terminu
mikroskop -
przyrząd optyczny z jedną lub więcej soczewkami do uzyskiwania powiększonych obrazów obiektów niewidocznych gołym okiem. Mikroskopy są proste i złożone. Prosty mikroskop to jeden układ soczewek. Proste szkło powiększające można uznać za prosty mikroskop - soczewkę płasko-wypukłą. Mikroskop złożony (często nazywany po prostu mikroskopem) to połączenie dwóch prostych.
Mikroskop złożony daje większe powiększenie niż prosty i ma wyższą rozdzielczość. Rozdzielczość to zdolność rozróżniania szczegółów próbki. Powiększony obraz, na którym szczegóły są nie do odróżnienia, niewiele daje przydatna informacja.
Mikroskop złożony ma dwustopniowy schemat. Jeden układ soczewek, zwany obiektywem, zbliża się do preparatu; tworzy powiększony i rozdzielczy obraz obiektu. Obraz jest dodatkowo powiększany przez inny system soczewek, zwany okularem, który jest umieszczony bliżej oka obserwatora. Te dwa systemy soczewek znajdują się na przeciwległych końcach tubusu.
Praca z mikroskopem. Ilustracja przedstawia typowy mikroskop biologiczny. Statyw trójnożny wykonany jest w postaci ciężkiego odlewu, najczęściej w kształcie podkowy. Do niego przymocowany jest uchwyt na rurkę na zawiasie, na którym znajdują się wszystkie pozostałe części mikroskopu. Tubus, w którym zamocowane są układy soczewek, pozwala na przesuwanie ich względem próbki w celu ustawienia ostrości. Soczewka znajduje się na dolnym końcu tubusu. Standardowo mikroskop wyposażony jest w kilka obiektywów o różnym powiększeniu na wieżyczce, co umożliwia ustawienie ich w pozycji roboczej na osi optycznej. Operator, badając próbkę, zaczyna z reguły od posiadania soczewki najmniejsze powiększenie i najszerszym polu widzenia, wyszukuje interesujące go szczegóły, a następnie bada je za pomocą obiektywu o dużym powiększeniu. Okular montowany jest na końcu wysuwanego uchwytu (co pozwala na zmianę długości tubusu w razie potrzeby). Cały tubus wraz z obiektywem i okularem można przesuwać w górę iw dół, aby ustawić ostrość mikroskopu.
Próbka jest zwykle pobierana jako bardzo cienka przezroczysta warstwa lub przekrój; umieszcza się go na prostokątnej szklanej płytce, zwanej szkiełkiem, i przykrywa cieńszą, mniejszą szklaną płytką, zwaną szkiełkiem nakrywkowym. Próbka jest często barwiona chemikalia aby zwiększyć kontrast. Szklane szkiełko umieszcza się na stoliku tak, aby próbka znajdowała się nad środkowym otworem stolika. Stolik wyposażony jest zazwyczaj w mechanizm płynnego i precyzyjnego przemieszczania próbki w polu widzenia.
Pod stolikiem przedmiotowym znajduje się oprawka trzeciego układu soczewek - kondensora, który skupia światło na próbce. Kondensatorów może być kilka, a tu znajduje się przysłona irysowa do regulacji przysłony.
Jeszcze niżej zamontowane jest zwierciadło oświetlające osadzone w przegubie uniwersalnym, które rzuca światło lampy na próbkę, dzięki czemu cały układ optyczny mikroskopu tworzy widzialny obraz. Okular można zastąpić nasadką fotograficzną, a wtedy obraz uformuje się na kliszy. Wiele mikroskopów badawczych jest wyposażonych w dedykowany oświetlacz, więc lustro oświetlające nie jest konieczne.
Zwiększyć. Powiększenie mikroskopu jest równe powiększeniu obiektywu pomnożonemu przez powiększenie okularu. Dla typowego mikroskopu badawczego powiększenie okularu wynosi 10, a obiektywu 10, 45 i 100. Zatem powiększenie takiego mikroskopu wynosi od 100 do 1000. Powiększenie niektórych mikroskopów dochodzi do 2000. Zwiększanie powiększenia nawet więcej nie ma sensu, bo rozdzielczość się nie poprawia; wręcz przeciwnie, pogarsza się jakość obrazu.
Teoria. Spójną teorię mikroskopu przedstawił niemiecki fizyk Ernst Abbe pod koniec XIX wieku. Abbe odkrył, że rozdzielczość (najmniejsza możliwa odległość między dwoma punktami, które są widoczne oddzielnie) jest dana przez
gdzie R to rozdzielczość w mikrometrach (10-6 m), . to długość fali światła (wytwarzanego przez oświetlacz), µm, n to współczynnik załamania światła ośrodka między próbką a obiektywem, a. - połowa kąta wejścia soczewki (kąt między skrajnymi promieniami stożkowej wiązki światła wpadającej do soczewki). Abbe nazwał wielkość aperturą numeryczną (oznacza się ją symbolem NA). Z powyższego wzoru widać, że możliwe do rozróżnienia szczegóły badanego obiektu są tym mniejsze, im większe NA i im krótsza długość fali.
Apertura numeryczna nie tylko określa rozdzielczość systemu, ale także charakteryzuje współczynnik apertury obiektywu: natężenie światła na jednostkę powierzchni obrazu jest w przybliżeniu równe kwadratowi NA. Dla dobrego obiektywu wartość NA wynosi około 0,95. Mikroskop jest zwykle projektowany tak, aby jego całkowite powiększenie wynosiło ok. 1000NA.
soczewki. Istnieją trzy główne typy soczewek różniące się stopniem korekcji zniekształceń optycznych - chromatyczne i aberracje sferyczne. Aberracje chromatyczne wynikają z faktu, że skupiają się w nich fale świetlne o różnych długościach fal różne punkty na osi optycznej. W rezultacie obraz jest kolorowy. Aberracje sferyczne są spowodowane tym, że światło przechodzące przez środek soczewki i światło przechodzące przez jej obrzeża skupiają się w różnych punktach na osi. W rezultacie obraz jest rozmyty.
Obecnie najpopularniejsze są soczewki achromatyczne. W nich aberracje chromatyczne są tłumione dzięki zastosowaniu elementów szklanych o różnej dyspersji, które zapewniają zbieżność w jednym ognisku skrajnych promieni widma widzialnego - niebieskiego i czerwonego. Na obrazie pozostaje nieznaczne zabarwienie, które czasami pojawia się w postaci bladozielonych pasów wokół obiektu. Aberrację sferyczną można skorygować tylko dla jednego koloru.
Soczewki fluorytowe wykorzystują dodatki szklane poprawiające korekcję kolorów do tego stopnia, że podbarwienie obrazu jest prawie całkowicie eliminowane.
Soczewki apochromatyczne to soczewki o najbardziej złożonej korekcji kolorów. Nie tylko prawie całkowicie wyeliminowały aberracje chromatyczne, ale także skorygowały aberracje sferyczne nie dla jednego, a dla dwóch kolorów. Powiększenie apochromatów dla koloru niebieskiego jest nieco większe niż dla koloru czerwonego, dlatego potrzebne są do nich specjalne okulary „kompensacyjne”.
Większość soczewek jest „sucha”, tj. są przystosowane do pracy w takich warunkach, gdy szczelina między obiektywem a próbką jest wypełniona powietrzem; wartość NA dla takich soczewek nie przekracza 0,95. Jeśli między obiektyw a próbkę zostanie wprowadzony płyn (olej lub rzadziej woda), obiektyw „zanurzeniowy” uzyskuje wartość NA nawet 1,4, z odpowiednią poprawą rozdzielczości.
Przemysł obecnie produkuje różnego rodzaju specjalne soczewki. Należą do nich obiektywy z płaskim polem do mikrofotografii, bezstresowe (zrelaksowane) obiektywy do pracy w świetle spolaryzowanym oraz obiektywy do badania nieprzezroczystych próbek metalurgicznych oświetlanych z góry.
Kondensatory. Kondensator tworzy stożek światła skierowany na próbkę. Zwykle mikroskop jest wyposażony w przesłonę dopasowującą aperturę stożka światła do apertury obiektywu, co zapewnia maksymalną rozdzielczość i maksymalny kontrast obrazu. (Kontrast w mikroskopie ma to samo znaczenie, jak w technologii telewizyjnej.) Najprostszym kondensorem, całkiem odpowiednim dla większości mikroskopów ogólnego przeznaczenia, jest dwusoczewkowy kondensor Abbego. Obiektywy o większej aperturze, zwłaszcza obiektywy immersyjne w oleju, wymagają bardziej złożonych, skorygowanych kondensorów. Obiektywy olejowe o maksymalnej aperturze wymagają specjalnego kondensora mającego kontakt z olejem immersyjnym dolna powierzchnia szkiełku podstawowym, na którym umieszczana jest próbka.
specjalistyczne mikroskopy. W połączeniu z różne wymagania nauka i technologia rozwinęły mikroskopy wielu specjalnych rodzajów.
Stereoskopowy mikroskop dwuokularowy przeznaczony do uzyskiwania trójwymiarowego obrazu obiektu składa się z dwóch oddzielnych układów mikroskopowych. Urządzenie jest przeznaczone do niewielkiego wzrostu (do 100). Powszechnie stosowane do montażu miniaturowych elementów elektronicznych, kontroli technicznej, operacje chirurgiczne.
Mikroskop polaryzacyjny jest przeznaczony do badania interakcji próbek ze światłem spolaryzowanym. Światło spolaryzowane często pozwala odkryć strukturę obiektów, która leży poza granicami konwencjonalnej rozdzielczości optycznej.
Mikroskop refleksyjny jest wyposażony w zwierciadła tworzące obraz zamiast soczewek. Ponieważ trudno jest wykonać soczewkę lustrzaną, mikroskopów w pełni odblaskowych jest bardzo mało, a lustra są obecnie stosowane głównie tylko w przystawkach, np. do mikrochirurgii pojedynczych komórek.
Mikroskop fluorescencyjny - z oświetleniem próbki światłem ultrafioletowym lub niebieskim. Próbka, pochłaniając to promieniowanie, emituje widzialne światło luminescencyjne. Mikroskopy tego typu wykorzystywane są w biologii, a także w medycynie – do diagnostyki (zwłaszcza nowotworów).
Mikroskop ciemnego pola pozwala ominąć trudności związane z faktem, że żywe materiały są przezroczyste. Znajdująca się w nim próbka jest oglądana przy takim „ukośnym” oświetleniu, że bezpośrednie światło nie może dostać się do obiektywu. Obraz jest tworzony przez światło ugięte na obiekcie, w wyniku czego obiekt wygląda bardzo jasno ciemne tło(z bardzo dużym kontrastem).
Mikroskop kontrastowo-fazowy służy do badania obiektów przezroczystych, zwłaszcza żywych komórek. Dzięki specjalnym urządzeniom część światła przechodzącego przez mikroskop jest przesunięta w fazie o połowę długości fali względem drugiej części, co jest przyczyną kontrastu obrazu.
Mikroskop interferencyjny jest dalszy rozwój mikroskop kontrastowo-fazowy. Interferują w nim dwie wiązki światła, z których jedna przechodzi przez próbkę, a druga jest odbijana. Dzięki tej metodzie uzyskuje się kolorowe obrazy, które dostarczają bardzo cennych informacji w badaniu żywego materiału. Zobacz także MIKROSKOP ELEKTRONICZNY; INSTRUMENTY OPTYCZNE; OPTYKA.
Mikroskop
przyrząd optyczny z jedną lub więcej soczewkami do uzyskiwania powiększonych obrazów obiektów niewidocznych gołym okiem. Mikroskopy są proste i złożone. Prosty mikroskop to jeden układ soczewek. Proste szkło powiększające można uznać za prosty mikroskop - soczewkę płasko-wypukłą. Mikroskop złożony (często nazywany po prostu mikroskopem) to połączenie dwóch prostych. Mikroskop złożony daje większe powiększenie niż prosty i ma wyższą rozdzielczość. Rozdzielczość to zdolność rozróżniania szczegółów próbki. Powiększony obraz, na którym szczegóły są nie do odróżnienia, dostarcza niewiele przydatnych informacji. Mikroskop złożony ma dwustopniowy schemat. Jeden układ soczewek, zwany obiektywem, zbliża się do preparatu; tworzy powiększony i rozdzielczy obraz obiektu. Obraz jest dodatkowo powiększany przez inny system soczewek, zwany okularem, który jest umieszczony bliżej oka obserwatora. Te dwa systemy soczewek znajdują się na przeciwległych końcach tubusu. Praca z mikroskopem. Ilustracja przedstawia typowy mikroskop biologiczny. Statyw trójnożny wykonany jest w postaci ciężkiego odlewu, najczęściej w kształcie podkowy. Do niego przymocowany jest uchwyt na rurkę na zawiasie, na którym znajdują się wszystkie pozostałe części mikroskopu. Tubus, w którym zamocowane są układy soczewek, pozwala na przesuwanie ich względem próbki w celu ustawienia ostrości. Soczewka znajduje się na dolnym końcu tubusu. Standardowo mikroskop wyposażony jest w kilka obiektywów o różnym powiększeniu na wieżyczce, co umożliwia ustawienie ich w pozycji roboczej na osi optycznej. Operator podczas badania próbki zwykle zaczyna od obiektywu o najmniejszym powiększeniu i najszerszym polu widzenia, znajduje interesujące go szczegóły, a następnie bada je przy użyciu obiektywu o dużym powiększeniu. Okular montowany jest na końcu wysuwanego uchwytu (co pozwala na zmianę długości tubusu w razie potrzeby). Cały tubus wraz z obiektywem i okularem można przesuwać w górę iw dół, aby ustawić ostrość mikroskopu. Próbka jest zwykle pobierana jako bardzo cienka przezroczysta warstwa lub przekrój; umieszcza się go na prostokątnej szklanej płytce, zwanej szkiełkiem, i przykrywa cieńszą, mniejszą szklaną płytką, zwaną szkiełkiem nakrywkowym. Próbka jest często barwiona chemikaliami w celu zwiększenia kontrastu. Szklane szkiełko umieszcza się na stoliku tak, aby próbka znajdowała się nad środkowym otworem stolika. Stolik wyposażony jest zazwyczaj w mechanizm płynnego i precyzyjnego przemieszczania próbki w polu widzenia. Pod stolikiem przedmiotowym znajduje się oprawka trzeciego układu soczewek - kondensora, który skupia światło na próbce. Kondensatorów może być kilka, a tu znajduje się przysłona irysowa do regulacji przysłony. Jeszcze niżej zamontowane jest zwierciadło oświetlające osadzone w przegubie uniwersalnym, które rzuca światło lampy na próbkę, dzięki czemu cały układ optyczny mikroskopu tworzy widzialny obraz. Okular można zastąpić nasadką fotograficzną, a wtedy obraz uformuje się na kliszy. Wiele mikroskopów badawczych jest wyposażonych w dedykowany oświetlacz, więc lustro oświetlające nie jest konieczne. Zwiększyć. Powiększenie mikroskopu jest równe powiększeniu obiektywu pomnożonemu przez powiększenie okularu. Dla typowego mikroskopu badawczego powiększenie okularu wynosi 10, a obiektywu 10, 45 i 100. Zatem powiększenie takiego mikroskopu wynosi od 100 do 1000. Powiększenie niektórych mikroskopów dochodzi do 2000. Zwiększanie powiększenia nawet więcej nie ma sensu, bo rozdzielczość się nie poprawia; wręcz przeciwnie, pogarsza się jakość obrazu. Teoria. Spójną teorię mikroskopu przedstawił niemiecki fizyk Ernst Abbe pod koniec XIX wieku. Abbe odkrył, że rozdzielczość (najmniejsza możliwa odległość między dwoma punktami, które są widoczne oddzielnie) wyraża się wzorem, gdzie R jest rozdzielczością w mikrometrach (10-6 m). to długość fali światła (wytwarzanego przez oświetlacz), µm, n to współczynnik załamania światła ośrodka między próbką a obiektywem, a. - połowa kąta wejścia soczewki (kąt między skrajnymi promieniami stożkowej wiązki światła wpadającej do soczewki). Abbe nazwał wielkość aperturą numeryczną (oznacza się ją symbolem NA). Z powyższego wzoru widać, że możliwe do rozróżnienia szczegóły badanego obiektu są tym mniejsze, im większe NA i im krótsza długość fali. Apertura numeryczna nie tylko określa rozdzielczość systemu, ale także charakteryzuje współczynnik apertury obiektywu: natężenie światła na jednostkę powierzchni obrazu jest w przybliżeniu równe kwadratowi NA. Dla dobrego obiektywu wartość NA wynosi około 0,95. Mikroskop jest zwykle projektowany tak, aby jego całkowite powiększenie wynosiło ok. 1000NA. soczewki. Istnieją trzy główne typy soczewek, różniące się stopniem korekcji zniekształceń optycznych – aberracje chromatyczne i sferyczne. Aberracje chromatyczne wynikają z faktu, że fale świetlne o różnych długościach fal skupiają się w różnych punktach na osi optycznej. W rezultacie obraz jest kolorowy. Aberracje sferyczne są spowodowane tym, że światło przechodzące przez środek soczewki i światło przechodzące przez jej obrzeża skupiają się w różnych punktach na osi. W rezultacie obraz jest rozmyty. Obecnie najpopularniejsze są soczewki achromatyczne. W nich aberracje chromatyczne są tłumione dzięki zastosowaniu elementów szklanych o różnej dyspersji, które zapewniają zbieżność w jednym ognisku skrajnych promieni widma widzialnego - niebieskiego i czerwonego. Na obrazie pozostaje nieznaczne zabarwienie, które czasami pojawia się w postaci bladozielonych pasów wokół obiektu. Aberrację sferyczną można skorygować tylko dla jednego koloru. Soczewki fluorytowe wykorzystują dodatki szklane poprawiające korekcję kolorów do tego stopnia, że podbarwienie obrazu jest prawie całkowicie eliminowane. Soczewki apochromatyczne to soczewki o najbardziej złożonej korekcji kolorów. Nie tylko prawie całkowicie wyeliminowały aberracje chromatyczne, ale także skorygowały aberracje sferyczne nie dla jednego, a dla dwóch kolorów. Powiększenie apochromatów dla koloru niebieskiego jest nieco większe niż dla koloru czerwonego, dlatego potrzebne są do nich specjalne okulary „kompensacyjne”. Większość soczewek jest „sucha”, tj. są przystosowane do pracy w takich warunkach, gdy szczelina między obiektywem a próbką jest wypełniona powietrzem; wartość NA dla takich soczewek nie przekracza 0,95. Jeśli między obiektyw a próbkę zostanie wprowadzony płyn (olej lub rzadziej woda), obiektyw „zanurzeniowy” uzyskuje wartość NA nawet 1,4, z odpowiednią poprawą rozdzielczości. Obecnie przemysł produkuje również różnego rodzaju soczewki specjalne. Należą do nich obiektywy z płaskim polem do mikrofotografii, bezstresowe (zrelaksowane) obiektywy do pracy w świetle spolaryzowanym oraz obiektywy do badania nieprzezroczystych próbek metalurgicznych oświetlanych z góry. Kondensatory. Kondensator tworzy stożek światła skierowany na próbkę. Zwykle mikroskop jest wyposażony w przesłonę dopasowującą aperturę stożka światła do apertury obiektywu, co zapewnia maksymalną rozdzielczość i maksymalny kontrast obrazu. (Kontrast jest tak samo ważny w mikroskopii, jak w technologii telewizyjnej). Najprostszym kondensorem i całkiem odpowiednim dla większości mikroskopów ogólnego przeznaczenia jest kondensor Abbego z dwiema soczewkami. Obiektywy o większej aperturze, zwłaszcza obiektywy immersyjne w oleju, wymagają bardziej złożonych, skorygowanych kondensorów. Obiektywy olejowe o maksymalnej aperturze wymagają specjalnego kondensora, który ma olejek immersyjny w kontakcie z dolną powierzchnią szkiełka podstawowego, na którym spoczywa próbka. specjalistyczne mikroskopy. Ze względu na różne wymagania nauki i techniki opracowano mikroskopy wielu specjalnych typów. Stereoskopowy mikroskop dwuokularowy przeznaczony do uzyskiwania trójwymiarowego obrazu obiektu składa się z dwóch oddzielnych układów mikroskopowych. Urządzenie jest przeznaczone do niewielkiego wzrostu (do 100). Powszechnie stosowany do montażu miniaturowych elementów elektronicznych, kontroli technicznej, operacji chirurgicznych. Mikroskop polaryzacyjny jest przeznaczony do badania interakcji próbek ze światłem spolaryzowanym. Światło spolaryzowane często pozwala odkryć strukturę obiektów, która leży poza granicami konwencjonalnej rozdzielczości optycznej. Mikroskop refleksyjny jest wyposażony w zwierciadła tworzące obraz zamiast soczewek. Ponieważ trudno jest wykonać soczewkę lustrzaną, mikroskopów w pełni odblaskowych jest bardzo mało, a lustra są obecnie stosowane głównie tylko w przystawkach, np. do mikrochirurgii pojedynczych komórek. Mikroskop fluorescencyjny - z oświetleniem próbki światłem ultrafioletowym lub niebieskim. Próbka, pochłaniając to promieniowanie, emituje widzialne światło luminescencyjne. Mikroskopy tego typu wykorzystywane są w biologii, a także w medycynie – do diagnostyki (zwłaszcza nowotworów). Mikroskop ciemnego pola pozwala ominąć trudności związane z faktem, że żywe materiały są przezroczyste. Znajdująca się w nim próbka jest oglądana przy takim „ukośnym” oświetleniu, że bezpośrednie światło nie może dostać się do obiektywu. Obraz jest tworzony przez światło ugięte od obiektu, w wyniku czego obiekt wydaje się bardzo jasny na ciemnym tle (z bardzo wysokim kontrastem). Mikroskop kontrastowo-fazowy służy do badania obiektów przezroczystych, zwłaszcza żywych komórek. Dzięki specjalnym urządzeniom część światła przechodzącego przez mikroskop jest przesunięta w fazie o połowę długości fali względem drugiej części, co jest przyczyną kontrastu obrazu. Mikroskop interferencyjny jest rozwinięciem mikroskopu z kontrastem fazowym. Interferują w nim dwie wiązki światła, z których jedna przechodzi przez próbkę, a druga jest odbijana. Dzięki tej metodzie uzyskuje się kolorowe obrazy, które dostarczają bardzo cennych informacji w badaniu żywego materiału. Zobacz także MIKROSKOP ELEKTRONICZNY; INSTRUMENTY OPTYCZNE; OPTYKA.
Ludzkie oko jest tak skonstruowane, że nie jest w stanie wyraźnie zobaczyć przedmiotu i jego szczegółów, jeśli jego wymiary są mniejsze niż 0,1 mm. Ale w przyrodzie istnieją różne mikroorganizmy, komórki tkanek zarówno roślinnych, jak i zwierzęcych oraz wiele innych obiektów, których wymiary są znacznie mniejsze. Aby zobaczyć, obserwować i badać takie obiekty, osoba używa specjalnego urządzenia optycznego o nazwie mikroskop, co pozwala setki razy powiększyć obraz obiektów, których nie widać ludzkie oko. Sama nazwa urządzenia, składająca się z dwóch greckich słów: mały i wygląd, mówi o jego przeznaczeniu. Tak więc mikroskop optyczny jest w stanie powiększyć obraz obiektu 2000 razy. Jeśli badany obiekt, taki jak wirus, jest zbyt mały i należy go zwiększyć mikroskop optyczny niewystarczająco nowoczesna nauka używa mikroskop elektronowy, co pozwala zwiększyć obserwowany obiekt o 20000-40000 razy.
Wynalezienie mikroskopu wiąże się przede wszystkim z rozwojem optyki. Powiększająca moc zakrzywionych powierzchni była znana już w 300 roku pne. mi. Euklides i Ptolemeusz (127-151), 
jednak te właściwości optyczne nie znalazły wówczas zastosowania. Dopiero w 1285 roku Włoch Salvinio deli Arleati wynalazł pierwsze kieliszki. Istnieją dowody na to, że pierwsze urządzenie typu mikroskop zostało stworzone w Holandii przez Z. Jansena około 1590 roku. Biorąc dwa soczewki wypukłe, zamontował je w jednej tubusie, dzięki wysuwanej tubie udało się skupić na badanym obiekcie. Urządzenie dało dziesięciokrotny wzrost tematu, co było prawdziwym osiągnięciem w dziedzinie mikroskopii. Jansen wykonał kilka takich mikroskopów, znacznie ulepszając każde kolejne urządzenie.
W 1646 roku ukazała się praca A. Kirchera, w której opisał wynalazek stulecia - najprostszy mikroskop, zwany "pchłym szkłem". Szkło powiększające wsunięto w miedzianą podstawę, do której przymocowano stolik obiektowy. Badany obiekt został umieszczony na stole, pod którym znajdował się wklęsły lub płaskie lustro odbijanie promieni słonecznych na przedmiot i oświetlanie go od dołu. Lupę przesuwano śrubą, aż obraz przedmiotu stał się wyraźny.
Mikroskopy złożone z dwóch soczewek pojawiły się na początku XVII wieku. Wiele faktów wskazuje, że wynalazcą mikroskopu złożonego był Holender K. Drebel, który 
w służbie króla Anglii Jakuba I. Mikroskop Drebela miał dwie szklanki, jedną (obiektyw) skierowano na badany obiekt, a drugą (okular) zwrócono w stronę oka obserwatora. W 1633 r. angielski fizyk R. Hooke udoskonalił mikroskop Drebel, uzupełniając go o trzecią soczewkę, zwaną kolektywną. Mikroskop taki zyskał dużą popularność, większość mikroskopów z przełomu XVII i XVIII wieku wykonano według jego schematu. Badając cienkie skrawki tkanek zwierzęcych i roślinnych pod mikroskopem, Hooke odkrył strukturę komórkową organizmów.
A w latach 1673-1677 holenderski przyrodnik A. Leeuwenhoek za pomocą mikroskopu odkrył nieznany wcześniej ogromny świat mikroorganizmów. Przez lata Leeuwenhoek wykonał około 400 prostych mikroskopów, które były małymi dwuwypukłymi soczewkami, niektóre z nich o średnicy mniejszej niż 1 mm, uzyskanymi ze szklanej kuli. Sama kulka została wypolerowana na prostej szlifierce. Jeden z tych mikroskopów, dający 300-krotne powiększenie, jest przechowywany w muzeum uniwersyteckim w Utrechcie. Badając wszystko, co wpadło mu w oko, Leeuwenhoek dokonywał wielkich odkryć jedno po drugim. Nawiasem mówiąc, twórca teleskopu Galileusz, udoskonalając stworzoną przez siebie lunetę, odkrył w 1610 r., że rozciągnięty znacznie powiększa małe obiekty. Zmieniając odległość między okularem a soczewką, Galileusz wykorzystał tubę jako rodzaj mikroskopu. Dziś nie możesz sobie tego wyobrazić działalność naukowa człowieka bez użycia mikroskopu. Znaleziono mikroskop najszersze zastosowanie w laboratoriach biologicznych, medycznych, geologicznych i materiałoznawczych.
Zapewne każdy z nas przynajmniej raz w życiu miał okazję pracować z takim urządzeniem jak mikroskop – niektórzy w szkole na lekcji biologii, a niektórzy być może ze względu na wykonywany zawód. Za pomocą mikroskopu możemy obserwować najmniejsze organizmy żywe, cząsteczki. Mikroskop jest dość złożonym instrumentem, a poza tym ma długą historię, którą warto poznać. Zobaczmy, co to jest mikroskop?
Definicja
Słowo „mikroskop” pochodzi od dwóch greckich słów „mikros” – „mały”, „skopeo” – „patrz”. Oznacza to, że celem tego urządzenia jest badanie małych obiektów. Jeśli dasz więcej precyzyjna definicja, to mikroskop jest instrumentem optycznym (z jedną lub kilkoma soczewkami) używanym do uzyskiwania powiększonych obrazów niektórych obiektów, które nie są widoczne gołym okiem.
Na przykład mikroskopy używane w dzisiejszych szkołach są w stanie powiększyć 300-600 razy, co wystarcza, aby zobaczyć żywa komórka szczegółowo - można zobaczyć ściany samej komórki, wakuolę, jej jądro itp. Ale za to wszystko przeszedł dość długą ścieżkę odkryć, a nawet rozczarowań.
Historia odkrycia mikroskopu
Dokładny czas otwarcia mikroskopu nie został jeszcze ustalony, ponieważ pierwsze urządzenia do obserwacji małych obiektów archeolodzy znaleźli w różne epoki. Wyglądały jak zwykłe szkło powiększające, czyli była to soczewka dwuwypukła, dająca kilkukrotne powiększenie obrazu. Wyjaśnię, że pierwsze obiektywy nie były wykonane ze szkła, ale z jakiegoś przezroczystego kamienia, więc nie ma co mówić o jakości obrazu.
Następnie wynaleziono już mikroskopy składające się z dwóch soczewek. Pierwsza soczewka to soczewka, skierowana do badanego obiektu, a druga soczewka to okular, przez który patrzył obserwator. Ale obraz przedmiotów był nadal mocno zniekształcony, z powodu silnych odchyleń sferycznych i chromatycznych - światło załamywało się nierównomiernie, przez co obraz był rozmyty i kolorowy. Jednak nawet wtedy powiększenie mikroskopu wynosiło kilkaset razy, czyli całkiem sporo.
System soczewek w mikroskopach został znacznie skompliko- wany dopiero na początku XIX wieku dzięki pracom fizyków takich jak Amici, Fraunhofer itp. W konstrukcji soczewek wykorzystano już złożony system składający się z soczewek skupiających i rozpraszających. Co więcej, te soczewki były różne rodzaje okulary, które wzajemnie kompensują swoje wady.
Mikroskop naukowca z Holandii, Leeuwenhoeka, miał już stolik przedmiotowy, na który dodawano wszystkie badane obiekty, a także śrubę, która umożliwiała płynne przesuwanie tego stołu. Następnie dodano lustro - dla lepsze oświetlenie obiekty.
Budowa mikroskopu
Istnieją mikroskopy proste i złożone. Prosty mikroskop to system z pojedynczą soczewką, podobnie jak zwykłe szkło powiększające. Z drugiej strony złożony mikroskop łączy w sobie dwie proste soczewki.
Mikroskop złożony daje odpowiednio większe powiększenie, a poza tym ma wyższą rozdzielczość. To właśnie obecność tej zdolności (rozdzielczości) umożliwia rozróżnianie szczegółów próbek. Powiększony obraz, na którym nie można rozróżnić szczegółów, dostarczy nam kilku przydatnych informacji.
Mikroskopy złożone mają obwody dwustopniowe. Jeden układ soczewek (obiektyw) zbliża się do obiektu - ten z kolei tworzy rozdzielczy i powiększony obraz przedmiotu. Wtedy obraz jest już powiększony przez inny układ soczewek (okular), jest umieszczony bezpośrednio, bliżej oka obserwatora. Te 2 systemy soczewek znajdują się na przeciwległych końcach tubusu mikroskopu.
Nowoczesne mikroskopy
Nowoczesne mikroskopy mogą dawać kolosalne powiększenie - do 1500-2000 razy, a jakość obrazu będzie doskonała. Dużą popularnością cieszą się również mikroskopy dwuokularowe, w których obraz z jednej soczewki jest dzielony na dwie części, podczas gdy można na niego patrzeć dwojgiem oczu jednocześnie (w dwóch okularach). Pozwala to jeszcze lepiej odróżnić wizualnie drobne szczegóły. Takie mikroskopy są zwykle używane w różnych laboratoriach (w tym medycznych) do badań.
Mikroskopy elektronowe
Mikroskopy elektronowe pomagają nam „zobaczyć” obrazy poszczególnych atomów. To prawda, że \u200b\u200bsłowo „rozważać” jest tutaj używane stosunkowo, ponieważ nie patrzymy bezpośrednio oczami - obraz obiektu pojawia się w wyniku najbardziej złożonego przetwarzania otrzymanych danych przez komputer. Urządzenie mikroskopu (elektroniczne) jest oparte na zasady fizyczne, a także metoda „wyczuwania” powierzchni przedmiotów najcieńszą igłą, której końcówka ma grubość zaledwie 1 atomu.
mikroskopy USB
Obecnie, w dobie rozwoju technologii cyfrowych, każdy może zakupić nasadkę obiektywu do swojego aparatu telefon komórkowy i rób zdjęcia wszelkich mikroskopijnych obiektów. Istnieją również bardzo wydajne mikroskopy USB, które po podłączeniu do domowego komputera umożliwiają podgląd powstałego obrazu na monitorze. Większość aparatów cyfrowych jest w stanie robić zdjęcia makro, za pomocą których można robić zdjęcia najmniejszych obiektów. A jeśli umieścisz małą soczewkę skupiającą przed obiektywem aparatu, możesz łatwo uzyskać powiększenie zdjęcia do 500x.
Dziś nowe technologie pozwalają zobaczyć to, co sto lat temu było dosłownie niedostępne. Części mikroskopu były stale udoskonalane w całej jego historii, a teraz widzimy mikroskop już w gotowej formie. Chociaż postęp naukowy nie stoi w miejscu, aw niedalekiej przyszłości mogą pojawić się jeszcze bardziej zaawansowane modele mikroskopów.
MIKROSKOP
przyrząd optyczny z jedną lub więcej soczewkami do uzyskiwania powiększonych obrazów obiektów niewidocznych gołym okiem. Mikroskopy są proste i złożone. Prosty mikroskop to jeden układ soczewek. Proste szkło powiększające można uznać za prosty mikroskop - soczewkę płasko-wypukłą. Mikroskop złożony (często nazywany po prostu mikroskopem) to połączenie dwóch prostych. Mikroskop złożony daje większe powiększenie niż prosty i ma wyższą rozdzielczość. Rozdzielczość to zdolność rozróżniania szczegółów próbki. Powiększony obraz, na którym szczegóły są nie do odróżnienia, dostarcza niewiele przydatnych informacji. Mikroskop złożony ma dwustopniowy schemat. Jeden układ soczewek, zwany obiektywem, zbliża się do preparatu; tworzy powiększony i rozdzielczy obraz obiektu. Obraz jest dodatkowo powiększany przez inny system soczewek, zwany okularem, który jest umieszczony bliżej oka obserwatora. Te dwa systemy soczewek znajdują się na przeciwległych końcach tubusu.
Praca z mikroskopem. Ilustracja przedstawia typowy mikroskop biologiczny. Statyw trójnożny wykonany jest w postaci ciężkiego odlewu, najczęściej w kształcie podkowy. Do niego przymocowany jest uchwyt na rurkę na zawiasie, na którym znajdują się wszystkie pozostałe części mikroskopu. Tubus, w którym zamocowane są układy soczewek, pozwala na przesuwanie ich względem próbki w celu ustawienia ostrości. Soczewka znajduje się na dolnym końcu tubusu. Standardowo mikroskop wyposażony jest w kilka obiektywów o różnym powiększeniu na wieżyczce, co umożliwia ustawienie ich w pozycji roboczej na osi optycznej. Operator podczas badania próbki zwykle zaczyna od obiektywu o najmniejszym powiększeniu i najszerszym polu widzenia, znajduje interesujące go szczegóły, a następnie bada je przy użyciu obiektywu o dużym powiększeniu. Okular montowany jest na końcu wysuwanego uchwytu (co pozwala na zmianę długości tubusu w razie potrzeby). Cały tubus wraz z obiektywem i okularem można przesuwać w górę iw dół, aby ustawić ostrość mikroskopu. Próbka jest zwykle pobierana jako bardzo cienka przezroczysta warstwa lub przekrój; umieszcza się go na prostokątnej szklanej płytce, zwanej szkiełkiem, i przykrywa cieńszą, mniejszą szklaną płytką, zwaną szkiełkiem nakrywkowym. Próbka jest często barwiona chemikaliami w celu zwiększenia kontrastu. Szklane szkiełko umieszcza się na stoliku tak, aby próbka znajdowała się nad środkowym otworem stolika. Stolik wyposażony jest zazwyczaj w mechanizm płynnego i precyzyjnego przemieszczania próbki w polu widzenia. Pod stolikiem przedmiotowym znajduje się oprawka trzeciego układu soczewek - kondensora, który skupia światło na próbce. Kondensatorów może być kilka, a tu znajduje się przysłona irysowa do regulacji przysłony. Jeszcze niżej zamontowane jest zwierciadło oświetlające osadzone w przegubie uniwersalnym, które rzuca światło lampy na próbkę, dzięki czemu cały układ optyczny mikroskopu tworzy widzialny obraz. Okular można zastąpić nasadką fotograficzną, a wtedy obraz uformuje się na kliszy. Wiele mikroskopów badawczych jest wyposażonych w dedykowany oświetlacz, więc lustro oświetlające nie jest konieczne.
Zwiększyć. Powiększenie mikroskopu jest równe powiększeniu obiektywu pomnożonemu przez powiększenie okularu. Dla typowego mikroskopu badawczego powiększenie okularu wynosi 10, a obiektywu 10, 45 i 100. Zatem powiększenie takiego mikroskopu wynosi od 100 do 1000. Powiększenie niektórych mikroskopów dochodzi do 2000. Zwiększanie powiększenia nawet więcej nie ma sensu, bo rozdzielczość się nie poprawia; wręcz przeciwnie, pogarsza się jakość obrazu.
Teoria. Spójną teorię mikroskopu przedstawił niemiecki fizyk Ernst Abbe pod koniec XIX wieku. Abbe odkrył, że rozdzielczość (najmniejsza możliwa odległość między dwoma punktami, które są widoczne oddzielnie) jest dana przez
gdzie R to rozdzielczość w mikrometrach (10-6 m), l to długość fali światła (wytwarzanego przez oświetlacz), µm, n to współczynnik załamania światła ośrodka między próbką a obiektywem, a a to połowa wejścia kąt obiektywu (kąt między skrajnymi promieniami stożkowej wiązki światła wpadającej do soczewki). Abbe nazwał wielkość aperturą numeryczną (oznacza się ją symbolem NA). Z powyższego wzoru widać, że możliwe do rozróżnienia szczegóły badanego obiektu są tym mniejsze, im większe NA i im krótsza długość fali. Apertura numeryczna nie tylko określa rozdzielczość systemu, ale także charakteryzuje współczynnik apertury obiektywu: natężenie światła na jednostkę powierzchni obrazu jest w przybliżeniu równe kwadratowi NA. Dla dobrego obiektywu wartość NA wynosi około 0,95. Mikroskop jest zwykle projektowany tak, aby jego całkowite powiększenie wynosiło ok. 1000NA.
soczewki. Istnieją trzy główne typy soczewek, różniące się stopniem korekcji zniekształceń optycznych – aberracje chromatyczne i sferyczne. Aberracje chromatyczne wynikają z faktu, że fale świetlne o różnych długościach fal skupiają się w różnych punktach na osi optycznej. W rezultacie obraz jest kolorowy. Aberracje sferyczne są spowodowane tym, że światło przechodzące przez środek soczewki i światło przechodzące przez jej obrzeża skupiają się w różnych punktach na osi. W rezultacie obraz jest rozmyty. Obecnie najpopularniejsze są soczewki achromatyczne. W nich aberracje chromatyczne są tłumione dzięki zastosowaniu elementów szklanych o różnej dyspersji, które zapewniają zbieżność w jednym ognisku skrajnych promieni widma widzialnego - niebieskiego i czerwonego. Na obrazie pozostaje nieznaczne zabarwienie, które czasami pojawia się w postaci bladozielonych pasów wokół obiektu. Aberrację sferyczną można skorygować tylko dla jednego koloru. Soczewki fluorytowe wykorzystują dodatki szklane poprawiające korekcję kolorów do tego stopnia, że podbarwienie obrazu jest prawie całkowicie eliminowane. Soczewki apochromatyczne to soczewki o najbardziej złożonej korekcji kolorów. Nie tylko prawie całkowicie wyeliminowały aberracje chromatyczne, ale także skorygowały aberracje sferyczne nie dla jednego, a dla dwóch kolorów. Powiększenie apochromatów dla koloru niebieskiego jest nieco większe niż dla koloru czerwonego, dlatego potrzebne są do nich specjalne okulary „kompensacyjne”. Większość soczewek jest „sucha”, tj. są przystosowane do pracy w takich warunkach, gdy szczelina między obiektywem a próbką jest wypełniona powietrzem; wartość NA dla takich soczewek nie przekracza 0,95. Jeśli między obiektyw a próbkę zostanie wprowadzony płyn (olej lub rzadziej woda), obiektyw „zanurzeniowy” uzyskuje wartość NA nawet 1,4, z odpowiednią poprawą rozdzielczości. Obecnie przemysł produkuje również różnego rodzaju soczewki specjalne. Należą do nich obiektywy z płaskim polem do mikrofotografii, bezstresowe (zrelaksowane) obiektywy do pracy w świetle spolaryzowanym oraz obiektywy do badania nieprzezroczystych próbek metalurgicznych oświetlanych z góry.
Kondensatory. Kondensator tworzy stożek światła skierowany na próbkę. Zwykle mikroskop jest wyposażony w przesłonę dopasowującą aperturę stożka światła do apertury obiektywu, co zapewnia maksymalną rozdzielczość i maksymalny kontrast obrazu. (Kontrast jest tak samo ważny w mikroskopii, jak w technologii telewizyjnej). Najprostszym kondensorem i całkiem odpowiednim dla większości mikroskopów ogólnego przeznaczenia jest kondensor Abbego z dwiema soczewkami. Obiektywy o większej aperturze, zwłaszcza obiektywy immersyjne w oleju, wymagają bardziej złożonych, skorygowanych kondensorów. Obiektywy olejowe o maksymalnej aperturze wymagają specjalnego kondensora, który ma olejek immersyjny w kontakcie z dolną powierzchnią szkiełka podstawowego, na którym spoczywa próbka.
specjalistyczne mikroskopy. Ze względu na różne wymagania nauki i techniki opracowano mikroskopy wielu specjalnych typów. Stereoskopowy mikroskop dwuokularowy przeznaczony do uzyskiwania trójwymiarowego obrazu obiektu składa się z dwóch oddzielnych układów mikroskopowych. Urządzenie jest przeznaczone do niewielkiego wzrostu (do 100). Powszechnie stosowany do montażu miniaturowych elementów elektronicznych, kontroli technicznej, operacji chirurgicznych. Mikroskop polaryzacyjny jest przeznaczony do badania interakcji próbek ze światłem spolaryzowanym. Światło spolaryzowane często pozwala odkryć strukturę obiektów, która leży poza granicami konwencjonalnej rozdzielczości optycznej. Mikroskop refleksyjny jest wyposażony w zwierciadła tworzące obraz zamiast soczewek. Ponieważ trudno jest wykonać soczewkę lustrzaną, mikroskopów w pełni odblaskowych jest bardzo mało, a lustra są obecnie stosowane głównie tylko w przystawkach, np. do mikrochirurgii pojedynczych komórek. Mikroskop fluorescencyjny - z oświetleniem próbki światłem ultrafioletowym lub niebieskim. Próbka, pochłaniając to promieniowanie, emituje widzialne światło luminescencyjne. Mikroskopy tego typu wykorzystywane są w biologii, a także w medycynie – do diagnostyki (zwłaszcza nowotworów). Mikroskop ciemnego pola pozwala ominąć trudności związane z faktem, że żywe materiały są przezroczyste. Znajdująca się w nim próbka jest oglądana przy takim „ukośnym” oświetleniu, że bezpośrednie światło nie może dostać się do obiektywu. Obraz jest tworzony przez światło ugięte od obiektu, w wyniku czego obiekt wydaje się bardzo jasny na ciemnym tle (z bardzo wysokim kontrastem). Mikroskop kontrastowo-fazowy służy do badania obiektów przezroczystych, zwłaszcza żywych komórek. Dzięki specjalnym urządzeniom część światła przechodzącego przez mikroskop jest przesunięta w fazie o połowę długości fali względem drugiej części, co jest przyczyną kontrastu obrazu. Mikroskop interferencyjny jest rozwinięciem mikroskopu z kontrastem fazowym. Interferują w nim dwie wiązki światła, z których jedna przechodzi przez próbkę, a druga jest odbijana. Dzięki tej metodzie uzyskuje się kolorowe obrazy, które dostarczają bardzo cennych informacji w badaniu żywego materiału. Zobacz też
MIKROSKOP ELEKTRONICZNY;
INSTRUMENTY OPTYCZNE ;
OPTYKA.
LITERATURA
Mikroskopy. L., 1969 Projekt układy optyczne. M., 1983 Iwanowa TA, Kirillovsky V.K. Projektowanie i sterowanie optyką mikroskopu. M., 1984 Kulagin SV, Gomenyuk A.S. itp. Urządzenia optyczno-mechaniczne. M., 1984
Encyklopedia Colliera. - Społeczeństwo otwarte. 2000 .
Synonimy:Zobacz, co „MIKROSKOP” znajduje się w innych słownikach:
mikroskop... Słownik ortograficzny
MIKROSKOP- (z greckiego mikros mały i wygląd skopeo), przyrząd optyczny do badania małych obiektów, które nie są bezpośrednio widoczne gołym okiem. Istnieje proste M., czyli szkło powiększające, i złożone M., czyli mikroskop we właściwym tego słowa znaczeniu. Szkło powiększające… … Wielka encyklopedia medyczna
mikroskop- a, m. mikroskop mgr. mikros mały + wygląd skopeo. Przyrząd optyczny z systemem bardzo powiększających szkieł do oglądania obiektów lub ich części niewidocznych gołym okiem. BAS 1. Mikroskop, mała soczewka. 1790. Kurg. // Malcewa 54.… … Słownik historyczny galicyzmów języka rosyjskiego
MIKROSKOP (Microscopus), mała konstelacja na południowym niebie. Jego najjaśniejsza gwiazda ma jasność 4,7mag. MIKROSKOP, przyrząd optyczny pozwalający uzyskać powiększony obraz małe przedmioty. Pierwszy mikroskop powstał w 1668 roku…… Naukowe i techniczne słownik encyklopedyczny
- (po grecku od mikros mały, a ja patrzę na skopeo). Fizyczny pocisk do badania najmniejszych obiektów, które są przez niego prezentowane w powiększeniu. Słownik słów obcych zawartych w języku rosyjskim. Czudinow A.N.,… … Słownik obcych słów języka rosyjskiego
- (z mikro… i… oscyloskopu) narzędzie, które pozwala uzyskać powiększony obraz małych obiektów i ich detali niewidocznych gołym okiem. Powiększenie mikroskopu sięgające 1500 2000 jest ograniczone zjawiskami dyfrakcyjnymi. Nieuzbrojony... ... Wielki słownik encyklopedyczny
Mikrowłóknina, ortoskop Słownik rosyjskich synonimów. mikroskop n., liczba synonimów: 11 biomikroskop (1) … Słownik synonimów
MIKROSKOP, ah, mężu. Urządzenie powiększające do oglądania obiektów, które są nie do odróżnienia prostym okiem. Optyczny m. Elektroniczny m. (dający powiększony obraz za pomocą wiązek elektronów). Pod mikroskopem (do mikroskopu) zbadaj, co n. |… … Słownik wyjaśniający Ożegowa
- (z greckiego mikros mały i wygląd skopeo), optyczny. urządzenie do uzyskiwania w dużym powiększeniu obrazów obiektów (lub szczegółów ich budowy), które nie są widoczne gołe oko. różne rodzaje M. są przeznaczone do wykrywania i badania bakterii, ... ... Encyklopedia fizyczna
MIKROSKOP, mikroskop, mąż. (z greckiego mikros mały i wygląd skopeo) (fizyczny). Przyrząd optyczny z systemem bardzo powiększających szkieł do oglądania obiektów niewidocznych gołym okiem. Słownik wyjaśniający Uszakowa. ... ... Słownik wyjaśniający Uszakowa
Urządzenie optyczne do uzyskiwania powiększonego obrazu obiektów niewidocznych gołym okiem. W mikrobiolu. używany jest lekki i elektroniczny M. Jednym z głównych wskaźników M. jest rozdzielczość - umiejętność rozróżniania dwóch sąsiednich obiektów ... ... Słownik mikrobiologii
