Un mesaj despre un microscop în biologie. Raport de biologie „microscop”
Articolul vorbește despre ce este un microscop, pentru ce este necesar, ce tipuri există și istoria creării lui.
Cele mai vechi timpuri
În istoria omenirii, au existat întotdeauna cei care nu au fost mulțumiți de descrierea biblică a structurii lumii, care au vrut să înțeleagă singuri natura lucrurilor și esența lor. Sau care nu a fost sedus de soarta unui țăran sau pescar obișnuit, ca același Lomonosov.
Cel mai utilizare largă diverse discipline primite în timpul Renașterii, când oamenii au început să realizeze importanța studierii lumii din jurul lor și a altor lucruri. Diverse dispozitive optice, cum ar fi telescoape și microscoape, i-au ajutat în special în acest sens. Deci, ce este un microscop? Cine l-a creat și unde este folosit acest dispozitiv în vremea noastră?
Definiție
Mai întâi, să ne uităm la definiția oficială în sine. Potrivit acestuia, un microscop este un dispozitiv pentru obținerea de imagini mărite sau structura lor. Diferă de același telescop prin faptul că este necesar pentru a studia obiectele mici și din apropiere, și nu distanțe cosmice îndepărtate. Numele autorului acestei invenții nu este cunoscut cu siguranță, dar istoria conține referiri la mai mulți oameni care au fost primii care au folosit-o și proiectat-o. Potrivit acestora, în 1590, un anume olandez pe nume John Lippershey și-a prezentat invenția publicului larg. Autoritatea sa este atribuită și lui Zachary Jansen. Și în 1624, binecunoscutul Galileo Galilei a proiectat și el un dispozitiv similar.
Ne-am dat seama ce este un microscop, dar cum a influențat știința? Aproape la fel cu telescopul său „relativ”. Deși primitiv, acest dispozitiv a făcut posibilă depășirea imperfecțiunilor ochiului uman și privirea în microlume. Cu ajutorul lui, s-au făcut mai târziu multe descoperiri în domeniile biologiei, entomologiei, botanicii și altor științe.
Ce este un microscop este acum clar, dar unde mai sunt folosite?
Știința
Biologie, fizică, chimie - toate aceste domenii ale științei necesită uneori o privire în însăși esența lucrurilor pe care ochiul nostru sau o simplă lupă nu le poate vedea. Greu de imaginat Medicină modernă fără aceste instrumente: cu ajutorul lor se fac descoperiri, se determină tipuri de boli și infecții, iar recent s-a putut chiar „fotografia” un lanț de ADN uman.
În fizică, totul este oarecum diferit, mai ales în acele domenii care lucrează la studiul particulelor elementare și al altor obiecte mici. Acolo, microscopul de laborator este oarecum diferit de cele obișnuite, iar cele obișnuite ajută puțin; au fost de multă vreme înlocuite cu cele electronice și cele mai recente de sondare. Acestea din urmă permit nu numai obținerea unei măriri impresionante, ci chiar și înregistrarea atomilor și moleculelor individuale.
Aceasta include și știința criminalistică, care are nevoie de aceste dispozitive pentru a identifica dovezi, pentru a face comparații detaliate ale amprentelor și așa mai departe.
Nici cercetătorii nu se pot lipsi de microscoape. lumea antica, cum ar fi paleontologii și arheologii. Au nevoie de ele pentru un studiu detaliat al rămășițelor plantelor, oaselor animalelor și oamenilor și al produselor artificiale din epoci trecute. Și, apropo, un microscop de laborator puternic poate fi achiziționat gratuit pentru uzul dvs. Adevărat, nu toată lumea își poate permite. Să ne uităm la tipurile acestor dispozitive mai detaliat.
feluri
Prima, principală și cea mai veche este lumina optică. Dispozitive similare sunt încă disponibile în orice clasă de biologie școlară. Este format dintr-un set de lentile cu distanta reglabila si o oglinda pentru iluminarea obiectului. Uneori este înlocuit cu o sursă de lumină independentă. Esența unui astfel de microscop este schimbarea lungimii de undă a spectrului optic vizibil.
Al doilea este electronic. Este mult mai complicat. Dacă vorbim într-un limbaj simplu, atunci lungimea de undă a luminii vizibile este de 390 până la 750 nm. Și dacă obiectul, de exemplu, este o celulă mai mică a unui virus sau a unui alt organism viu, atunci lumina se va îndoi pur și simplu în jurul lui și nu se va putea reflecta în mod normal. Și un astfel de dispozitiv ocolește astfel de limitări: folosind un câmp magnetic, face undele luminoase „mai subțiri”, motiv pentru care pot fi văzute cele mai mici obiecte. Acest lucru este valabil mai ales într-o știință precum biologia. Acest tip de microscop este mult superior microscoapelor optice cu lumină.
Iar al treilea este tipul de sondare. Pentru a spune simplu, acesta este un dispozitiv în care suprafața unei anumite probe este „sondată” de o sondă și, pe baza mișcărilor și vibrațiilor sale, este compilată o imagine tridimensională sau raster.
12.08.2017 10:20
5488
Ce este un microscop și de ce este necesar? Un microscop este un dispozitiv care mărește imaginile obiectelor folosind lentile. Primele informații despre un microscop sunt cunoscute încă din secolul al XVI-lea, când producătorii de ochelari din Olanda au inventat, împreună cu un telescop, un nou dispozitiv capabil să mărească obiecte datorită a două lentile.
De-a lungul timpului, microscoapele s-au îmbunătățit continuu. A apărut o mărire mai puternică, permițându-vă să vedeți cele mai mici lucruri care nu pot fi văzute cu ochiul liber. Pe lângă microscoapele optice convenționale bazate pe principiul măririi lentilelor, există și microscoape electronice. Au fost inventate în secolul al XX-lea. În locul unui flux de lumină, un fascicul de electroni este trimis către obiectul de studiu, care sunt focalizați și, folosind o lentilă magnetică specială, produc o imagine. Un microscop electronic este mai puternic decât un microscop optic, deoarece poate mări mai mult imaginea unui obiect.
Este nevoie de un microscop pentru a studia cele mai mici detalii, fragmente de corpuri umane și animale greu de văzut cu ochiul liber. Medicii folosesc un microscop pentru a examina probe de ADN și teste de sânge. Oameni de știință din zone diferiteștiință, efectuează experimente și fac noi descoperiri. Inginerii folosesc un microscop pentru a verifica calitatea pieselor pentru defecte.
Elevii și elevii folosesc microscoapele la lecțiile de biologie, chimie și fizică. Este interesant să examinăm suprafețele unor obiecte, precum și insectele, cum ar fi o muscă sau o furnică, la microscop. La mărire mare le puteți vedea clar ochii, fălcile și labele.
Ce este un microscop? Semnificație și interpretare cuvinte microscop, definiția termenului
microscop -
un instrument optic cu una sau mai multe lentile pentru a produce imagini mărite ale obiectelor care nu sunt vizibile cu ochiul liber. Microscoapele pot fi simple sau complexe. Un microscop simplu este un sistem cu o singură lentilă. Un microscop simplu poate fi considerat o lupă obișnuită - o lentilă plan-convexă. Un microscop compus (numit adesea pur și simplu microscop) este o combinație de două simple.
Un microscop compus oferă o mărire mai mare decât unul simplu și are o rezoluție mai mare. Rezoluția este capacitatea de a distinge detaliile unei probe. O imagine mărită fără detalii vizibile oferă puține informații utile.
Un microscop complex are un design în două etape. Un sistem de lentile, numit obiectiv, este adus aproape de eșantion; creează o imagine mărită și rezolvată a obiectului. Imaginea este mărită și mai mult de un alt sistem de lentile numit ocular, care este plasat mai aproape de ochiul privitorului. Aceste două sisteme de lentile sunt situate la capete opuse ale tubului.
Lucrul cu un microscop. Ilustrația prezintă un microscop biologic tipic. Trepiedul este realizat sub forma unei turnări grele, de obicei în formă de potcoavă forme diferite. Un suport pentru tub este atașat de el pe o balama, transportând toate celelalte părți ale microscopului. Tubul în care sunt montate sistemele de lentile permite deplasarea acestora în raport cu proba pentru focalizare. Lentila este situată la capătul inferior al tubului. De obicei, un microscop este echipat cu mai multe obiective de măriri diferite pe o turelă, ceea ce le permite să fie instalate într-o poziție de lucru pe axa optică. Operatorul, examinând proba, începe, de regulă, cu o lentilă care are cea mai mică mărireși cel mai larg câmp vizual, găsește detaliile care îl interesează și apoi le examinează folosind o lentilă de mărire mare. Ocularul este montat la capătul unui suport retractabil (care vă permite să schimbați lungimea tubului atunci când este necesar). Întregul tub cu obiectiv și ocular poate fi mutat în sus și în jos pentru a focaliza microscopul.
Proba este de obicei luată ca un strat sau secțiune transparent foarte subțire; se așează pe o placă de sticlă dreptunghiulară, numită lamă, și se acoperă deasupra cu o placă de sticlă mai subțire, mai mică, numită lamelă. Proba este adesea colorată chimicale pentru a crește contrastul. Lama de sticlă este plasată pe scenă astfel încât proba să fie situată deasupra orificiului central al scenei. Scena este de obicei echipată cu un mecanism pentru deplasarea lină și precisă a probei în câmpul vizual.
Sub stadiul obiectului există un suport pentru al treilea sistem de lentile - un condensator, care concentrează lumina pe probă. Pot exista mai multe condensatoare, iar aici se află o diafragmă iris pentru a regla diafragma.
Chiar mai jos este o oglindă de iluminat instalată într-o articulație universală, care reflectă lumina lămpii pe probă, datorită căreia întregul sistem optic al microscopului creează imagine vizibilă. Ocularul poate fi înlocuit cu un atașament foto, iar apoi imaginea va fi formată pe film fotografic. Multe microscoape de cercetare sunt echipate cu un iluminator special, astfel încât o oglindă de iluminare nu este necesară.
Crește. Mărirea unui microscop este egală cu produsul dintre mărirea obiectivului și mărirea ocularului. Pentru un tipic microscop de cercetare Mărirea ocularului este de 10, iar mărirea obiectivelor este de 10, 45 și 100. Prin urmare, mărirea unui astfel de microscop este de la 100 la 1000. Mărirea unor microscoape ajunge la 2000. Mărirea și mai mult nu înseamnă are sens, deoarece rezoluția nu se îmbunătățește; dimpotrivă, calitatea imaginii se deteriorează.
Teorie. O teorie consistentă a microscopului a fost dată de fizicianul german Ernst Abbe la sfârșitul secolului al XIX-lea. Abbe a descoperit că rezoluția (distanța minimă posibilă dintre două puncte care sunt vizibile separat) este dată de
unde R este rezoluția în micrometri (10-6 m), . - lungimea de undă a luminii (creată de iluminator), μm, n - indicele de refracție al mediului dintre probă și lentilă, a. - jumătate din unghiul de intrare al lentilei (unghiul dintre razele exterioare ale fasciculului de lumină conic care intră în lentilă). Abbe a numit deschiderea numerică a mărimii (este notat cu simbolul NA). Din formula de mai sus este clar că cu cât NA este mai mare și cu cât lungimea de undă este mai mică, cu atât detaliile rezolvate ale obiectului studiat sunt mai mici.
Diafragma numerică nu numai că determină rezoluția sistemului, dar caracterizează și deschiderea lentilei: intensitatea luminii pe unitatea de suprafață a imaginii este aproximativ egală cu pătratul NA. Pentru un obiectiv bun, valoarea NA este de aproximativ 0,95. Microscopul este de obicei proiectat astfel încât mărirea sa totală să fie de cca. 1000 NA.
Lentile. Există trei tipuri principale de lentile, care diferă în gradul de corectare a distorsiunilor optice - cromatice și aberații sferice. Aberația cromatică apare atunci când sunt focalizate unde luminoase de lungimi de undă diferite puncte diferite pe axa optică. Ca rezultat, imaginea apare colorată. Aberațiile sferice sunt cauzate de faptul că lumina care trece prin centrul lentilei și lumina care trece prin partea sa periferică sunt focalizate în diferite puncte ale axei. Drept urmare, imaginea pare neclară.
Lentilele acromatice sunt în prezent cele mai comune. În ele, aberațiile cromatice sunt suprimate prin utilizarea elementelor de sticlă cu dispersie diferită, asigurând convergența razelor extreme ale spectrului vizibil - albastru și roșu - într-un singur focar. O ușoară colorare a imaginii rămâne și uneori apare ca dungi verzi slabe în jurul obiectului. Aberația sferică poate fi corectată doar pentru o singură culoare.
Lentilele cu fluorit folosesc aditivi de sticlă pentru a îmbunătăți corecția culorii până la punctul în care colorarea este aproape complet eliminată din imagine.
Lentilele apocromatice sunt lentilele cu cea mai complexă corecție a culorii. Ele nu numai că elimină aproape complet aberațiile cromatice, dar și corectează aberațiile sferice nu pentru una, ci pentru două culori. Cresterea apocromatelor pentru de culoare albastră ceva mai mult decât pentru roșu și, prin urmare, necesită oculare speciale „compensatoare”.
Majoritatea lentilelor sunt „uscate”, adică. sunt proiectate să funcționeze în condiții în care spațiul dintre lentilă și probă este umplut cu aer; valoarea NA pentru astfel de lentile nu depășește 0,95. Dacă se introduce un lichid (ulei sau, mai rar, apă) între obiectiv și probă, se obține un obiectiv de „imersie” cu o valoare NA de până la 1,4 și o îmbunătățire corespunzătoare a rezoluției.
În prezent, industria produce și diferite feluri lentile speciale. Acestea includ lentile cu câmp plat pentru microfotografie, lentile fără stres (relaxate) pentru lucrul în lumină polarizată și lentile pentru examinarea probelor metalurgice opace iluminate de sus.
Condensatoare. Condensatorul formează un con de lumină îndreptat spre probă. De obicei, un microscop este echipat cu o diafragmă iris pentru a potrivi deschiderea conului de lumină cu deschiderea obiectivului, oferind astfel rezoluție maximă și contrast maxim de imagine. (Contrastul în microscopie are același important, ca și în tehnologia televiziunii.) Cel mai simplu condensator, destul de potrivit pentru majoritatea microscoapelor de uz general, este condensatorul Abbe cu două lentile. Lentilele cu deschidere mai mare, în special lentilele cu imersie în ulei, necesită condensatoare corectate mai complexe. Lentilele de ulei cu deschidere maximă necesită un condensator special care are contact cu imersie în ulei suprafata de jos slide pe care se află proba.
Microscoape specializate. Din cauza cerințe diferiteȘtiința și tehnologia au dezvoltat multe tipuri speciale de microscoape.
Un microscop binocular stereoscopic, conceput pentru a obține o imagine tridimensională a unui obiect, este format din două sisteme microscopice separate. Dispozitivul este proiectat pentru măriri mici (până la 100). Utilizat în mod obișnuit pentru asamblarea componentelor electronice miniaturale, inspecție tehnică, operații chirurgicale.
Un microscop polarizant este proiectat pentru a studia interacțiunea probelor cu lumina polarizată. Lumina polarizată face adesea posibilă dezvăluirea structurii obiectelor care se află dincolo de limitele rezoluției optice convenționale.
Un microscop reflectorizant este echipat cu oglinzi în loc de lentile care formează o imagine. Deoarece este dificil să se facă o lentilă de oglindă, există foarte puține microscoape complet reflectorizante, iar oglinzile sunt utilizate în prezent în principal numai în atașamente, de exemplu, pentru microchirurgia celulelor individuale.
Microscop fluorescent - iluminarea probei cu lumină ultravioletă sau albastră. Proba, absorbind această radiație, emite lumină de luminiscență vizibilă. Microscoapele de acest tip sunt folosite în biologie, precum și în medicină - pentru diagnosticare (în special cancer).
Microscopul cu câmp întunecat ocolește dificultățile asociate cu faptul că materialele vii sunt transparente. Eșantionul este vizualizat sub o astfel de iluminare „oblică”, încât lumina directă nu poate pătrunde în lentilă. O imagine este formată din lumina difractată de un obiect, ceea ce face ca obiectul să pară foarte deschis la culoare. fundal întunecat(cu contrast foarte mare).
Un microscop cu contrast de fază este utilizat pentru a examina obiectele transparente, în special celulele vii. Datorită dispozitivelor speciale, o parte din lumina care trece prin microscop se dovedește a fi defazată cu jumătate din lungimea de undă față de cealaltă parte, ceea ce determină contrastul în imagine.
Un microscop de interferență este dezvoltare ulterioară microscop cu contrast de fază. Implica interferența între două fascicule de lumină, dintre care unul trece prin eșantion, iar celălalt este reflectat. Această metodă produce imagini colorate care oferă informații foarte valoroase atunci când studiem materialul viu. Vezi și MICROSCOP ELECTRON; INSTRUMENTE OPTICE; OPTICA.
Microscop
un instrument optic cu una sau mai multe lentile pentru a produce imagini mărite ale obiectelor care nu sunt vizibile cu ochiul liber. Microscoapele pot fi simple sau complexe. Un microscop simplu este un sistem cu o singură lentilă. Un microscop simplu poate fi considerat o lupă obișnuită - o lentilă plan-convexă. Un microscop compus (numit adesea pur și simplu microscop) este o combinație de două simple. Un microscop compus oferă o mărire mai mare decât unul simplu și are o rezoluție mai mare. Rezoluția este capacitatea de a distinge detaliile unei probe. O imagine mărită fără detalii vizibile oferă puține informații utile. Un microscop complex are un design în două etape. Un sistem de lentile, numit obiectiv, este adus aproape de eșantion; creează o imagine mărită și rezolvată a obiectului. Imaginea este mărită și mai mult de un alt sistem de lentile numit ocular, care este plasat mai aproape de ochiul privitorului. Aceste două sisteme de lentile sunt situate la capete opuse ale tubului. Lucrul cu un microscop. Ilustrația prezintă un microscop biologic tipic. Trepiedul este realizat sub forma unei turnări grele, de obicei în formă de potcoavă. Un suport pentru tub este atașat de el pe o balama, transportând toate celelalte părți ale microscopului. Tubul în care sunt montate sistemele de lentile permite deplasarea acestora în raport cu proba pentru focalizare. Lentila este situată la capătul inferior al tubului. De obicei, un microscop este echipat cu mai multe obiective de măriri diferite pe o turelă, ceea ce le permite să fie instalate într-o poziție de lucru pe axa optică. Operatorul, când examinează o probă, începe de obicei cu lentila care are cea mai mică mărire și cel mai larg câmp vizual, găsește detaliile care îl interesează, apoi le examinează folosind o lentilă cu mărire mai mare. Ocularul este montat la capătul unui suport retractabil (care vă permite să schimbați lungimea tubului atunci când este necesar). Întregul tub cu obiectiv și ocular poate fi mutat în sus și în jos pentru a focaliza microscopul. Proba este de obicei luată ca un strat sau secțiune transparent foarte subțire; se așează pe o placă de sticlă dreptunghiulară, numită lamă, și se acoperă deasupra cu o placă de sticlă mai subțire, mai mică, numită lamelă. Proba este adesea colorată cu substanțe chimice pentru a crește contrastul. Lama de sticlă este plasată pe scenă astfel încât proba să fie situată deasupra orificiului central al scenei. Scena este de obicei echipată cu un mecanism pentru deplasarea lină și precisă a probei în câmpul vizual. Sub stadiul obiectului există un suport pentru al treilea sistem de lentile - un condensator, care concentrează lumina pe probă. Pot exista mai multe condensatoare, iar aici se află o diafragmă iris pentru a regla diafragma. Chiar mai jos este o oglindă de iluminare instalată într-o articulație universală, care reflectă lumina lămpii pe probă, datorită căreia întregul sistem optic al microscopului creează o imagine vizibilă. Ocularul poate fi înlocuit cu un atașament foto, iar apoi imaginea va fi formată pe film fotografic. Multe microscoape de cercetare sunt echipate cu un iluminator special, astfel încât o oglindă de iluminare nu este necesară. Crește. Mărirea unui microscop este egală cu produsul dintre mărirea obiectivului și mărirea ocularului. Pentru un microscop de cercetare tipic, mărirea ocularului este de 10, iar mărirea obiectivelor este de 10, 45 și 100. Prin urmare, mărirea unui astfel de microscop variază de la 100 la 1000. Mărirea unor microscoape ajunge la 2000. Creșterea mărirea și mai mult nu are sens, deoarece rezoluția, în același timp, nu se îmbunătățește; dimpotrivă, calitatea imaginii se deteriorează. Teorie. O teorie consistentă a microscopului a fost dată de fizicianul german Ernst Abbe la sfârșitul secolului al XIX-lea. Abbe a descoperit că rezoluția (distanța minimă posibilă dintre două puncte care sunt vizibile separat) este dată de unde R este rezoluția în micrometri (10-6 m), . - lungimea de undă a luminii (creată de iluminator), μm, n - indicele de refracție al mediului dintre probă și lentilă, a. - jumătate din unghiul de intrare al lentilei (unghiul dintre razele exterioare ale fasciculului de lumină conic care intră în lentilă). Abbe a numit deschiderea numerică a mărimii (este notat cu simbolul NA). Din formula de mai sus este clar că cu cât NA este mai mare și cu cât lungimea de undă este mai mică, cu atât detaliile rezolvate ale obiectului studiat sunt mai mici. Diafragma numerică nu numai că determină rezoluția sistemului, dar caracterizează și deschiderea lentilei: intensitatea luminii pe unitatea de suprafață a imaginii este aproximativ egală cu pătratul NA. Pentru un obiectiv bun, valoarea NA este de aproximativ 0,95. Microscopul este de obicei proiectat astfel încât mărirea sa totală să fie de cca. 1000 NA. Lentile. Există trei tipuri principale de lentile, care diferă în gradul de corectare a distorsiunilor optice - aberații cromatice și sferice. Aberația cromatică apare atunci când undele luminoase de lungimi de undă diferite sunt focalizate în puncte diferite de pe axa optică. Ca rezultat, imaginea apare colorată. Aberațiile sferice sunt cauzate de faptul că lumina care trece prin centrul lentilei și lumina care trece prin partea sa periferică sunt focalizate în diferite puncte ale axei. Drept urmare, imaginea pare neclară. Lentilele acromatice sunt în prezent cele mai comune. În ele, aberațiile cromatice sunt suprimate prin utilizarea elementelor de sticlă cu dispersie diferită, asigurând convergența razelor extreme ale spectrului vizibil - albastru și roșu - într-un singur focar. O ușoară colorare a imaginii rămâne și uneori apare ca dungi verzi slabe în jurul obiectului. Aberația sferică poate fi corectată doar pentru o singură culoare. Lentilele cu fluorit folosesc aditivi de sticlă pentru a îmbunătăți corecția culorii până la punctul în care colorarea este aproape complet eliminată din imagine. Lentilele apocromatice sunt lentilele cu cea mai complexă corecție a culorii. Ele nu numai că elimină aproape complet aberațiile cromatice, dar și corectează aberațiile sferice nu pentru una, ci pentru două culori. Mărirea apocromatelor pentru albastru este puțin mai mare decât pentru roșu și, prin urmare, necesită oculare speciale „compensatoare”. Majoritatea lentilelor sunt „uscate”, adică. sunt proiectate să funcționeze în condiții în care spațiul dintre lentilă și probă este umplut cu aer; valoarea NA pentru astfel de lentile nu depășește 0,95. Dacă se introduce un lichid (ulei sau, mai rar, apă) între obiectiv și probă, se obține un obiectiv de „imersie” cu o valoare NA de până la 1,4 și o îmbunătățire corespunzătoare a rezoluției. În prezent, industria produce diverse tipuri de lentile speciale. Acestea includ lentile cu câmp plat pentru microfotografie, lentile fără stres (relaxate) pentru lucrul în lumină polarizată și lentile pentru examinarea probelor metalurgice opace iluminate de sus. Condensatoare. Condensatorul formează un con de lumină îndreptat spre probă. De obicei, un microscop este echipat cu o diafragmă iris pentru a potrivi deschiderea conului de lumină cu deschiderea obiectivului, oferind astfel rezoluție maximă și contrast maxim de imagine. (Contrastul este la fel de important în microscopie, precum este în tehnologia televiziunii.) Cel mai simplu condensator, destul de potrivit pentru majoritatea microscoapelor de uz general, este condensatorul Abbe cu două lentile. Lentilele cu deschidere mai mare, în special lentilele cu imersie în ulei, necesită condensatoare corectate mai complexe. Obiectivele cu ulei cu deschidere maximă necesită un condensator special care are contact prin imersiune în ulei cu suprafața inferioară a lamei pe care se sprijină proba. Microscoape specializate. Datorită diferitelor cerințe ale științei și tehnologiei, au fost dezvoltate multe tipuri speciale de microscoape. Un microscop binocular stereoscopic, conceput pentru a obține o imagine tridimensională a unui obiect, este format din două sisteme microscopice separate. Dispozitivul este proiectat pentru măriri mici (până la 100). Utilizat în mod obișnuit pentru asamblarea componentelor electronice miniaturale, inspecție tehnică, operații chirurgicale. Un microscop polarizant este proiectat pentru a studia interacțiunea probelor cu lumina polarizată. Lumina polarizată face adesea posibilă dezvăluirea structurii obiectelor care se află dincolo de limitele rezoluției optice convenționale. Un microscop reflectorizant este echipat cu oglinzi în loc de lentile care formează o imagine. Deoarece este dificil să se facă o lentilă de oglindă, există foarte puține microscoape complet reflectorizante, iar oglinzile sunt utilizate în prezent în principal numai în atașamente, de exemplu, pentru microchirurgia celulelor individuale. Microscop fluorescent - iluminarea probei cu lumină ultravioletă sau albastră. Proba, absorbind această radiație, emite lumină de luminiscență vizibilă. Microscoapele de acest tip sunt folosite în biologie, precum și în medicină - pentru diagnosticare (în special cancer). Microscopul cu câmp întunecat ocolește dificultățile asociate cu faptul că materialele vii sunt transparente. Eșantionul este vizualizat sub o astfel de iluminare „oblică”, încât lumina directă nu poate pătrunde în lentilă. Imaginea este formată din lumina difractată de un obiect, ceea ce face ca obiectul să pară foarte ușor pe un fundal întunecat (cu contrast foarte mare). Un microscop cu contrast de fază este utilizat pentru a examina obiectele transparente, în special celulele vii. Datorită dispozitivelor speciale, o parte din lumina care trece prin microscop se dovedește a fi defazată cu jumătate din lungimea de undă față de cealaltă parte, ceea ce determină contrastul în imagine. Un microscop de interferență este o dezvoltare ulterioară a microscopului cu contrast de fază. Implica interferența între două fascicule de lumină, dintre care unul trece prin eșantion, iar celălalt este reflectat. Această metodă produce imagini colorate care oferă informații foarte valoroase atunci când studiem materialul viu. Vezi și MICROSCOP ELECTRON; INSTRUMENTE OPTICE; OPTICA.
Termenul „microscop” are rădăcini grecești. Este format din două cuvinte, care atunci când sunt traduse înseamnă „mic” și „mă uit”. Rolul principal al microscopului este utilizarea lui în examinarea obiectelor foarte mici. În același timp, acest dispozitiv vă permite să determinați dimensiunea și forma, structura și alte caracteristici ale corpurilor invizibile cu ochiul liber.
Istoria creației
Nu există informații exacte în istorie despre cine a fost inventatorul microscopului. Potrivit unor surse, a fost proiectat în 1590 de către tatăl și fiul Janssens, producători de ochelari. Un alt candidat la titlul de inventator al microscopului este Galileo Galilei. În 1609, acești oameni de știință au prezentat publicului la Accademia dei Lincei un instrument cu lentile concave și convexe.
De-a lungul anilor, sistemul de vizualizare a obiectelor microscopice a evoluat și s-a îmbunătățit. Un pas uriaș în istoria sa a fost inventarea unui dispozitiv simplu cu două lentile reglabil acromatic. Acest sistem a fost introdus de olandezul Christian Huygens la sfârșitul anilor 1600. Ocularele acestui inventator sunt încă în producție astăzi. Singurul lor dezavantaj este lățimea insuficientă a câmpului vizual. În plus, în comparație cu designul instrumentelor moderne, ocularele Huygens au o locație incomodă pentru ochi.
O contribuție deosebită la istoria microscopului a adus-o producătorul unor astfel de dispozitive, Anton Van Leeuwenhoek (1632-1723). El a fost cel care a atras atenția biologilor asupra acestui dispozitiv. Leeuwenhoek a făcut produse de dimensiuni mici, echipate cu unul, dar foarte lentilă puternică. Astfel de dispozitive erau incomod de utilizat, dar nu dublau defectele de imagine prezente în microscoapele compuse. Inventatorii au reușit să corecteze acest neajuns abia 150 de ani mai târziu. Odată cu dezvoltarea opticii, calitatea imaginii în dispozitivele compozite s-a îmbunătățit.
Îmbunătățirea microscoapelor continuă până în prezent. Astfel, în 2006, oamenii de știință germani care lucrează la Institutul de Chimie Biofizică, Mariano Bossi și Stefan Hell, au dezvoltat cel mai recent microscop optic. Datorită capacității de a observa obiecte cu dimensiuni de 10 nm și imagini tridimensionale 3D de înaltă calitate, dispozitivul a fost numit nanoscop.
Clasificarea microscoapelor
În prezent, există o mare varietate de instrumente concepute pentru a examina obiecte mici. Gruparea lor se bazează pe diverși parametri. Acesta poate fi scopul unui microscop sau metoda acceptata iluminat, structura utilizată pentru proiectarea optică etc.
Dar, de regulă, principalele tipuri de microscoape sunt clasificate în funcție de rezoluția microparticulelor care pot fi văzute folosind acest sistem. Conform acestei diviziuni, microscoapele sunt:
- optică (luminoasă);
- electronice;
- Raze X;
- sonde de scanare.
Cele mai utilizate microscoape sunt cele de tip light. Există o selecție largă de ele în magazinele de optică. Cu ajutorul unor astfel de dispozitive, principalele sarcini de studiu ale unui anumit obiect sunt rezolvate. Toate celelalte tipuri de microscoape sunt clasificate ca fiind specializate. Ele sunt de obicei utilizate într-un cadru de laborator.
Fiecare dintre tipurile de dispozitive de mai sus are propriile subtipuri, care sunt utilizate într-o zonă sau alta. În plus, astăzi este posibil să cumpărați un microscop școlar (sau educațional), care este un sistem nivel de intrare. De asemenea, dispozitivele profesionale sunt oferite consumatorilor.
Aplicație
Pentru ce este un microscop? Ochiul uman, fiind un sistem optic deosebit tip biologic, are un anumit nivel de rezoluție. Cu alte cuvinte, există o distanță cea mai mică între obiectele observate atunci când acestea pot fi încă distinse. Pentru un ochi normal, această rezoluție este de 0,176 mm. Dar dimensiunile majorității animalelor și celule vegetale, microorganismele, cristalele, microstructura aliajelor, metalelor etc. sunt mult mai mici decât această valoare. Cum să studiezi și să observi astfel de obiecte? Aici vin în ajutorul oamenilor diferite tipuri de microscoape. De exemplu, dispozitivele optice fac posibilă distingerea structurilor în care distanța dintre elemente este de cel puțin 0,20 microni.
Cum funcționează un microscop?
Un dispozitiv cu care la ochiul uman luarea în considerare a obiectelor microscopice devine disponibilă are două elemente principale. Ele sunt lentila și ocularul. Aceste părți ale microscopului sunt fixate într-un tub mobil situat pe o bază metalică. Există și o masă cu obiecte pe el.
Tipurile moderne de microscoape sunt de obicei echipate cu un sistem de iluminare. Acesta, în special, este un condensator cu diafragmă iris. Un set obligatoriu de dispozitive de mărire include micro și macroșuruburi, care sunt folosite pentru a regla claritatea. Designul microscoapelor include, de asemenea, un sistem care controlează poziția condensatorului.
Microscoapele specializate, mai complexe, folosesc adesea altele sisteme suplimentareși dispozitive.
Lentile
Aș dori să încep să descriu microscopul cu o poveste despre una dintre părțile sale principale, adică lentila. Sunt un sistem optic complex care mărește dimensiunea obiectului în cauză în planul imaginii. Designul lentilelor include un întreg sistem de lentile nu numai simple, ci și două sau trei lipite împreună.
Complexitatea unui astfel de design optic-mecanic depinde de gama de sarcini care trebuie rezolvate de unul sau altul dispozitiv. De exemplu, cel mai complex microscop are până la paisprezece lentile.
Obiectivul este format din partea frontală și sistemele care o urmează. Care este baza pentru construirea unei imagini? calitatea cerută, precum și determinarea stării de funcționare? Aceasta este o lentilă frontală sau sistemul lor. Părțile ulterioare ale lentilei sunt necesare pentru a oferi mărirea necesară, distanta focalași calitatea imaginii. Cu toate acestea, astfel de funcții sunt posibile numai în combinație cu o lentilă frontală. De asemenea, merită menționat faptul că designul părții ulterioare afectează lungimea tubului și înălțimea lentilei dispozitivului.
Oculare
Aceste părți ale microscopului sunt sistem optic, conceput pentru a construi imaginea microscopică necesară pe suprafața retinei observatorului. Ocularele conțin două grupuri de lentile. Cel mai apropiat de ochiul cercetătorului se numește cel ocular, iar cel mai îndepărtat este cel de câmp (cu ajutorul lui, lentila construiește o imagine a obiectului studiat).
Sistem de iluminare
Microscopul are un design complex de diafragme, oglinzi și lentile. Cu ajutorul acestuia se asigură iluminarea uniformă a obiectului studiat. În primele microscoape această funcție efectuate Pe măsură ce instrumentele optice s-au îmbunătățit, au început să folosească mai întâi oglinzi plate și apoi concave.
Cu ajutorul unor astfel de detalii simple, razele de la soare sau de la lampă au fost direcționate către obiectul de studiu. La microscoapele moderne este mai avansat. Este format dintr-un condensator și un colector.
Tabel cu subiecte
Preparatele microscopice care necesită examinare sunt plasate pe o suprafață plană. Acesta este tabelul cu obiecte. Tipuri diferite microscoapele pot avea această suprafață, proiectată în așa fel încât obiectul de studiu să fie rotit către observator orizontal, vertical sau la un anumit unghi.
Principiul de funcționare
În primul dispozitiv optic, un sistem de lentile a dat o imagine inversă a micro-obiectelor. Acest lucru a făcut posibilă discernământul structurii substanței și a celor mai mici detalii care au fost supuse studiului. Principiul de funcționare al unui microscop cu lumină astăzi este similar cu munca efectuată de un telescop refractor. În acest dispozitiv, lumina este refractă pe măsură ce trece prin partea de sticlă.
Cum cresc cele moderne microscoape ușoare? După ce un fascicul de raze de lumină intră în dispozitiv, acestea sunt transformate într-un flux paralel. Abia atunci apare refracția luminii în ocular, datorită căreia imaginea obiectelor microscopice este mărită. În continuare, această informație ajunge în forma necesară observatorului din el
Subtipuri de microscoape ușoare
Cele moderne clasifică:
1. După clasa de complexitate pentru microscoape de cercetare, de muncă și școlare.
2. După domeniul de aplicare: chirurgical, biologic și tehnic.
3. După tipuri de microscopie: dispozitive de lumină reflectată și transmisă, contact de fază, luminiscentă și polarizare.
4. În direcția fluxului de lumină în inversat și direct.
Microscoape electronice
Cu timpul, dispozitivul conceput pentru a examina obiectele microscopice a devenit din ce în ce mai sofisticat. Au apărut astfel de tipuri de microscoape în care a fost folosit un principiu de funcționare complet diferit, independent de refracția luminii. În timpul utilizării cele mai noi tipuri dispozitive implicate electroni. Astfel de sisteme fac posibil să se vadă părți individuale ale materiei atât de mici încât razele de lumină curg pur și simplu în jurul lor.
Pentru ce este un microscop? tip electronic? Este folosit pentru a studia structura celulelor la nivel molecular și subcelular. Dispozitive similare sunt, de asemenea, folosite pentru a studia virușii.
Dispozitivul microscoapelor electronice
Care este baza lucrării cele mai noi dispozitive pentru vizualizarea obiectelor microscopice? Cum este un microscop electronic diferit de un microscop cu lumină? Există asemănări între ele?
Principiul de funcționare al unui microscop electronic se bazează pe proprietățile electrice și campuri magnetice. Simetria lor de rotație poate avea un efect de focalizare asupra fasciculelor de electroni. Pe baza acestui lucru, putem răspunde la întrebarea: „Cum diferă un microscop electronic de un microscop cu lumină?” Acesta, spre deosebire de un dispozitiv optic, nu are lentile. Rolul lor este jucat de câmpurile magnetice și electrice calculate corespunzător. Ele sunt create prin spirele bobinelor prin care trece curentul. În acest caz, astfel de câmpuri acționează similar.Când curentul crește sau scade, distanța focală a dispozitivului se modifică.
În ceea ce privește schema de circuit, pentru un microscop electronic este similară cu cea a unui dispozitiv de lumină. Singura diferență este că elementele optice sunt înlocuite cu elemente electrice similare.
Mărirea unui obiect în microscoapele electronice are loc datorită procesului de refracție a unui fascicul de lumină care trece prin obiectul studiat. Sub diferite unghiuri, razele intră în planul lentilei obiectiv, unde are loc prima mărire a probei. În continuare, electronii se deplasează către lentila intermediară. În ea există o schimbare lină a creșterii dimensiunii obiectului. Imaginea finală a materialului studiat este produsă de lentila de proiecție. Din ea imaginea lovește ecranul fluorescent.
Tipuri de microscoape electronice
Tipurile moderne includ:
1. TEM sau microscop electronic cu transmisie.În această instalație, o imagine a unui obiect foarte subțire, de până la 0,1 microni grosime, se formează prin interacțiunea unui fascicul de electroni cu substanța studiată și mărirea lui ulterioară de către lentile magnetice situate în lentilă.
2. SEM sau microscop electronic cu scanare. Un astfel de dispozitiv face posibilă obținerea unei imagini a suprafeței unui obiect cu rezoluție mare, de ordinul mai multor nanometri. Folosind metode suplimentare un astfel de microscop oferă informații care ajută la determinarea compoziție chimică straturi apropiate de suprafață.
3. Microscop electronic cu scanare tunel sau STM. Cu ajutorul acestui dispozitiv se măsoară relieful suprafețelor conductoare cu rezoluție spațială mare. În procesul de lucru cu STM, un ac metalic ascuțit este adus obiectului studiat. În acest caz, se menține o distanță de doar câțiva angstromi. Apoi, un mic potențial este aplicat acului, rezultând un curent de tunel. În acest caz, observatorul primește o imagine tridimensională a obiectului studiat.
Microscoape "Leevenguk"
În 2002, a apărut în America firma noua, angajată în producția de instrumente optice. Gama sa de produse include microscoape, telescoape și binocluri. Toate aceste dispozitive se disting prin calitatea ridicată a imaginii.
Sediul central și departamentul de dezvoltare al companiei se află în SUA, în Fremond (California). Dar în ceea ce privește unitățile de producție, acestea sunt situate în China. Datorită tuturor acestora, compania furnizează pieței produse avansate și de înaltă calitate la un preț accesibil.
Ai nevoie de un microscop? Levenhuk va oferi opțiunea necesară. Gama de echipamente optice a companiei include dispozitive digitale și biologice pentru mărirea obiectului studiat. În plus, cumpărătorului i se oferă modele de designer într-o varietate de culori.
Microscopul Levenhuk are extinse funcţionalitate. De exemplu, un dispozitiv de predare entry-level poate fi conectat la un computer și este, de asemenea, capabil să înregistreze video a cercetării efectuate. Modelul Levenhuk D2L este echipat cu această funcționalitate.
Compania oferă microscoape biologice diverse niveluri. Aceasta și multe altele modele simpleși articole noi care sunt potrivite pentru profesioniști.
Un microscop este un instrument optic care vă permite să obțineți imagini mărite obiecte mici sau detaliile lor care nu pot fi văzute cu ochiul liber.
Literal, cuvântul „microscop” înseamnă „a observa ceva mic” (din grecescul „mic” și „mă uit”).
Ochiul uman, ca orice sistem optic, se caracterizează printr-o anumită rezoluție. Aceasta este cea mai mică distanță dintre două puncte sau linii atunci când acestea nu se îmbină încă, dar sunt percepute separat unul de celălalt. La vedere normală la o distanta de 250 mm rezolutia este de 0,176 mm. Prin urmare, ochiul nostru nu mai este capabil să distingă toate obiectele a căror dimensiune este mai mică decât această valoare. Nu putem vedea celule vegetale și animale, diferite microorganisme etc. Dar acest lucru se poate face cu ajutorul unor instrumente optice speciale - microscoape.
Cum funcționează un microscop?
Un microscop clasic este format din trei părți principale: optic, de iluminat și mecanic. Partea optică este formată din oculare și lentile, partea de iluminare include surse de lumină, un condensator și o diafragmă. Partea mecanică include de obicei toate celelalte elemente: un trepied, un dispozitiv rotativ, o scenă, un sistem de focalizare și multe altele. Toate împreună ne permit să efectuăm cercetări în microlume.
Ce este o „diafragmă de microscop”: să vorbim despre sistemul de iluminare
Pentru observații ale microlumii iluminare buna este la fel de important ca calitatea opticii microscopului. LED-uri, lămpi cu halogen, oglindă - diferite surse de lumină pot fi folosite pentru un microscop. Fiecare are propriile sale avantaje și dezavantaje. Iluminarea de fundal poate fi de sus, de jos sau combinată. Locația sa afectează ce specimene microscopice pot fi studiate folosind un microscop (transparente, translucide sau opace).
Sub scena pe care este plasată proba pentru cercetare, se află o diafragmă de microscop. Poate fi disc sau iris. Diafragma este concepută pentru a regla intensitatea luminii: poate fi folosită pentru a regla grosimea fasciculului de lumină care vine de la iluminator. O diafragmă disc este o placă mică cu găuri de diferite diametre. Este de obicei instalat pe microscoape de amatori. Diafragma irisului este formată din multe lame, cu ajutorul cărora puteți schimba ușor diametrul orificiului de transmitere a luminii. Este mai frecvent la microscoapele de calitate profesională.
Partea optică: oculare și lentile
Lentilele și ocularele sunt cele mai populare piese de schimb pentru un microscop. Deși nu toate microscoapele acceptă schimbarea acestor accesorii. Sistemul optic este responsabil pentru formarea unei imagini mărite. Cu cât este mai bună și mai perfectă, cu atât imaginea devine mai clară și mai detaliată. Dar cel mai inalt nivel optica de calitate este necesară doar la microscoapele profesionale. Pentru cercetarea amatorilor, optica standard din sticlă este suficientă, oferind o mărire de până la 500-1000 de ori. Dar vă recomandăm să evitați lentilele din plastic - calitatea imaginii în astfel de microscoape este de obicei dezamăgitoare.
Elemente mecanice
Orice microscop conține elemente care permit cercetătorului să controleze focalizarea, să ajusteze poziția probei studiate și să ajusteze distanța de lucru a dispozitivului optic. Toate acestea fac parte din mecanica microscopului: mecanisme coaxiale de focalizare, driver de droguri și suport de droguri, butoane de reglare a clarității, scenă și multe altele.
Istoria creării microscopului
Nu se știe exact când a apărut primul microscop. Cele mai simple aparate de mărire - lentile optice biconvexe, au fost găsite în timpul săpăturilor de pe teritoriul Babilonului Antic.
Se crede că primul microscop a fost creat în 1590 de către opticianul olandez Hans Jansen și fiul său Zachary Jansen. Deoarece lentilele în acele vremuri erau lustruite manual, aveau diverse defecte: zgârieturi, denivelări. Defectele lentilelor au fost căutate folosind o altă lentilă - o lupă. S-a dovedit că dacă te uiți la un obiect folosind două lentile, acesta este mărit de multe ori. Montat 2 lentile convexeîn interiorul unui tub, Zachary Jansen a primit un dispozitiv care semăna cu o lunetă. La un capăt al acestui tub era o lentilă care a servit drept obiectiv, iar la celălalt era o lentilă de ocular. Dar spre deosebire de ochean Dispozitivul lui Jansen nu a apropiat obiectele, ci le-a mărit.
În 1609 italiană savantul Galileo Galileo a dezvoltat un microscop compus cu lentile convexe și concave. L-a numit „occhiolino” - ochi mic.
10 ani mai târziu, în 1619, inventatorul olandez Cornelius Jacobson Drebbel a proiectat un microscop compus cu două lentile convexe.
Puțini oameni știu că microscopul și-a primit numele abia în 1625. Termenul „microscop” a fost sugerat de un prieten Galileo Galilei Medicul și botanistul german Giovanni Faber.
Toate microscoapele create la acea vreme erau destul de primitive. Astfel, microscopul lui Galileo a putut mări doar de 9 ori. După ce a îmbunătățit sistemul optic al lui Galileo, omul de știință englez Robert Hooke și-a creat în 1665 propriul microscop, care avea deja o mărire de 30 de ori.
În 1674, naturalistul olandez Antonie van Leeuwenhoek a creat un microscop simplu care folosea o singură lentilă. Trebuie spus că crearea de lentile a fost unul dintre hobby-urile omului de știință. Și datorită priceperii sale înalte în șlefuire, toate lentilele pe care le-a făcut au fost de foarte bună calitate. Leeuwenhoek le-a numit „microscopie”. Erau mici, cam de mărimea unei unghii, dar puteau mări de 100 sau chiar de 300 de ori.
Microscopul lui Leeuwenhoek era o placă de metal cu o lentilă în centru. Observatorul s-a uitat prin ea la proba fixată pe cealaltă parte. Și deși lucrul cu un astfel de microscop nu a fost pe deplin convenabil, Leeuwenhoek a reușit să facă descoperiri importante cu ajutorul microscoapelor sale.
La acea vreme, se știa puțin despre structura organelor umane. Cu ajutorul lentilelor sale, Leeuwenhoek a descoperit că sângele este format din multe particule minuscule - globule roșii și muşchi- din cele mai fine fibre. În soluții, a văzut creaturi minuscule de diferite forme care s-au mișcat, s-au ciocnit și s-au împrăștiat. Acum știm că acestea sunt bacterii: coci, bacili etc. Dar înainte de Leeuwenhoek acest lucru nu se știa.
În total, oamenii de știință au realizat peste 25 de microscoape. 9 dintre ei au supraviețuit până astăzi. Sunt capabili să mărească imaginile de 275 de ori.
Microscopul lui Leeuwenhoek a fost primul microscop care a fost adus în Rusia la ordinul lui Petru I.
Treptat, microscopul a fost îmbunătățit și a căpătat o formă apropiată de cea modernă. Oamenii de știință ruși au adus și ei o contribuție uriașă la acest proces. La începutul secolului al XVIII-lea, la Sankt Petersburg, în atelierul Academiei de Științe au fost create modele îmbunătățite de microscoape. Inventatorul rus I.P. Kulibin și-a construit primul microscop fără nicio cunoștință despre cum a fost făcut în străinătate. A creat producția de sticlă pentru lentile și a inventat dispozitive pentru șlefuirea lor.
Marele om de știință rus Mihail Vasilevici Lomonosov a fost primul om de știință rus care a folosit un microscop în cercetările sale științifice.
Probabil că nu există un răspuns clar la întrebarea „Cine a inventat microscopul?” Cei mai buni oameni de știință și inventatori din diferite epoci au contribuit la dezvoltarea microscopiei.
