Mesaj despre microscop în biologie. Raport despre biologie „microscop”
Articolul spune despre ce este un microscop, de 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 natura lucrurilor și esența lor pentru ei înșiși. Sau care nu a fost atras de soarta unui țăran sau pescar obișnuit, ca același Lomonosov.
Cel mai utilizare largă diverse discipline au fost primite în Renaștere, când oamenii au început să realizeze importanța studiului lumii din jurul lor și a altor lucruri. Mai ales în acest sens au fost ajutați de diverse dispozitive optice - telescoape și microscoape. Deci, ce este un microscop? Cine l-a creat și unde este folosit astăzi acest dispozitiv?
Definiție
Mai întâi, să aruncăm o privire asupra definiției oficiale în sine. Potrivit acestuia, un microscop este un dispozitiv pentru obținerea imaginilor mărite sau a structurii acestora. Diferă de același telescop prin faptul că este necesar pentru a studia obiectele mici și apropiate, și nu distanțe cosmice. Cu siguranță, numele autorului acestei invenții nu este cunoscut, dar în istorie există referiri la mai mulți oameni care au fost primii care au folosit-o și proiectat-o. Potrivit acestora, în 1590, un 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 afectat știința? Aproape la fel cu telescopul său „relativ”. Deși primitiv, acest dispozitiv a făcut posibilă depășirea imperfecțiunii ochiului uman și privirea în microcosmos. Cu ajutorul acestuia, s-au făcut mai târziu multe descoperiri în domeniul 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. E greu de imaginat Medicină modernă fără aceste dispozitive: cu ajutorul lor se fac descoperiri, se determină tipuri de boli, infecții, iar recent au reușit chiar să „fotografiaze” 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 să se obțină o creștere impresionantă, ci chiar să se înregistreze atomi și molecule individuali.
Aceasta include, de asemenea, criminalistica, care are nevoie de aceste dispozitive pentru a identifica dovezi, o comparație detaliată a amprentelor și alte lucruri.
Nu te lipsi de microscoape și cercetători lumea antica precum paleontologii și arheologii. Au nevoie de ele pentru un studiu detaliat al rămășițelor de plante, oase de animale cu oameni și produse artificiale din epoci trecute. Și apropo, un microscop de laborator puternic poate fi cumpărat gratuit pentru uzul dvs. Adevărat, nu toată lumea își poate permite. Să aruncăm o privire mai atentă la tipurile acestor dispozitive.
feluri
Prima, principală și cea mai veche este lumina optică. Dispozitive similare sunt încă disponibile în orice școală din clasa de biologie. Este 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 să vorbească limbaj simplu, atunci lungimea de undă a luminii vizibile este de 390 până la 750 nm. Și dacă un obiect, de exemplu, o celulă a unui virus sau a unui alt organism viu, este mai mic, atunci lumina va merge pur și simplu în jurul lui, așa cum ar fi, și nu va putea fi reflectată în mod normal. Și un astfel de dispozitiv ocolește astfel de limitări: cu un câmp magnetic, face undele de lumină „mai subțiri”, ceea ce face posibil să se vadă cele mai mici obiecte. Acest lucru este valabil mai ales într-o știință precum biologia. Un microscop de acest fel este cu 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 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.
Microscoapele s-au îmbunătățit în timp. Există 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 loc de un flux de lumină, un fascicul de electroni este direcționat către obiectul de studiu, care sunt focalizați și produc o imagine folosind o lentilă magnetică specială. Un microscop electronic este mai puternic decât unul 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 la microscop suprafețele unor obiecte, precum și insecte, cum ar fi o muscă sau o furnică. La mărire mare le puteți vedea clar ochii, fălcile și labele.
Ce este un microscop? Semnificație și interpretare cuvinte mikroskop, definiția termenului
microscop -
un instrument optic cu una sau mai multe lentile pentru obținerea de imagini mărite ale obiectelor care nu sunt vizibile cu ochiul liber. Microscoapele sunt simple și complexe. Un microscop simplu este un sistem de lentile. O simplă lupă poate fi considerată un simplu microscop - o lentilă plan-convexă. Un microscop compus (deseori denumit 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 probei. O imagine mărită, în care detaliile nu se pot distinge, oferă puține informații utile.
Microscopul compus are o schemă în două etape. Un sistem de lentile, numit obiectiv, este adus aproape de specimen; 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 observatorului. 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 formă de turnare grea, de obicei 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, vă permite să le mutați în raport cu proba pentru focalizare. Lentila este situată la capătul inferior al tubului. De obicei, microscopul este echipat cu mai multe obiective de mărire diferită pe turelă, ceea ce vă permite să le setați în poziție de lucru pe axa optică. Operatorul, examinând proba, începe, de regulă, cu o lentilă având cea mai mică mărireși cel mai larg câmp vizual, găsește detaliile care îl interesează și apoi le examinează folosind o lentilă cu o mărire mare. Ocularul este montat la capătul unui suport retractabil (care vă permite să schimbați lungimea tubului atunci când este necesar). Întregul tub cu obiectivul și ocularul poate fi deplasat în sus și în jos pentru a aduce microscopul în focalizare clară.
Proba este de obicei luată ca un strat sau secțiune transparent foarte subțire; se așează pe o placă de sticlă dreptunghiulară, numită lamă de sticlă, și acoperită deasupra cu o placă de sticlă mai subțire, mai mică, numită lamă. Proba este adesea colorată chimicale pentru a crește contrastul. Lama de sticlă este plasată pe scenă astfel încât proba să fie deasupra orificiului central al scenei. Scena este de obicei echipată cu un mecanism pentru o mișcare lină și precisă a probei în câmpul vizual.
Sub stadiul obiectului se află suportul celui de-al treilea sistem de lentile - condensatorul, 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 iluminatoare montată într-o articulație universală, care aruncă 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 se va forma pe film. Multe microscoape de cercetare sunt echipate cu un iluminator dedicat, astfel încât o oglindă de iluminare nu este necesară.
Crește. Mărirea unui microscop este egală cu mărirea lentilei obiectiv înmulțită cu 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 (cea mai mică distanță posibilă între două puncte care sunt vizibile separat) este dată de
unde R este rezoluția în micrometri (10-6 m), . este lungimea de undă a luminii (creată de iluminator), µm, n este indicele de refracție al mediului dintre probă și obiectiv, a. - jumătate din unghiul de intrare al lentilei (unghiul dintre razele extreme 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 se poate observa că detaliile rezolvabile ale obiectului studiat sunt cu atât mai mici, cu cât NA mai mare și cu cât lungimea de undă este mai mică.
Diafragma numerică nu numai că determină rezoluția sistemului, ci caracterizează și raportul de deschidere al 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. 1000NA.
Lentile. Există trei tipuri principale de lentile care diferă în gradul de corectare a distorsiunilor optice - cromatice și aberații sferice. Aberațiile cromatice se datorează faptului că undele luminoase de diferite lungimi de undă sunt focalizate puncte diferite pe axa optică. Drept urmare, imaginea este colorată. Aberațiile sferice sunt cauzate de faptul că lumina care trece prin centrul lentilei și lumina care trece prin periferia sa sunt focalizate în diferite puncte ale axei. Drept urmare, imaginea este neclară.
Lentilele acromatice sunt în prezent cele mai comune. În ele, aberațiile cromatice sunt suprimate datorită utilizării elementelor de sticlă cu diferite dispersii, care asigură convergența razelor extreme ale spectrului vizibil - albastru și roșu - într-un singur focar. O ușoară colorare a imaginii rămâne și uneori apare ca benzi 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 într-o asemenea măsură încât colorarea din imagine este aproape complet eliminată.
Lentilele apocromatice sunt lentilele cu cea mai complexă corecție a culorii. Nu numai că au eliminat aproape complet aberațiile cromatice, dar au corectat și aberațiile sferice nu pentru una, ci pentru două culori. Creșterea apocromaților pentru de culoare albastră puțin mai mare decât pentru roșu și, prin urmare, necesită oculare speciale „compensatoare”.
Majoritatea lentilelor sunt „uscate”, adică. sunt proiectate să funcționeze în astfel de condiții când spațiul dintre obiectiv și eșantion 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, cu o îmbunătățire corespunzătoare a rezoluției.
Industria produce în prezent diferite feluri lentile speciale. Acestea includ obiective cu câmp plat pentru microfotografie, obiective fără stres (relaxate) pentru lucrul în lumină polarizată și obiective pentru examinarea specimenelor metalurgice opace iluminate de sus.
Condensatoare. Condensatorul formează un con de lumină îndreptat spre probă. De obicei, un microscop este prevăzut cu un iris pentru a potrivi deschiderea conului de lumină cu deschiderea obiectivului, ceea ce asigură rezoluția maximă și contrastul maxim al imaginii. (Contrastul în microscopie are același importanţă, ca și în tehnologia televiziunii.) Cel mai simplu condensator, destul de potrivit pentru majoritatea microscoapelor de uz general, este condensatorul Abbe cu două lentile. Obiectivele cu deschidere mai mare, în special obiectivele cu imersie în ulei, necesită condensatoare corectate mai complexe. Obiectivele de ulei cu deschidere maximă necesită un condensator special care să aibă contact cu ulei de imersie suprafata de jos lamă de sticlă pe care este plasată proba.
microscoape specializate. In conexiune cu cerințe diferiteștiința și tehnologia au dezvoltat microscoape de multe tipuri speciale.
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 o creștere mică (până la 100). Folosit în mod obișnuit pentru asamblarea componentelor electronice miniaturale, control tehnic, operații chirurgicale.
Microscopul polarizant este conceput 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 care formează imagini în loc de lentile. 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 - cu iluminare ultravioletă sau albastră a probei. Proba, absorbind această radiație, emite lumină de luminiscență vizibilă. Microscoapele de acest tip sunt folosite în biologie, precum și în medicină - pentru diagnostic (în special cancer).
Microscopul cu câmp întunecat face posibilă ocolirea dificultăților asociate cu faptul că materialele vii sunt transparente. Eșantionul din acesta este vizualizat sub o astfel de iluminare „oblică”, încât lumina directă nu poate pătrunde în obiectiv. Imaginea este formată din lumina difractată pe obiect și, ca urmare, obiectul arată foarte luminos fundal întunecat(cu un contrast foarte mare).
Microscopul cu contrast de fază este utilizat pentru a examina obiecte transparente, în special celule vii. Datorită dispozitivelor speciale, o parte din lumina care trece prin microscop este deplasată în fază cu jumătate de lungime de undă față de cealaltă parte, ceea ce este motivul contrastului din imagine.
Microscopul de interferență este dezvoltare ulterioară microscop cu contrast de fază. Două fascicule de lumină interferează în el, dintre care unul trece prin eșantion, iar celălalt este reflectat. Cu această metodă se obțin imagini colorate, care oferă informații foarte valoroase în studiul materialului viu. Vezi și MICROSCOP ELECTRONIC; INSTRUMENTE OPTICE; OPTICA.
Microscop
un instrument optic cu una sau mai multe lentile pentru obținerea de imagini mărite ale obiectelor care nu sunt vizibile cu ochiul liber. Microscoapele sunt simple și complexe. Un microscop simplu este un sistem de lentile. O simplă lupă poate fi considerată un simplu microscop - o lentilă plan-convexă. Un microscop compus (deseori denumit 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 probei. O imagine mărită, în care detaliile nu se pot distinge, oferă puține informații utile. Microscopul compus are o schemă în două etape. Un sistem de lentile, numit obiectiv, este adus aproape de specimen; 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 observatorului. 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 o 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, vă permite să le mutați în raport cu proba pentru focalizare. Lentila este situată la capătul inferior al tubului. De obicei, microscopul este echipat cu mai multe obiective de mărire diferită pe turelă, ceea ce vă permite să le setați în poziție de lucru pe axa optică. Operatorul, când examinează o probă, începe de obicei cu obiectivul cu cea mai mică mărire și cu cel mai larg câmp vizual, găsește detaliile de interes și apoi le examinează folosind un obiectiv cu mărire mare. Ocularul este montat la capătul unui suport retractabil (care vă permite să schimbați lungimea tubului atunci când este necesar). Întregul tub cu obiectivul și ocularul poate fi deplasat în sus și în jos pentru a aduce microscopul în focalizare clară. Proba este de obicei luată ca un strat sau secțiune transparent foarte subțire; se așează pe o placă de sticlă dreptunghiulară, numită lamă de sticlă, și acoperită deasupra cu o placă de sticlă mai subțire, mai mică, numită lamă. Exemplarul este adesea colorat cu substanțe chimice pentru a crește contrastul. Lama de sticlă este plasată pe scenă astfel încât proba să fie deasupra orificiului central al scenei. Scena este de obicei echipată cu un mecanism pentru o mișcare lină și precisă a probei în câmpul vizual. Sub stadiul obiectului se află suportul celui de-al treilea sistem de lentile - condensatorul, 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 montată într-o articulație universală, care aruncă 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 se va forma pe film. Multe microscoape de cercetare sunt echipate cu un iluminator dedicat, astfel încât o oglindă de iluminare nu este necesară. Crește. Mărirea unui microscop este egală cu mărirea lentilei obiectiv înmulțită cu mărirea ocularului. Pentru un microscop de cercetare tipic, mărirea ocularului este de 10, iar mărirea obiectivului 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. Creșterea măririi chiar și mai mult nu 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 (cea mai mică distanță posibilă între două puncte care sunt vizibile separat) este dată de unde R este rezoluția în micrometri (10-6 m), . este lungimea de undă a luminii (creată de iluminator), µm, n este indicele de refracție al mediului dintre probă și obiectiv, a. - jumătate din unghiul de intrare al lentilei (unghiul dintre razele extreme 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 se poate observa că detaliile rezolvabile ale obiectului studiat sunt cu atât mai mici, cu cât NA mai mare și cu cât lungimea de undă este mai mică. Diafragma numerică nu numai că determină rezoluția sistemului, ci caracterizează și raportul de deschidere al 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. 1000NA. Lentile. Există trei tipuri principale de lentile, care diferă în gradul de corectare a distorsiunilor optice - aberații cromatice și sferice. Aberațiile cromatice se datorează faptului că undele luminoase cu lungimi de undă diferite sunt focalizate în puncte diferite ale axei optice. Drept urmare, imaginea este colorată. Aberațiile sferice sunt cauzate de faptul că lumina care trece prin centrul lentilei și lumina care trece prin periferia sa sunt focalizate în diferite puncte ale axei. Drept urmare, imaginea este neclară. Lentilele acromatice sunt în prezent cele mai comune. În ele, aberațiile cromatice sunt suprimate datorită utilizării elementelor de sticlă cu diferite dispersii, care asigură convergența razelor extreme ale spectrului vizibil - albastru și roșu - într-un singur focar. O ușoară colorare a imaginii rămâne și uneori apare ca benzi 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 într-o asemenea măsură încât colorarea din imagine este aproape complet eliminată. Lentilele apocromatice sunt lentilele cu cea mai complexă corecție a culorii. Nu numai că au eliminat aproape complet aberațiile cromatice, dar au corectat și aberațiile sferice nu pentru una, ci pentru două culori. Mărirea apocromaților pentru albastru este oarecum mai mare decât pentru roșu și, prin urmare, pentru ele sunt necesare oculare speciale „compensatoare”. Majoritatea lentilelor sunt „uscate”, adică. sunt proiectate să funcționeze în astfel de condiții când spațiul dintre obiectiv și eșantion 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, cu o îmbunătățire corespunzătoare a rezoluției. În prezent, industria produce și diverse tipuri de lentile speciale. Acestea includ obiective cu câmp plat pentru microfotografie, obiective fără stres (relaxate) pentru lucrul în lumină polarizată și obiective pentru examinarea specimenelor metalurgice opace iluminate de sus. Condensatoare. Condensatorul formează un con de lumină îndreptat spre probă. De obicei, un microscop este prevăzut cu un iris pentru a potrivi deschiderea conului de lumină cu deschiderea obiectivului, ceea ce asigură rezoluția maximă și contrastul maxim al imaginii. (Contrastul este la fel de important în microscopie ca și în tehnologia televiziunii.) Cel mai simplu condensator și destul de potrivit pentru majoritatea microscoapelor de uz general este condensatorul Abbe cu două lentile. Obiectivele cu deschidere mai mare, în special obiectivele cu imersie în ulei, necesită condensatoare corectate mai complexe. Obiectivele de ulei cu deschidere maximă necesită un condensator special care are contact cu uleiul de imersie cu suprafața inferioară a lamei de sticlă pe care se sprijină proba. microscoape specializate. Datorită diferitelor cerințe ale științei și tehnologiei, au fost dezvoltate microscoape de multe tipuri speciale. 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 o creștere mică (până la 100). Folosit în mod obișnuit pentru asamblarea componentelor electronice miniaturale, control tehnic, operații chirurgicale. Microscopul polarizant este conceput 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 care formează imagini în loc de lentile. 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 - cu iluminare ultravioletă sau albastră a probei. Proba, absorbind această radiație, emite lumină de luminiscență vizibilă. Microscoapele de acest tip sunt folosite în biologie, precum și în medicină - pentru diagnostic (în special cancer). Microscopul cu câmp întunecat face posibilă ocolirea dificultăților asociate cu faptul că materialele vii sunt transparente. Eșantionul din acesta este vizualizat sub o astfel de iluminare „oblică”, încât lumina directă nu poate pătrunde în obiectiv. Imaginea este formată din lumina difractată de obiect și, ca urmare, obiectul apare foarte ușor pe un fundal întunecat (cu contrast foarte mare). Microscopul cu contrast de fază este utilizat pentru a examina obiecte transparente, în special celule vii. Datorită dispozitivelor speciale, o parte din lumina care trece prin microscop este deplasată în fază cu jumătate de lungime de undă față de cealaltă parte, ceea ce este motivul contrastului din imagine. Microscopul de interferență este o dezvoltare ulterioară a microscopului cu contrast de fază. Două fascicule de lumină interferează în el, dintre care unul trece prin eșantion, iar celălalt este reflectat. Cu această metodă se obțin imagini colorate, care oferă informații foarte valoroase în studiul materialului viu. Vezi și MICROSCOP ELECTRONIC; INSTRUMENTE OPTICE; OPTICA.
Termenul „microscop” are rădăcini grecești. Este format din două cuvinte, care în traducere înseamnă „mic” și „arata”. 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 despre cine a fost inventatorul microscopului în istorie. Potrivit unor surse, a fost proiectat în 1590 de tatăl și fiul lui Janssen, un maestru în fabricarea ochelarilor. Un alt candidat la titlul de inventator al microscopului este Galileo Galilei. În 1609, acești oameni de știință au prezentat la Accademia dei Lincei un dispozitiv cu lentile concave și convexe pentru vizionare publică.
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 lărgimea insuficientă a câmpului vizual. În plus, în comparație cu designul dispozitivelor moderne, ocularele Huygens au o poziție incomodă pentru ochi.
Anton van Leeuwenhoek (1632-1723), un producător de astfel de instrumente, a adus o contribuție deosebită la istoria microscopului. 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. A fost incomod să folosești astfel de dispozitive, dar nu au dublat defectele de imagine care erau prezente în microscoapele compuse. Inventatorii au reușit să corecteze acest neajuns abia după 150 de ani. Odată cu dezvoltarea opticii, calitatea imaginii în dispozitivele compozite s-a îmbunătățit.
Îmbunătățirea microscoapelor continuă și astăzi. Așadar, 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 microscopului
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 mod acceptat 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 de tip lumina. Selecția lor largă este disponibilă în magazinele de optică. Cu ajutorul unor astfel de dispozitive sunt rezolvate principalele sarcini de studiu a unui obiect. Toate celelalte tipuri de microscoape sunt clasificate ca fiind specializate. Ele sunt de obicei folosite în laborator.
Fiecare dintre tipurile de dispozitive de mai sus are propriile sale subspecii, care sunt utilizate într-o anumită zonă. În plus, astăzi există posibilitatea de a cumpăra un microscop școlar (sau educațional), care este un sistem nivel de intrare. Oferit consumatorilor și dispozitivelor profesionale.
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 cea mai mică distanță între obiectele observate atunci când acestea pot fi încă distinse. Pentru un ochi normal, această rezoluție este în intervalul 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 diverse tipuri de microscoape. De exemplu, dispozitivele de tip optic fac posibilă distingerea structurilor în care distanța dintre elemente este de cel puțin 0,20 μm.
Cum se face un microscop?
Aparatul cu care 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. Are și un tabel cu obiecte.
Tipurile moderne de microscoape sunt de obicei echipate cu un sistem de iluminare. Acesta este, în special, un condensator având o diafragmă iris. Un set obligatoriu de dispozitive de mărire sunt șuruburile micro și macro, care servesc la reglarea clarității. Proiectarea microscoapelor prevede, de asemenea, prezența unui sistem care controlează poziția condensatorului.
Microscoapele specializate, mai complexe, folosesc adesea altele sisteme suplimentareși dispozitive.
Lentile
Aș dori să încep descrierea microscopului cu o poveste despre una dintre părțile sale principale, adică din lentilă. Sunt un sistem optic complex care mărește dimensiunea obiectului în cauză în planul imaginii. Designul lentilelor include un întreg sistem de nu numai lentile individuale, ci și lentile lipite în două sau trei bucăți.
Complexitatea unui astfel de design optic-mecanic depinde de gama de sarcini care trebuie rezolvate de unul sau altul dispozitiv. De exemplu, în cel mai complex microscop, sunt furnizate până la paisprezece lentile.
Obiectivul este format din partea frontală și sistemele care o urmează. Care este baza pentru construirea unei imagini calitatea potrivită, 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, implementarea unor astfel de funcții este posibilă numai în combinație cu o lentilă frontală. Este de menționat că designul părții următoare 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 ochilor observatorului. Ocularele conțin două grupuri de lentile. Cel mai apropiat de ochiul cercetătorului se numește ochi, iar cel mai îndepărtat se numește 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 detalii atât de simple, razele de la soare sau lămpile erau îndreptate spre obiectul de studiu. În microscoapele moderne mai perfect. Este format dintr-un condensator și un colector.
Tabel cu subiecte
Preparatele microscopice care necesită studiu sunt plasate pe o suprafață plană. Acesta este tabelul cu subiecte. Tipuri diferite microscoapele pot avea această suprafață proiectată în așa fel încât obiectul de studiu să se transforme în observator pe orizontală, verticală sau la un anumit unghi.
Principiul de funcționare
În primul dispozitiv optic, sistemul de lentile a furnizat o imagine inversă a microobiectelor. Acest lucru a făcut posibil să se vadă structura materiei și cele mai mici detalii care urmau să fie studiate. 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 modern 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 crește. În plus, această informație ajunge în forma necesară observatorului din el
Subspecii de microscoape ușoare
Clasificarea modernă:
1. După clasa de complexitate pentru un microscop de cercetare, de lucru și școlar.
2. În funcție de domeniul de aplicare pentru chirurgie, biologice și tehnice.
3. După tipuri de microscopie pentru lumina reflectată și transmisă, contact de fază, dispozitive luminiscente și polarizante.
4. În direcția fluxului luminos spre inversat și direct.
Microscoape electronice
Cu timpul, dispozitivul conceput pentru a examina obiectele microscopice a devenit din ce în ce mai perfect. Au apărut astfel de tipuri de microscoape în care a fost folosit un principiu complet diferit de funcționare, independent de refracția luminii. In folosinta ultimele 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. De asemenea, dispozitive similare sunt folosite pentru a studia virușii.
Dispozitivul microscoapelor electronice
Care este baza lucrării cele mai noi aparate pentru a vedea obiecte 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 este capabilă să aibă 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?” În el, spre deosebire de un dispozitiv optic, nu există 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 circuitului, pentru un microscop electronic este similară cu schema unui dispozitiv de lumină. Singura diferență este că elementele optice sunt înlocuite cu altele electrice asemănătoare acestora.
O creștere a unui obiect în microscoapele electronice are loc datorită procesului de refracție a unui fascicul de lumină care trece prin obiectul studiat. La diferite unghiuri, razele intră în planul obiectivului, unde are loc prima mărire a probei. Apoi electronii trec drumul către lentila intermediară. În ea există o schimbare lină a creșterii dimensiunii obiectului. Imaginea finală a materialului studiat este dată de lentila de proiecție. Din ea, imaginea cade pe un ecran fluorescent.
Tipuri de microscoape electronice
Speciile moderne includ:
1. TEM sau microscop electronic cu transmisie.În această configurație, o imagine a unui obiect foarte subțire, de până la 0,1 µm grosime, este formată prin interacțiunea unui fascicul de electroni cu substanța studiată și mărirea lui ulterioară cu lentile magnetice situate în obiectiv.
2. SEM sau microscop electronic cu scanare. Un astfel de dispozitiv face posibilă obținerea unei imagini a suprafeței unui obiect cu o rezoluție mare de ordinul mai multor nanometri. Folosind metode suplimentare un astfel de microscop oferă informații care ajută la determinarea compoziție chimică straturi de suprafață.
3. Microscop electronic cu scanare de tunel sau STM. Folosind acest dispozitiv se măsoară relieful suprafețelor conductoare cu rezoluție spațială mare. În procesul de lucru cu STM, un ac metalic ascuțit este adus la obiectul studiat. În același timp, se menține o distanță de doar câțiva angstromi. Apoi, acului i se aplică un potențial mic, datorită căruia ia naștere un curent de tunel. În acest caz, observatorul primește o imagine tridimensională a obiectului studiat.
Microscoape Leeuwenhoek
În 2002, a apărut America firma noua angajat 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 sunt situate în SUA, în orașul 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 sugera opțiunea necesară. Gama de echipamente optice a companiei include dispozitive digitale și biologice pentru mărirea obiectului studiat. În plus, cumpărătorului i se oferă și modele de designer, executate într-o varietate de culori.
Microscopul Levenhuk are extinse funcţionalitate. De exemplu, un dispozitiv de antrenament de nivel de bază poate fi conectat la un computer și este, de asemenea, capabil să capteze videoclipuri ale cercetărilor în curs. Levenhuk D2L este echipat cu această funcționalitate.
Compania oferă microscoape biologice diferite niveluri. Aceasta și multe altele modele simple, și noutăți care se vor potrivi profesioniștilor.
Un microscop este un instrument optic care vă permite să faceți imagini mărite. obiecte mici sau părțile lor care nu pot fi văzute cu ochiul liber.
Literal, cuvântul „microscop” înseamnă „a observa ceva mic” (din grecescul „mic” și „privi”).
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, toate obiectele a căror dimensiune este mai mică decât această valoare, ochiul nostru nu mai este capabil să distingă. Nu putem vedea celulele plantelor și animalelor, 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, iluminator și mecanic. Partea optică este reprezentată de oculare și lentile, partea de iluminare este sursă de lumină, un condensator și o diafragmă. Se obișnuiește să se facă referire la partea mecanică a tuturor celorlalte elemente: un trepied, un dispozitiv rotativ, o masă de obiecte, un sistem de focalizare și multe altele. Toate împreună și vă permit să efectuați cercetări despre microlume.
Ce este o „apertura de microscop”: să vorbim despre sistemul de iluminare
Pentru observații ale microlumii iluminare buna 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 argumentele sale pro și contra. Iluminarea de fundal poate fi de sus, de jos sau combinată. Locația sa afectează ce lame pot fi examinate la microscop (transparente, translucide sau opace).
Sub masa de subiecte, pe care este plasată proba pentru cercetare, există o diafragmă de microscop. Poate fi disc sau iris. Diafragma este concepută pentru a regla intensitatea luminii: cu ajutorul ei, puteți regla grosimea fasciculului de lumină care vine de la iluminator. Diafragma discului este o placă mică cu găuri de diferite diametre. Este de obicei instalat pe microscoape de amatori. Diafragma irisului este formată din multe petale, cu care puteți schimba ușor diametrul găurii de transmitere a luminii. Este mai frecvent la microscoapele profesionale.
Partea optică: oculare și obiective
Obiectivele și ocularele sunt cele mai populare piese de schimb pentru 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 este mai clară și mai detaliată. Dar cel mai înalt nivel calitatea optică este necesară doar la microscoapele profesionale. Pentru cercetarea amatorilor, optica standard din sticlă este suficientă, oferind o creștere de până la 500-1000 de ori. Dar vă recomandăm să evitați lentilele din plastic - calitatea imaginii în astfel de microscoape este de obicei frustrantă.
Elemente mecanice
Orice microscop conține elemente care permit cercetătorului să controleze focalizarea, să ajusteze poziția probei de testat și să ajusteze distanța de lucru a dispozitivului optic. Toate acestea fac parte din mecanica unui microscop: mecanisme coaxiale de focalizare, suport de pregătire și pregătire, butoane de reglare a clarității, scenă și multe altele.
Istoria microscopului
Când a apărut primul microscop nu se știe exact. 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 din acele vremuri erau lustruite manual, aveau diverse defecte: zgârieturi, lovituri. Defectele lentilelor au fost căutate folosind o altă lentilă - o lupă. S-a dovedit că dacă luați în considerare un obiect cu ajutorul a două lentile, atunci 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 acționa ca un obiectiv, iar la celălalt - o lentilă de ocular. Dar spre deosebire de ochean Dispozitivul lui Jansen nu a apropiat obiectele, ci le-a mărit.
În 1609 italianul savantul Galileo Galileo a dezvoltat un microscop compus cu lentile convexe și concave. L-a numit „occhiolino” - un 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 multumite de cele primitive. Așadar, 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 30x.
În 1674, naturalistul olandez Anthony van Leeuwenhoek a creat cel mai simplu microscop, 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 foarte convenabil, Leeuwenhoek a reușit să facă descoperiri importante cu ajutorul microscoapelor sale.
În acele zile, se știa puțin despre structura organelor umane. Cu ajutorul lentilelor sale, Leeuwenhoek a descoperit că sângele este format din multe particule minuscule - eritrocite și muşchi- din cele mai fine fibre. În soluții, a văzut cele mai mici creaturi 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, peste 25 de microscoape au fost realizate de oamenii de știință. 9 dintre ei au supraviețuit până astăzi. Ei sunt capabili să mărească imaginea de 275 de ori.
Microscopul lui Leeuwenhoek a fost primul microscop adus în Rusia la direcția lui Petru cel Mare.
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. El a creat producția de sticlă pentru lentile, a inventat dispozitive pentru șlefuirea acestora.
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 fără echivoc la întrebarea „Cine a inventat microscopul?” Cei mai buni oameni de știință și inventatori din diferite epoci au contribuit la dezvoltarea științei microscopice.
