Мир под микроскопом

Реферат

Оптический прибор с одной или несколькими линзами для получения увеличенных изображений объектов, не видимых невооруженным глазом. Микроскопы бывают простые и сложные. Простой микроскоп — это одна система линз. Простым микроскопом можно считать обычную лупу — плосковыпуклую линзу. Сложный микроскоп (который часто называют просто микроскопом) представляет собой комбинацию двух простых. Сложный микроскоп дает большее увеличение, чем простой, и обладает большей разрешающей способностью. Разрешающая способность — это возможность различения деталей образца. Увеличенное изображение, на котором неразличимы подробности, дает мало полезной информации. Сложный микроскоп имеет двухступенчатую схему. Одна система линз, называемая объективом, подводится близко к образцу; она создает увеличенное и разрешенное изображение объекта. Изображение далее увеличивается другой системой линз, называемой окуляром и помещающейся ближе к глазу наблюдателя. Эти две системы линз расположены на противоположных концах тубуса.

Мир под микроскопом 1

ТИПИЧНЫЙ МИКРОСКОП с одним окуляром и двумя сменными объективами на револьверной головке. Увеличение в пределах от 100 до 1000. 1 — штативная подставка; 2 — шарнир для наклона; 3 — тубусодержатель; 4 — ручка микрометренной регулировки; 5 — ручка грубой регулировки; 6 — окуляр; 7 — держатель окуляра; 8 — тубус; 9 — револьверная головка; 10 — объективы; 11 — предметный столик; 12 — конденсор; 13 — нижний держатель; 14 — зеркало

2. История создания микроскопа

Невозможно точно определить, кто изобрёл микроскоп. Считается, что голландский мастер очков Ханс Янсен и его сын Захарий Янсен <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AF%D0%BD%D1%81%D0%B5%D0%BD,_%D0%97%D0%B0%D1%85%D0%B0%D1%80%D0%B8%D0%B9> изобрели первый микроскоп в 1590 <https://ru.wikipedia.org/wiki/1590>, но это было заявление самого Захария Янсена в середине XVII века <https://ru.wikipedia.org/wiki/XVII_%D0%B2%D0%B5%D0%BA>. Дата, конечно, не точна, так как оказалось, что Захарий родился около 1590 <https://ru.wikipedia.org/wiki/1590> г.

Считается, что следующее существенное усовершенствование микроскопа англичанин Р. Гук сделал спустя 75 лет. При этом совершенно упускается из виду вклад, внесенный в развитие микроскопии знаменитым итальянцем Галилео Галилеем… Когда в 1609 году распространились слухи, что в Голландии появилось удивительное устройство, Галилей начал размышлять о нем. Всего день понадобился ученому, чтобы понять существо дела и соорудить образец собственной конструкции. Новая область исследований увлекла Галилея, и в 1612 году, экспериментируя с линзами, он самостоятельно, независимо от Янсена, изобрел микроскоп <#»805385.files/image002.gif»><=»»>

4 стр., 1949 слов

Построение изображения в линзах

... практических задач, где эти условия не выполняются, изображение , даваемое тонкой линзой , довольно не совершенно. Поэтому в большинстве случаев прибегают к построению более сложных оптических систем , имеющих большое ... только совместно с человеческими глазами и не образуют изображений на экране. К ним относится лупа, микроскоп и различные приборы системы телескопов. Такие приборы называются ...

— где R — разрешение в микрометрах (10-6 м), l — длина волны света (создаваемого осветителем), мкм, n — показатель преломления среды между образцом и объективом, а a — половина входного угла объектива (угла между крайними лучами конического светового пучка, входящего в объектив).

Величину Аббе назвал числовой апертурой (она обозначается символом NA).

Из приведенной формулы видно, что разрешаемые детали исследуемого объекта тем меньше, чем больше NA и чем меньше длина волны. Числовая апертура не только определяет разрешающую способность системы, но и характеризует светосилу объектива: интенсивность света, приходящаяся на единицу площади изображения, приблизительно равна квадрату NA. Для хорошего объектива величина NA составляет примерно 0,95. Микроскоп обычно рассчитывают так, чтобы его полное увеличение составляло ок. 1000 NA.

5. Объективы

Существуют три основных типа объективов, различающихся степенью исправления оптических искажений — хроматических и сферических аберраций. Хроматические аберрации связаны с тем, что световые волны с разной длиной волны фокусируются в разных точках на оптической оси. В результате изображение оказывается окрашенным. Сферические аберрации обусловлены тем, что свет, проходящий через центр объектива, и свет, идущий через его периферийную часть, фокусируется в разных точках на оси. В результате изображение оказывается нечетким. Ахроматические объективы в настоящее время являются наиболее распространенными. В них хроматические аберрации подавляются благодаря применению стеклянных элементов с разной дисперсией, обеспечивающих схождение крайних лучей видимого спектра — синих и красных — в одном фокусе. Небольшая окрашенность изображения остается и проявляется иногда в виде слабых зеленых полос вокруг объекта. Сферическая аберрация может быть скорректирована только для одного цвета. Во флюоритовых объективах используются добавки к стеклу, улучшающие цветовую коррекцию до такой степени, что окрашенность изображения почти полностью устраняется. Апохроматические объективы — это объективы с самой сложной цветовой коррекцией. В них не только почти полностью устранены хроматические аберрации, но и коррекция сферических аберраций выполнена не для одного, а для двух цветов. Увеличение апохроматов для синего цвета несколько больше, чем для красного, и поэтому для них нужны специальные «компенсирующие» окуляры. Большинство объективов являются «сухими», т.е. они рассчитаны на работу в таких условиях, когда промежуток между объективом и образцом заполнен воздухом; величина NA для таких объективов не превышает 0,95. Если между объективом и образцом ввести жидкость (масло или, что бывает реже, воду), то получится «иммерсионный» объектив с величиной NA, достигающей 1,4, и с соответствующим улучшением разрешения.

8 стр., 3767 слов

Растровый электронный микроскоп

... воспроизведения рельефа образца — характерную особенность всех современных РЭМ[6] . В 1960 году Томас Эверхарт и Ричард Торнли, изобретя новый детектор («детектор Эверхарта-Торнли»), ускорили развитие растрового электронного микроскопа. Этот ...

В настоящее время промышленность выпускает и различного рода специальные объективы. К ним относятся объективы с плоским полем для микрофотографирования, объективы без внутренних напряжений (релаксированные) для работы в поляризованном свете и объективы для исследования непрозрачных металлургических образцов, освещаемых сверху.

6. Конденсоры

Конденсор формирует световой конус, направляемый на образец. Обычно в микроскопе предусматривается ирисовая диафрагма для согласования апертуры светового конуса с апертурой объектива, чем обеспечиваются максимальное разрешение и максимальный контраст изображения. (Контраст в микроскопии имеет столь же важное значение, как и в телевизионной технике.) Самый простой конденсор, вполне подходящий для большинства микроскопов общего назначения, — это двухлинзовый конденсор Аббе. Для объективов с большей апертурой, особенно иммерсионных масляных, нужны более сложные конденсоры с коррекцией. Масляные объективы с максимальной апертурой требуют специального конденсора, имеющего иммерсионный масляный контакт с нижней поверхностью предметного стекла, на котором лежит образец.

7. Специализированные микроскопы

В связи с различными требованиями науки и техники были разработаны микроскопы многих специальных видов. Стереоскопический бинокулярный микроскоп, предназначенный для получения трехмерного изображения объекта, состоит из двух отдельных микроскопических систем. Прибор рассчитан на небольшое увеличение (до 100).

Обычно применяется для сборки миниатюрных электронных компонентов, технического контроля, хирургических операций. Поляризационный микроскоп предназначен для исследования взаимодействия образцов с поляризованным светом. Поляризованный свет нередко позволяет выявлять структуру объектов, лежащую за пределами обычного оптического разрешения. Отражательный микроскоп снабжен вместо линз зеркалами, формирующими изображение. Поскольку изготовить зеркальный объектив затруднительно, полностью отражательных микроскопов очень мало, и зеркала в настоящее время применяются в основном лишь в приставках, например, для микрохирургии отдельных клеток. Люминесцентный микроскоп — с освещением образца ультрафиолетовым или синим светом. Образец, поглощая это излучение, испускает видимый свет люминесценции. Микроскопы такого типа применяются в биологии, а также в медицине — для диагностики (особенно рака).

Темнопольный микроскоп позволяет обойти трудности, связанные с тем, что живые материалы прозрачны. Образец в нем рассматривается при столь «косом» освещении, что прямой свет не может попасть в объектив. Изображение формируется светом, дифрагированным на объекте, и в результате объект выглядит очень светлым на темном фоне (с очень большим контрастом).

Фазово-контрастный микроскоп применяется для исследования прозрачных объектов, особенно живых клеток. Благодаря специальным устройствам часть света, проходящего через микроскоп, оказывается сдвинутой по фазе на половину длины волны относительно другой части, чем и обусловлен контраст на изображении.

Интерференционный микроскоп — это дальнейшее развитие фазово-контрастного микроскопа. В нем интерферируют два световых луча, один из которых проходит сквозь образец, а другой отражается. При таком методе получаются окрашенные изображения, дающие очень ценную информацию при исследовании живого материала.

12 стр., 5510 слов

Особенности использования цифрового микроскопа на х биологии

... качество изображения, а также определяет высоту объектива и длину тубуса микроскопа. Классификация объективов Классификация объективов значительно сложнее классификации микроскопов. Объективы разделяются по принципу расчетного качества ... и плесневый гриб мукор. Глава 1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ УВЕЛИЧИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ НА УРОКАХ БИОЛОГИИ Лупа — самый простой увеличительный прибор. Главная его часть — ...

8. Виды микроскопов

1 Моно- бино- тринокулярные микроскопы

Изображение, сформированное объективом, может быть непосредственно подано в окуляр или разделено на несколько идентичных изображений. Микроскопы без деления называются монокулярными, в них смотрят одним глазом. Удобство наблюдения двумя глазами предопределило широкое распространение бинокулярных микроскопов с двумя идентичными окулярами. Кроме того, микроскоп может оснащаться фотоаппаратурой, которая может монтироваться либо вместо штатных окуляров либо в отдельный оптический порт. Такие микроскопы именуются тринокулярными.

Некоторые микроскопы позволяют освещать объект через объектив микроскопа. В этом случае используется специальный объектив, выполняющий также функции конденсера света. В оптическом тракте микроскопа устанавливается полупрозрачное зеркало и порт источника света. Чаще всего такой механизм освещения используется при люминесцентной микроскопии в ультрафиолетовых лучах.

Оптическая схема современного стереомикроскопа: A — объектив; B поворачивающиеся объективы; C — регулятор увеличения; D — внутренний объектив; E — призма; F — оборачивающая система линз; G — окулярная сетка; H — окуляр

Стереомикроскопы предназначены для тонких работ под микроскопом, например в часовом деле, микроэлектронике, микромоделизме, нейрохирургии и т. п. Для таких работ нужно правильно оценивать положение наблюдаемых объектов под микроскопом в трех координатах, для чего требуется стереовидение, большая глубина резкости (глубина зрения) и значительное пространство под объективом для работы. Стереомикроскопы имеют невысокое увеличение (несколько единиц или десятков), большое рабочее расстояние объектива (расстояние от оптики до точки наблюдения, обычно несколько сантиметров), в них нет регулируемых столиков и встроенных систем освещения. Для удобства работы стереомикроскоп не «переворачивает» изображение. Объектив стереомикроскопа чаще всего несменный.

8.3 Металлографические микроскопы

Специфика металлографического исследования заключается в необходимости наблюдать структуру поверхности непрозрачных тел. Поэтому микроскоп построен по схеме отражённого света, где имеется специальный осветитель, установленный со стороны объектива. Система призм и зеркал направляет свет на объект, далее свет отражается от непрозрачного объекта и направляется обратно в объектив.

Современные прямые металлургические микроскопы характеризуются большим расстоянием между поверхностью столика и объективами и большим вертикальным ходом столика, что позволяет работать с крупными образцами. Максимальное расстояние может достигать десятки сантиметров[7] <https://ru.wikipedia.org/wiki/%CE%EF%F2%E8%F7%E5%F1%EA%E8%E9_%EC%E8%EA%F0%EE%F1%EA%EE%EF>. Но обычно в материаловедении используются инвертированные микроскопы, как не имеющие ограничения на размер образца (только на вес) и не требующие параллельности опорной и рабочей граней образца (в этом случае они совпадают).

8.4 Поляризационные микроскопы

При отражении света от объектов его поляризация <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D0%BB%D1%8F%D1%80%D0%B8%D0%B7%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F_%D0%B2%D0%BE%D0%BB%D0%BD> может изменяться. Чтобы визуально выявить такие объекты, их освещают поляризованным светом, полученным после специального поляризационного фильтра <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D0%BB%D1%8F%D1%80%D0%B8%D0%B7%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80>. Отразившись, свет проходит через оптический тракт поляризационного микроскопа, в котором установлен второй поляризационный фильтр. Таким образом, через эту пару фильтров пройдет только тот свет, который соответствующим образом изменит свою поляризацию при отражении от наблюдаемого препарата. Остальные участки препарата окажутся затемнены.

2 стр., 955 слов

Роль операционного микроскопа в эндодонтической практике

... имеет массу других преимуществ, но об этом ниже. Операционный микроскоп в Вашей практике: Впервые в стоматологии операционный микроскоп применил Гарри Карр, его слова «Вылечить можно только ... матрицы камеры. Часто дополнительно применяют кольцевую вспышку на объективе микроскопа. Порядок фотодокументации типичного клинического случая в эндодонтии: 1) Предоперационная рентгенограмма 2) Фото зуба до ...


8.5 Люминесцентные микроскопы

Некоторые вещества обладают люминесцентными свойствами <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D1%8E%D0%BC%D0%B8%D0%BD%D0%B5%D1%81%D1%86%D0%B5%D0%BD%D1%86%D0%B8%D1%8F>, то есть способны светиться в видимом спектре при облучении ультрафиолетом <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D0%BB%D1%8C%D1%82%D1%80%D0%B0%D1%84%D0%B8%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D1%82>. Люминесцентные микроскопы — это микроскопы, снабженные ультрафиолетовым осветителем для наблюдения свечения таких препаратов. Поскольку свечение возникает со стороны ультрафиолетового освещения, то максимально эффективна будет подсветка ультрафиолетом со стороны наблюдателя, то есть прямо через объектив микроскопа. Люминесцентные микроскопы содержат ультрафиолетовый источник и специальную оптическую схему для подсветки через объектив. Кроме того, они снабжаются специальными объективами, пропускающими ультрафиолет и не имеющими собственной паразитной люминесценции в ультрафиолете. Такие объективы маркируются FLUOR или аналогично. Люминесцентные микроскопы применяются для проведения иммунохимических, иммунологических, иммуноморфологических и иммуногенетических исследований.

6 Измерительные микроскопы

Измерительные микроскопы <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D0%BD%D0%B8%D0%B2%D0%B5%D1%80%D1%81%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B8%D0%B7%D0%BC%D0%B5%D1%80%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%BC%D0%B8%D0%BA%D1%80%D0%BE%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%BF> служат для точного измерения угловых и линейных размеров наблюдаемых объектов. Для оценки размеров в оптическом тракте микроскопа имеется образцовый рисунок (штриховка или другие знаки) с известным проецируемым размером. Используются в лабораторной.

8.7 Биологические <#»805385.files/image004.gif»> <https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Microscope-letters.svg?uselang=ru> оптического микроскопа: A — окуляр; B — объектив; C — объект; D — конденсор; E — предметный столик; F — зеркало

Оптическая система микроскопа состоит из основных элементов — объектива и окуляра. Они закреплены в подвижном тубусе, расположенном на металлическом основании, на котором имеется предметный столик. Увеличение <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D0%B2%D0%B5%D0%BB%D0%B8%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5> оптического микроскопа без дополнительных линз между объективом и окуляром равно произведению их увеличений. В современном микроскопе всегда есть осветительная система (в частности, конденсор с ирисовой диафрагмой), макро и микровинты для настройки резкости, система управления положением конденсора. В зависимости от назначения, в специализированных микроскопах могут быть использованы дополнительные устройства и системы.

4 стр., 1667 слов

Устройство микроскопов

... прямое, мнимое, увеличенное изображение наблюдаемого объекта, построенное объективом. Для определения общего увеличения микроскопа следует умножить увеличение объектива на увеличение окуляра. Осветительное устройство состоит из ... им зрительную трубу, стал использовать ее как своеобразный микроскоп (1609—1610), изменяя расстояние между объективом и окуляром. Позднее, в 1624 г., добившись изготовления ...

11. Объективы

Объектив микроскопа представляет собой сложную оптическую систему, образующую увеличенное изображение объекта, и является основной и наиболее ответственной частью микроскопа. Объектив создает изображение, которое рассматривается через окуляр. Поскольку окуляры могут давать существенное увеличение, то и оптические искажения, вносимые объективом также будут увеличены окуляром. Это накладывает на качество объектива значительно большие требования чем на окуляр.

Объективы биологических микроскопов и других микроскопов (кроме стереоскопических) в значительной степени унифицированы и взаимозаменяемы. На взаимозаменяемость в первую очередь влияют механические (присоединительные) параметры объектива.

11.1 Механические параметры объектива

Присоединительная резьба объективов стандартизована в 1858 году Royal Microscopical Society (RMS, ISO 8038, ГОСТ 3469).

Сегодня эта резьба используется практически во всех микроскопах кроме стереомикроскопов или специальных. Диаметр резьбы 4/5″ (~20 мм), шаг 1/36″. Помимо резьбы на взаимозаменяемость объективов влияет парфокальное расстояние — расстояние между препаратом и посадочным местом объектива в микроскопе. Большинство современных микроскопов рассчитаны на объективы с парфокальным расстоянием 45 мм. Ранее широко применялись объективы на 33 мм. В связи с ростом сложности оптической схемы появляются крупногабаритные объективы с большим парфокальным расстоянием (например, 60 мм и 95 мм).

Свободное расстояние от объектива до изучаемого объекта называется рабочим расстоянием объектива. Обычно это расстояние тем меньше чем больше увеличение объектива. Рабочее расстояние объектива плюс длина объектива равны парфокальному расстоянию объектива.

11.2 Оптические параметры объектива

Объектив микроскопа характеризуется номинальным увеличением (как правило из ряда 2,5; 3,2; 4; 5; 10; 20; 40; 63; 100; 120).

Кроме того:

Через дробь от увеличения указывается числовая апертура — характеристика разрешающей способности объектива. Предельная разрешающая способность объектива в мкм  механические параметры объектива 1 , где λ — длина волны света, мкм; А — числовая апертура. Лучшие объективы имеют апертуру 1,4 и разрешение 0,12 мкм. Оценочно считают что максимальное разумное увеличение микроскопа при наблюдении глазом ограничено величиной апертуры умноженной на 1000. С другой стороны, чем больше апертура тем меньше глубина резкости (глубина зрения).

Иногда объектив снабжается регулируемой диафрагмой, изменяющей числовую апертуру (такие объективы маркируются I, Iris).

Тип коррекции на длину тубуса микроскопа. Практически всегда это 160 или бесконечность (∞).

Как правило объективы с коррекцией на бесконечность качественнее и дороже. Объективы с коррекцией на бесконечность могут применяться самостоятельно (без окуляра), что используют в безлинзовых адаптерах к фотоаппаратуре. Объективы с конечной и бесконечной коррекцией не взаимозаменяемы, оптический тракт микроскопа различается.

4 стр., 1515 слов

(Сборка объективов насыпной конструкции. Расчет автоколлимационных точек)

... оптической осью системы. В зависимости от точности центрирования линз различают следующие основные типы объективов. 1. Объективы «насыпной» конструкции, в которых линзы в оправах при сборке центрируют ... изображения); надежную и длительную работу объектива в реальных условиях эксплуатации; выпуск необходимого количества объективов в установленные сроки. Процесс сборки объектива имеет два этапа: ...

Для биологических микроскопов указывают наличие коррекции на толщину покровного стекла препарата в мм. Практически всегда это 0,17 или коррекция отсутствует (0 или -).

Иногда встречаются объективы для инвертированных микроскопов (т.е. для микроскопов в которых наблюдение ведется снизу, через предметное стекло, чашку петри, стекло колбы и т.д.) с компенсацией на 1,2.

Кроме того указывается буквенное обозначение коррекции искажений:

Неравномерности фокусировки по полю зрения (кривизна поля зрения).

Скорректированные объективы с плоским полем зрения обозначаются приставкой план- к обозначению цветовой коррекции, например планахромат или планапохромат. Объектив с такой коррекцией содержит надписи План, Plan, Pl или созвучные. Объективы с неполной коррекцией могут обозначаться как Semi plan или собственным обозначением производителя. бликов от боковой подсветки на оптике.

Буквенные обозначения особенностей применения объектива:

  • Для улучшения светосилы и числовой апертуры пространство между линзой объектива и объектом наблюдения заполняют прозрачной жидкостью с требуемым коэффициентом преломления. Такие объективы называют иммерсионными <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D0%BC%D0%BC%D0%B5%D1%80%D1%81%D0%B8%D1%8F_(%D0%BC%D0%B8%D0%BA%D1%80%D0%BE%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%BF%D0%B8%D1%8F)>. Обычно это делается для объективов с увеличением 40 и выше. Если объектив рассчитан на использование определенной жидкости то эксплуатировать его без нее или с другими жидкостями нельзя. В качестве жидкости чаще всего используют специальное синтетическое масло (объектив маркируется Oil), реже вода (W) или глицерин (Gli).

Объективы для люминесцентных исследований выполняют из материалов с минимальной собственной люминесценцией и хорошим пропусканием ультрафиолета, так как зачастую подсветка ультрафиолетом ведется со стороны объектива (в т.н. люминесцентных микроскопах).

При этом объектив выполняет функции конденсора. Объективы для люминесцентных исследований маркируют FLUOR.

12. Окуляры

Окуля́р — обращённая к глазу часть микроскопа, предназначаемая для рассматривания с некоторым увеличением оптического изображения, даваемого объективом <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%B1%D1%8A%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%B8%D0%B2> микроскопа. Типовые увеличения окуляров для микроскопов от 5 до 25 единиц. Так же как и объективы, окуляры различаются по качеству, то есть величине оптических искажений, вносимых окуляром. Однако вклад искажений объектива обычно превалирует в сбалансированном микроскопе благодаря тому что искажения объектива дополнительно увеличиваются окуляром, а искажения самого окуляра — нет. Поэтому окуляры обычно характеризуются другими параметрами, в первую очередь удобством оператора. Как правило под этим удобством понимают ширину поля зрения и вынос зрачка.

12.1 Вынос зрачка

Вынос зрачка — расстояние от окуляра до глаза. Как правило лежит в диапазоне 5.20 мм. Если оператор носит очки то пользоваться окуляром с выносом 5 мм фактически невозможно. Наиболее комфортным считается расстояние 10.20 мм: с очками побольше без очков меньше. Излишне большой вынос зрачка также неудобен.

12.2 Поле зрения

5 стр., 2376 слов

Фотографический объектив и его характеристики

... объективы называются просветлёнными. Основными параметрами (характеристиками) объектива являются: фокусное расстояние, угловое поле изображения, относительное отверстие и раз­решающая сила. Фокусное расстояние ( f ') определяет размер даваемого объективом изображения, т. е. его ... не показан), фотограф добивается такого положения, когда два. изображения, видимые в поле зрения, совмес­тятся в одн

Поле зрения окуляра — угловой размер изображения, видимого через окуляр. Считается что широкое поле зрения (большой угловой размер изображения) удобнее для работы чем узкое. Широкопольные окуляры зачастую обозначаются буквой W и визуально отличаются большой площадью линзы.

13. Система освещения препарата

В первых микроскопах исследователи вынуждены были пользоваться естественными источниками света. Для улучшения освещённости стали использовать зеркало, а затем — и вогнутое зеркало, с помощью которого на препарат направляли лучи солнца или лампы. В современных микроскопах освещение электрическое. Освещение регулируют с помощью конденсора.

13.1 Конденсор

Конденсор (от лат. <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%BD%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D1%8F%D0%B7%D1%8B%D0%BA> condense — сгущаю, уплотняю), короткофокусная линза или система линз, используемая в оптическом приборе для освещения рассматриваемого или проецируемого предмета. Конденсор собирает и направляет на предмет лучи от источника света, в том числе и такие, которые в его отсутствие проходят мимо предмета; в результате такого «сгущения» светового потока резко возрастает освещённость предмета. Конденсоры применяются в микроскопах, в спектральных приборах, в проекционных аппаратах различных типов (например, диаскопах, эпидиаскопах, фотографических увеличителях и т. д.).

Конструкция конденсора тем сложнее, чем больше его апертура <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BF%D0%B5%D1%80%D1%82%D1%83%D1%80%D0%B0_(%D0%BE%D0%BF%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0)>. При числовых апертурах до 0,1 применяют простые линзы; при апертурах 0,2-0,3- двухлинзовые конденсоры, выше 0,7-трёхлинзовые. Наиболее распространён конденсор из двух одинаковых плосковыпуклых линз, которые обращены друг к другу сферическими поверхностями для уменьшения сферической аберрации. Иногда поверхности линз конденсора имеют более сложную форму — параболоидальную, эллипсоидальную и т. д. Разрешающая способность микроскопа повышается с увеличением апертуры его конденсора, поэтому конденсоры микроскопов — обычно сложные двух или трёхлинзовые системы. В микроскопах и кинопроекционных аппаратах широко применяют также зеркальные и зеркально-линзовые конденсоры, апертура которых может быть очень велика — угол 2u раствора собираемого пучка лучей достигает 240°. Часто наличие в конденсорах нескольких линз вызвано не только стремлением увеличить его апертуру, но и необходимостью однородного освещения предмета при неоднородной структуре источника света.

13.2 Конденсор тёмного поля

Конденсоры темного поля применяются в темнопольной оптической микроскопии <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BC%D0%BD%D0%BE%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BE%D0%BF%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D0%BC%D0%B8%D0%BA%D1%80%D0%BE%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%BF%D0%B8%D1%8F>. Лучи света направляются конденсором таким образом, что они не попадают напрямую во входное отверстие объектива. Изображение формируется светом, рассеивающимся на оптических неоднородностях образца. В ряде случаев метод позволяет исследовать структуру прозрачных объектов без их окрашивания. Разработан ряд конструкций конденсоров темного поля, имеющих линзовую или зеркально-линзовую оптическую схему.

5 стр., 2029 слов

Скорость света и методы ее определения

... одной среды в другую. Для этого необходимо было разработать методы измерения скорости света земных источников. Первые попытки таких экспериментов были предприняты в начале XIX века. ... назвал это явление аберрацией света и объяснил его конечностью скорости света. За то короткое время, в течение которого свет, упавший на объектив телескопа, распространяется от объектива до окуляра, окуляр в ...

14 Методы контрастирования изображения

Многие объекты плохо различимы на фоне окружения из-за своих оптических свойств. Поэтому микроскопы оснащаются разнообразными инструментами, облегчающими выделение объекта на фоне среды. Чаще всего это разнообразные методы освещения объекта:

  • в проходящем свете («светлопольная микроскопия <https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%A1%D0%B2%D0%B5%D1%82%D0%BB%D0%BE%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BC%D0%B8%D0%BA%D1%80%D0%BE%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%BF%D0%B8%D1%8F&action=edit&redlink=1>»);
  • в отраженном или рассеянном объектом свете («темнопольная микроскопия <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BC%D0%BD%D0%BE%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BC%D0%B8%D0%BA%D1%80%D0%BE%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%BF%D0%B8%D1%8F>»);
  • видимая люминесценция объекта в ультрафиолетовом свете («люминесцентная микроскопия <https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%9B%D1%8E%D0%BC%D0%B8%D0%BD%D0%B5%D1%81%D1%86%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BC%D0%B8%D0%BA%D1%80%D0%BE%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%BF%D0%B8%D1%8F&action=edit&redlink=1>»);
  • в поляризованном свете (визуализируется изменение поляризации света при взаимодействии с объектом);
  • в цветном («хроматическом») свете;

15. Предметный столик

Предметный столик выполняет роль поверхности, на которой размещают микроскопический препарат. В разных конструкциях микроскопов столик может обеспечить координатное движение препарата в поле зрения объектива, по вертикали и горизонтали, или поворот препарата на заданный угол.

16. Предметные и покровные стёкла

Первые наблюдения в микроскоп производились непосредственно над каким-либо объектом (птичье перо, снежинки, кристаллы и т. п.).

Для удобства наблюдения в проходящем свете, препарат стали размещать на стеклянной пластинке (предметное стекло).

Позже препарат стали закреплять тонким покровным стеклом, что позволило создавать коллекции образцов, например, гистологические коллекции. Для исследования методом висячей капли используются предметные стекла с лункой — камеры Ранвье <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B0%D0%BC%D0%B5%D1%80%D0%B0_%D0%A0%D0%B0%D0%BD%D0%B2%D1%8C%D0%B5>.

17. Счетные камеры

Для количественного учета клеток, взвешенных в какой-либо жидкости, используют счетные камеры <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%87%D0%B5%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D0%BA%D0%B0%D0%BC%D0%B5%D1%80%D1%8B>

  • предметные стекла особой конструкции. В медицине для учета форменных элементов крови <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D1%80%D0%BE%D0%B2%D1%8C>
  • применяется камера Горяева <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B0%D0%BC%D0%B5%D1%80%D0%B0_%D0%93%D0%BE%D1%80%D1%8F%D0%B5%D0%B2%D0%B0>.

18. Устройства защиты объектива

В процессе поиска фокуса возможна ситуация когда оптика объектива упрется в столик или образец. В микроскопах встречаются механизмы предотвращения контакта или снижения тяжести последствий. К первым относятся настраиваемые ограничители вертикального движения столика. Ко вторым относятся подпружиненные объективы, в которых линзовый узел окружен приливом корпуса и подвижен. При контакте объектива с препаратом прилив корпуса предотвращает воздействие на линзу а подвижность снижает усилие удара.

19. Измерительные приспособления

Наличие в оптическом тракте микроскопа образцового рисунка (штриховки или других знаков с известным проецируемым размером) позволяет лучше оценить размеры наблюдаемых объектов.

Заключение

Человеческий глаз <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%BB%D0%B0%D0%B7> представляет собой биологическую оптическую систему, характеризующуюся определённым разрешением, т. е. наименьшим расстоянием между элементами наблюдаемого объекта (воспринимаемыми как точки или линии), при котором они ещё могут быть отличены один от другого. Для нормального глаза при удалении от объекта на т. н. расстояние наилучшего видения (D = 250 мм), среднестатистическое нормальное разрешение составляет 0,176 мм. Размеры микроорганизмов, большинства растительных и животных клеток, мелких кристаллов <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB>, деталей микроструктуры металлов <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB> и сплавов и т. п. значительно меньше этой величины. Для наблюдения и изучения подобных объектов и предназначены микроскопы различных типов. С помощью микроскопов определяли форму, размеры, строение и многие другие характеристики микрообъектов. Оптический микроскоп в видимом свете давал возможность различать структуры с расстоянием между элементами до 0,20 мкм <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BA%D0%BC>. Так было до создания оптического микроскопа наноскопа <https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%9D%D0%B0%D0%BD%D0%BE%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%BF&action=edit&redlink=1>.

Список литературы

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/mir-pod-mikroskopom/

1. Скворцов Г.Е. и др.// Микроскопы. Л., 1969

  • Попов Г. М., //Проектирование оптических систем. М., 1983
  • Иванова Т.А., Кирилловский В.К.// Проектирование и контроль оптики микроскопов.

М., 1984

  • Кулагин С.В., Гоменюк А.С. и др.// Оптико-механические приборы. М., 1984
  • Кулагин В.

В. // Основы конструирования оптических приборов- Ленингр., 1982

6. Микроскоп <https://ru.wikisource.org/wiki/%D0%AD%D0%A1%D0%91%D0%95/%D0%9C%D0%B8%D0%BA%D1%80%D0%BE%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%BF> // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BD%D1%86%D0%B8%D0%BA%D0%BB%D0%BE%D0%BF%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D1%81%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%80%D1%8C_%D0%91%D1%80%D0%BE%D0%BA%D0%B3%D0%B0%D1%83%D0%B7%D0%B0_%D0%B8_%D0%95%D1%84%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%B0>: СПб.,

  • Райнер К.// Микроскоп. Мир книги. 2008г.