Способ работы светового микроскопа

Микроскоп является одним из наиболее важных изобретений человечества, который позволил углубиться в изучение окружающего нас мира. И это невероятное открытие сделал голландский ученый Антон Ван Левенгук. Именно он стал первопроходцем в микроскопии, направив несколько линз на воду и растения и обнаружив, что при определённой установке и порядке крепления линз можно увидеть совершенно новый, скрытый от невооруженного человеческого глаза мир.

Это открытие принесло ученому всемирную славу и признание. За всю свою жизнь он сделал более трёх сотен приборов. На то время они состояли из небольшой сферической линзы, которая имела диаметр примерно в пол сантиметра, предметный столик, который с помощью винта можно было приближать и отдалять от линзы. Штатива не предусматривалось, что было неудобно, так как прибор держали в руках.

Если посмотреть на это изобретение с точки зрения современной оптики, то находку голландского ученого скорее можно отнести к сильной лупе, так как оптическая часть данного прибора имеет только одну линзу.

Постепенно микроскопы эволюционировали и стали более сильными и совершенными. Теперь с их помощью можно рассматривать даже самые маленькие частички нашего мира, клетки, вирусы, бактерии.

Как работает микроскоп

В работе микроскопа присутствует тот же принцип, что и в телескопе-рефлекторе. В телескопе лучи света, когда проходят через стекло или стеклянную линзу, преломляются под определённым углом. Телескоп собирает параллельные лучи воедино в точку фокуса, откуда с помощью окуляра мы можем её видеть. Что касается микроскопа, то тут очень схожий принцип действия. Сперва расходящийся пучок света становится параллельным, после чего преломляется в окуляре, чтоб наблюдающий мог разглядеть картинку.

Окуляр
Тубус
Держатель
Винт грубой фокусировки
Винт точной (микрометренной) фокусировки
Револьверная головка
Объектив
Предметный столик

Осветитель
Ирисовая полевая диафрагма
Зеркало
Ирисовая апертурная диафрагма
Конденсор
Препарат
Увеличенное действительное промежуточное изображение препарата, образуемое объективом
Увеличенное мнимое окончательное изображение препарата, наблюдаемое в окуляре
Объектив
Окуляр

Функциональные составные микроскопа

Данное оборудование содержит в себе три главные составные части: осветительная, воспроизводящая и визуализирующая. Осветительная составная микроскопа необходима для того, чтоб воссоздавать поток света так, чтоб другие части прибора, как можно точнее делали свою работу. Осветительная часть оборудования для проходящего светового потока находится непосредственно за препаратом, если микроскоп прямой, а если микроскоп инвертированный, то перед объектом и поверх объектива.

Осветительная составная прибора содержит в себе источник освещения, который может быть представлен лампой, или же электрическим блоком питания, а также оптико-механическую часть, в которую входят: конденсоры, коллекторы, полевые и апертурные регулируемые и ирисовые диафрагмы.

Воспроизводящая составная микроскопа нужна для того, чтоб воспроизводить объект непосредственно в горизонтали картинки с необходимым для рассмотрения визуальными качествами и увеличением. Это значит, что воспроизводящая составная нужна для такого отображения картинки в окуляре, какое наиболее точно и детально показывает объект с определённым разрешением для оптики микроскопа передачей цвета и контрастности.

С помощью воспроизводящей части удаётся добиться первой ступени увеличения картинки и находится она за объектом до горизонтали изображения прибора. Воспроизводящие части прибора также имеют объективы, и промежуточные системы стационарной оптики.

Сегодня это оборудование работает с помощью специальных систем объективов и оптики, которые скорректированы на отметку бесконечности. Для этого в приборах используют тубусные системы, благодаря которым параллельные лучи света, выходящие через объектив, соединяются в плоскости картинки в микроскопе.

Визуализирующие составные прибора необходимы для того, чтоб получать настоящую картинку исследуемого предмета на сетчатке, пластине, пленке, на мониторе с большой второй степенью увеличения.

Визуализирующие части в микроскопе находится между камерой или сетчаткой глаза, а также горизонталью картинки объектива. Эти части содержат в себе визуальные насадки монокулярного, бинокулярного или тринокулярного типа со специальными системами наблюдения, которые представляет собой окуляры, работающие по принципу лупы.

Помимо этого, визуализирующая часть микроскопа также содержит в себе дополнительные увеличительные системы, всевозможные насадки для проекции, включая также и дискуссионные для нескольких исследователей. Также система включает в себя приспособления для рисования, проведения анализа, а также фиксирования картинки с определёнными согласующими частями.

Главные способы работы с микроскопом

Метод светлого поля в проходящем свете применяется для того, чтоб изучить прозрачные объекты с различными неоднородными составляющими. Это могут быть срезы растительной и животной ткани, отдельные минералы, а также самые простые микроорганизмы в жидкости. Конденсор, а также источник света стоят боле низко, чем предметный стол. Картинку объекта формирует световой луч, который проходит сквозь прозрачную часть и поглощается составными частями с более высокой оптической плотностью. Если есть необходимость увеличить контрастность картинки, то могут добавляться красители, степень концентрации которых увеличивается с плотностью участка объекта.

Светлое поле в отраженном свете необходимо для того, чтоб разглядеть непрозрачные объекты, и всевозможные объекты, из которых нет возможности взять образец для создания полупрозрачных препаратов. Свет на объект исследования проходит как правило, сквозь объектив, который в этом варианте ещё и служит своеобразным конденсором.

Способ темнопольный и косого освещения применяются для изучения объектов с чрезвычайно низкой контрастностью, таких как прозрачные живые клетки. Свет для изучения предмета подают не снизу, а сбоку, из-за чего появляются тени, благодаря которым становятся явными плотные части. Если освещение конденсора переместить так, чтоб его свет не попадал на объектив, а образец освещался лучами сбоку, можно увидеть белый объектив на черном фоне. Оба данных способа подходят исключительно для таких приборов, в которых можно относительно оси оптики менять расположение конденсора.

Источник

Световая микроскопия. Устройство. Принцип работы светового микроскопа

Световая микроскопия

Световая микроскопия обеспечивает увеличение до 2-3 тысяч раз, цветное и подвижное изображение живого объекта, возможность микрокиносъемки и длительного наблюдения одного и того же объекта, оценку его динамики и химизма. Основными характеристиками любого микроскопа являются разрешающая способность и контраст. Разрешающая способность — это минимальное расстояние, на котором находятся две точки, демонстрируемые микроскопом раздельно. Разрешение человеческого глаза в режиме наилучшего видения равно 0.2 мм. Контраст изображения — это различие яркостей изображения и фона. Если это различие составляет менее 3 -4 %, то его невозможно уловить ни глазом, ни фотопластинкой; тогда изображение останется невидимым, даже если микроскоп разрешает его детали. На контраст влияют как свойства объекта, которые изменяют световой поток по сравнению с фоном, так и способности оптики уловить возникающие различия в свойствах луча. Возможности светового микроскопа ограничены волновой природой света. Физические свойства света — цвет (длина волны), яркость (амплитуда волны), фаза, плотность и направление распространения волны изменяются в зависимости от свойств объекта. Эти различия и используются в современных микроскопах для создания контраста.

Микроскоп является прибором, позволяющим увеличивать изображение предмета (клетки растения) в сотни и тысячи раз. Микроскоп был изобретен в Голландии А.Левенгуком. Тогда же начали изготавливать микроскопы, увеличивающие предметы до 270 раз. Постепенно развивались технологии в оптике, вследствие чего появились более качественные линзы и более прочные удерживающие конструкции, благодаря чему получается точное изображение. В настоящее время производят оптические микроскопы, дающие тысячекратное увеличение при микроскопии. Уже в ХХ веке был сконструирован электронный цифровой микроскоп, увеличивающий предмет в сотни тысяч раз.

В школе на уроке биологии используют световой микроскоп. Строение светового микроскопа таково: окуляр (два увеличительных стекла, помещеные в оправу) и объектив (также состоит из увеличительных стекол в оправе), вставленные в прикрепленный к штативу тубус. Также к штативу крепится предметный столик с зеркалом под ним.

Главный принцип работы светового микроскопа состоит в том, что через прозрачный или полупрозрачный предмет (объект исследования), размещенный на предметном столике, проходят лучи света и попадают на систему линз объектива, которые увеличивают изображение. Эту же роль играют линзы окуляра, через которые исследователь изучает объект.

При работе с микроскопом следует соблюдать определенные правила. Микроскоп нужно повернуть штативом к себе, а отраженный от зеркала луч света должен попадать в отверстие предметного столика. Подготовленный препарат размещают на предметном столике и закрепляют зажимами. Посредством винта медленно опускают тубус так, чтобы объектив остановился на расстоянии 1-2 мм от предметного стекла. После этого следует плавно поднимать тубус, пока не станет видна четкая картина препарата. Таким образом, достичь четкого изображения предметов возможно с помощью регулирующих винтов, расположенных сбоку на корпусе микроскопа. Они изменяют расстояние от линз до объекта. В конструкции некоторых микроскопов вместо линз перемещают платформу предметного столика вместе с объектом.

В состав микроскопа входят три функциональных элемента: осветительная часть, воспроизводящая и визуализирующая. Осветительный элемент создает световой поток для освещения объекта исследования для того, чтобы возможно его было увеличить и рассмотреть. В осветительную часть входят источник света и оптико-механическая система. Предназначение воспроизводящей части микроскопа – воспроизведение изображения предмета в плоскости с необходимым качеством изображения и кратностью увеличения. Воспроизводящий элемент – это объектив и промежуточная оптическая система. Визуализирующий элемент необходим для получения изображения предмета на сетчатке глаза, фотопленке, экране и дополнительного увеличения. В визуализирующую часть входят монокулярная, бинокулярная и тринокулярная визуальная насадка с наблюдательной системой (окулярами), проекционные насадки, системы дополнительного увеличения, рисовальные аппараты, системы анализа и документирования изображений. Наличие дополнительных систем зависит от типа микроскопа.

Источник

Светлопольная (световая) микроскопия

Современная микроскопия имеет большое количество методов, на основании которых функционируют самые различные микроскопы, сферы применения которых весьма различны. И часто возникают споры и дилеммы о том, что же лучше: световой или, как его еще называют, оптический микроскоп, либо же электронный.

Стоит сразу отметить некоторый момент – это частая путаница в понятиях таких, как электронный микроскоп и микроскоп цифровой. Именно эти понятия так часто можно увидеть, когда их употребляют в неуместном варианте.

Строение светового микроскопа

В зависимости от комплектации световые микроскопы могут быть как самыми примитивными (например, которые используются в кабинетах физики в школе), так и состоять из сложных систем современного образца.

Из чего же состоит световой микроскоп? По структуре световой микроскоп имеет такие основные части:

Окуляр, основное предназначение которого – это увеличение объекта исследования.
Объектив (зачастую их несколько), состоящий из системы линз в металлической оправе.
Зеркало, используемое для направления пучка света на препарат.
Тубус.
Штатив, который имеет основание в форме подковы и дугообразный тубусодержатель.
Винты, обеспечивающие настройку резкости изображения.
Предметный столик, на котором устанавливаются предметные стекла с микропрепаратами.

Объект исследования получается увеличенным именно благодаря совместному воздействию таких структур микроскопа как: окуляр, объектив и зеркало. Технические аспекты обеспечивают все остальные составляющие микроскопа.

Благодаря окуляру, который находится в верхней части микроскопа, человеческий глаз наблюдает объект. В состав окуляра входят несколько увеличительных линз, заключенных в оправу. Нижняя линза окуляра отвечает за фокусировку объекта исследования, а верхняя линза обеспечивает процесс наблюдения. Окуляры обладают сравнительно малой степенью увеличения.

Важным параметром в выборе окуляра микроскопа является вынос зрачка, расстояние между глазом и отверстием окуляра. Если специалист будет работать с микроскопом в очках, то стоит выбирать микроскоп с большим выносом, равным 10-20 мм.

Трубка в форме цилиндра, к которой крепится окуляр, называют тубусом. В верхней части тубуса расположен окуляр, а в нижней части – устройство для крепления объективов. Движение тубуса обеспечивается винтами на штативе микроскопа. Такое движение тубуса определяет возможность контролировать расстояние до объекта исследования на предметном столике.

Сравнение электронного и светового микроскопа

Цифровые микроскопы – это лишь оборудование, которое выводит получаемое изображение из оптического микроскопа на экран монитора компьютера, при помощи чего исследователь может детально рассмотреть нюансы объекта. А электронный микроскоп имеет совершенно иной метод получения изображения: через объект проходят не световые лучи, а электроны, которые, ударяясь о поверхность объекта, формируют нюансы его поверхности и структурных особенностей. Они строят геометрический образ изучаемого объекта.

Световой микроскоп (оптический) — преимущества и недостатки

Конечно же, у оптического микроскопа есть свои преимущества, а также недостатки. Однако, каждый покупатель, выбирая такое оборудование, должен отталкиваться от его потребностей, а также сферы, в которой будет работать микроскоп, от направленности лаборатории.

Если речь идет о базовых задачах микроскопа, как, например, его использование в лаборатории школы института, которое обусловливает обучающие цели, тогда, конечно же, выбор падает на оптический (световой) микроскоп. В световой микроскоп можно увидеть все, чего требует базовая школьная программа по биологии.

Естественно, что покупка для таких целей какого-либо другого типа и класса оборудования просто необоснованно. Если же речь идет о какой-либо исследовательской лаборатории, где необходимы нюансы микроскопического строения объекта, как, например, в области вирусологии, криобиологии, томографии, либо нейрохирургии или же других узкоспециализированных областей, тогда, естественно, световой микроскоп будет неуместен для использования в таких направлениях деятельности.

Что это означает: преимущества светового микроскопа? Это означает лишь одно – о преимуществах либо недостатках конкретного вида микроскопа можно говорить только опираясь на сферу, в которой он будет использоваться. Так как. Например, в школьном кабинете биологии просто нецелесообразно использование дорогого, практически недоступного электронного микроскопа, когда можно использовать дешевый световой прибор, а в научно-исследовательском институте просто недопустимо и бесполезно будет использование оптического простого микроскопа, который попросту не даст никаких результатов в конкретной научной деятельности, так как его увеличения и разрешения просто не будет хватать для такой работы.

Преимущество светового микроскопа перед электронным

Если попросить работника лаборатории «определи преимущество использования световой микроскопии перед электронной», то даже начинающий исследователь сможет назвать основные плюсы работы с таким видом оборудования.

Ценовая политика. В этом аспекте световому микроскопу просто нет равных. Конечно же, обычный оптический микроскоп – это сравнительно бюджетный вариант, который позволит получить базовые возможности в сфере микроскопии объектов. Цена может значительно варьировать, микроскопы можно приобрести от трех-пяти тысяч, достигая пятидесяти-шестидесяти тысяч рублей. И именно такая доступность данного вида оборудования делает световой микроскоп довольно востребованным инструментов для лаборатории, нуждающейся в базовых моментах микроскопии объектов, подлежащих изучению.
Компактные габариты оборудования. Габариты такого оборудования для микроскопии в учебном классе средней школы составляют около 50 сантиметров в высоту и удобно размещаются на учебном столе школы.
Доступность и простота микроскопии. Действительно, микроскопированию объектов на оптическом микроскопе может научиться даже ребенок. Прозрачные объекты такие, как срез различных растений, простейшие микроорганизмы, рассматриваются при помощи проходящего света, а непрозрачные объекты, например, плата рассматриваются при помощи при помощи отраженного света.

Источник