Принцип работы микроскопа кратко

Обновлено: 04.07.2024

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.

Микроскоп – одно из самых важных изобретений в истории человечества. Сегодня этот оптический прибор купить для домашних исследований, обучения и досуга очень легко. Чтобы ваши наблюдения были максимально информативными, важно понимать суть работы микроскопа. Это поможет правильно готовить его к наблюдениям и использовать все возможности устройства.

Как работает оптический микроскоп?

Принцип работы оптического микроскопа достаточно прост: расходящийся пучок света проходит сквозь образец, полученное изображение увеличивается объективом, преломляется для поступления в тубус окуляра, где увеличивается еще раз. После этого пучок света поступает на сетчатку глаза, формируя картинку.

Устройство и принцип работы микроскопа может немного отличаться для разных моделей. Например, в профессиональных электронных приборах через образец проходит пучок электронов, который улавливается особыми магнитными линзами. Однако основной принцип работы микроскопа остается неизменным.

Устройство оптического микроскопа

Рассмотрим световой прибор, поскольку эта категория самая обширная, пользуется наибольшей популярностью для домашних и любительских исследований. С конструктивной точки зрения микроскоп состоит из трех частей (групп деталей).

Механическая – включает штатив, основание, предметный столик с препаратоводителем или без него, держатель для тубуса окуляра, револьверного устройства с объективами, фокусировочного механизма. Эта часть обеспечивает комфортную работу с микроскопом, фактически удерживая все остальные составляющие вместе.

Оптическая – сюда относятся линзы, окуляр, объективы, различные насадки и фильтры, элементы осветительной системы. Эта часть отвечает за формирование достаточно качественной и укрупненной картинки. Работа линз в микроскопе должна обеспечивать достоверное по форме и соотношению размеров изображение.

Электрическая – включает проводку и сами источники дополнительного света. Наличие этого элемента упрощает порядок работы с микроскопом, поскольку пользователь может вести наблюдения в любое время суток. Устройства, в которых за освещение образцов отвечает зеркало, менее универсальны.

Разместите стекло с препаратом (слайд) на предметном столике и приблизьте к объективу на расстояние 3-4 мм.

Соблюдая последовательность работы с микроскопом, используйте колесико грубой настройки, чтобы медленно отдалять образец наблюдений от объектива. Делать это нужно до тех пор, пока изображение не станет четким.

Аккуратно поверните колесико тонкой настройки, чтобы картинка обрела максимальную резкость.

Основные правила работы с микроскопом гласят, что предметный столик или объектив нужно именно отдалять. Если смотреть в окуляр и одновременно приближать препарат, легко повредить предметный столик или оптику. Приемы работы с микроскопом очень просты: чтобы сменить предельную степень увеличения, достаточно повернуть револьверную головку до характерного щелчка. Но делать это также необходимо под наблюдением: оптика с большей кратностью длиннее и может зацепить предметное стекло. Поэтому работать с микроскопом нужно очень аккуратно, при необходимости повторяя настройку для каждого объектива в отдельности.

Если вы используете бинокулярный прибор, все описанные действия необходимо проводить, используя лишь один окуляр. Второй при подготовке микроскопа к работе легко подогнать при помощи регулировочного кольца. Точность такой регулировки легко определить: смотря в окуляры обоими глазами, пользователь должен видеть только одно изображение высокой четкости.

Зная, как правильно пользоваться микроскопом, вы гарантированно совершите немало личных открытий! Изучайте удивительные тайны окружающего мира прямо у себя дома.

На рынке представлено много моделей разных микроскопов: от простейших школьных до сложных лабораторных инструментов с тонкими настройками, предназначенными для профессионалов. Перед покупкой микроскопа важно определиться с тем, какие наблюдения вы будете на нём проводить. В зависимости от поставленной задачи (любительской или научной) вы можете приобрести ту модель, которая устроит вас и по качеству, и по цене.

В чём заключаются главные задачи микроскопа?

Независимо от того, как сконструировано строение микроскопа, существует несколько основных характеристик и понятий, общих для каждого инструмента:

апертура;
уровень оптического разрешения;
источники света.

Одна из главных задач микроскопа — построение чёткого и максимально крупного изображения наблюдаемого объекта. Апертура — это диаметр (или размер) увеличивающей линзы или системы линз, которые поставлены в тот или иной микроскоп. Чем больше величина апертуры, тем выше сила преломления объективом световых лучей и больше их количество, попадающее в поле наблюдения.

Третья характеристика — это источник света. Самый простой световой источник — зеркало, которое можно увидеть, рассмотрев простейший школьный микроскоп. Поворачивая зеркальце под разными углами, наблюдатель добивается различной степени освещения объекта. Микроскопы, имеющие более сложную конструкцию, оснащены лампами различной яркости и мощности.

Какими бывают микроскопы?

Различают три основных вида инструментов, имеющих различные задачи:

Биологические микроскопы бывают световыми, с простейшей линзовой парой, увеличивающей изображения маленького объекта. Именно в них чаще всего можно встретить зеркальце, которое нужно поворачивать вручную. Например, все школьные биологические микроскопы построены по этому простейшему оптическому принципу. Более сложные модели оснащены несколькими подсветками и тонкими ирисовыми диафрагмами.

Стереоскопические микроскопы для мастеров

Стереоскопические микроскопы чаще применяют для инструментальных работ: в ювелирном деле, при пайке и в часовых мастерских. Такие инструменты всегда имеют два объектива и два окуляра, благодаря которым удаётся построить трёхмерное объёмное изображение.

Цифровые микроскопы: удобство, функциональность, качество

Цифровые микроскопы можно использовать в разных сферах деятельности человека. От классических оптических инструментов они отличаются отсутствием окуляров, в которые можно смотреть. При этом, цифровой микроскоп оснащён высокочувствительной камерой с КМОП или ПЗС-сенсорным устройством. Это позволяет выводить изображение на экран компьютера или же на экран, встроенный в систему самого микроскопа. С помощью цифровых микроскопов можно устраивать групповые показы результатов разных исследований — так, чтобы группа людей имела возможность одновременно видеть изображение, без необходимости смотреть в окуляр по очереди.

Устройство микроскопа

Как устроен микроскоп? В качестве примера можно рассмотреть строение светового микроскопа. Он состоит из таких частей:

Станина (или основание) — это своего рода штатив, на котором крепится всё устройство микроскопа. От её устойчивости и массы зависит качество наблюдений.

В роли осветителей могут выступать зеркальце или лампы, предназначенные для верхней либо нижней подсветки. Простейший осветитель в виде зеркальца располагается под предметным столиком микроскопа.

Предметный столик находится между объективом (объективами) микроскопа и осветителем. На него помещают стёклышко с готовым лабораторным препаратом. Стекло фиксируют специальными зажимами.

Конденсор и диафрагма — устройства, которые есть в микроскопах более сложных моделей. С помощью диафрагмы (как и в фотоаппарате) наблюдатель изменяет и регулирует интенсивность освещения, которое поступает к объекту. Конденсор представляет собой специальную систему линз, с помощью которой можно управлять размером и фокусировкой пучка света, проходящего через объект.

Перед покупкой микроскопа следует изучить, как устроен простой инструмент и познакомиться с ним поближе, чтобы знать, какой микроскоп подходит именно для ваших целей.

Световая, или оптическая, микроскопия — это один из основных методов исследования частиц, неразличимых человеческим глазом. Данный метод имеет широкое распространение в медицине, фармакологии, биологии, металлографии, криминалистике и других сферах.

Увеличение изображения в световом микроскопе обеспечивается системой собирательных линз, расположенных в окуляре и объективе.

Световой микроскоп — оптический прибор, позволяющий рассмотреть мелкие детали.

Метод световой микроскопии

Предельная разрешающая способность человеческого глаза составляет около 0,1 мм. Это понятие отражает минимальное расстояние, на котором 2 соседние точки определяются как отдельные объекты. Микрочастицы, клеточные структуры и дефекты поверхности имеют размер менее 100 мкм, поэтому для их исследования требуется специальное оборудование.

Историческая справка

Первые оптические микроскопы были изобретены в XVI-XVII вв. Первым, кто заметил увеличительный эффект комбинации из нескольких линз, был венецианский врач Джироламо Фракасторо. В 1609 г. Галилео Галилей представил собственный вариант прибора с 2 стеклами: выпуклым и вогнутым. Первое устройство называлось оккиолино (occhiolino).

Через 10 лет после этого голландский ученый Корнелиус Дреббель усовершенствовал конструкцию, использовав для объектива 2 выпуклые линзы.

Практическое применение микроскопа началось с конца XVII в., когда Антони Ван Левенгук использовал собственное оптическое устройство для исследования биологических структур. Его микроскоп содержал всего одно мощное стекло, что уменьшало количество дефектов картинки.

Приборы Левенгука позволяли увеличить изображение в 275 раз и рассмотреть строение бактерий, дрожжей, эритроцитов, одноклеточных микроорганизмов и насекомых.

Методы микроскопии выбираются в зависимости от характера и свойств изучаемых объектов.

В течение следующих столетий конструкция оптического микроскопа непрерывно совершенствовалась. Несмотря на то, что в первой половине XX в. были изобретены электронные приборы, которые позволяли рассмотреть нанообъекты, световой метод не теряет своей популярности. В 2006 г. группа немецких ученых разработала оптическое устройство под названием наноскоп, которое обладает разрешающей способностью 10 нм.

Подробно о принципе действия

Принцип работы оптического микроскопа основывается на прохождении прямого или отраженного луча света через систему линз.

Объектив прибора содержит до 14 стекол. При прохождении светового пучка через эту часть устройства изображение увеличивается до 100 раз, а при прохождении окуляра — в 20-24 раза. Выпуклые и вогнутые стекла позволяют сфокусировать картинку на сетчатке или приспособлениях для документирования информации.

Видимое излучение, которое создает осветительная система прибора, ограничивают несколькими диафрагмами. Это повышает четкость изображения.

Увеличивающие линзы имеют 2 дефекта. Сферическая аберрация мешает фокусировать сразу все поле исследования, а хроническая приводит к появлению яркой каймы по контуру изображения. Чтобы компенсировать дефекты, окуляр и объектив оснащаются корригирующими стеклами.

Где применяется

Методы световой микроскопии применяют в следующих областях науки и промышленности:

медицине и лабораторной диагностике;
биологии;
металлографии, неразрушающих методах контроля на производстве;
микроэлектронике;
минералогии, кристаллографии;
археологии, геологии;
криминалистике;
пищевой промышленности;
ювелирном деле и др.

Световая микроскопия применяется в медицине и биологии.

В целом об устройстве светового микроскопа

Оптический микроскоп состоит из следующих элементов:

штатива;
тубуса;
окуляра;
объектива;
призмы;
источника света;
конденсора;
апертурной и полевой диафрагм;
фокусировочного механизма;
светофильтра;
зеркала;
предметного столика.

Устройство светового микроскопа.

Некоторые модели прибора оборудованы дополнительными объективами, системами записи и передачи информации.

Виды световых микроскопов с описанием

Особенности конструкции зависят от предназначения микроскопа. Для увеличения четкости изображения используют методы флуоресценции, люминесценции, инверсии и др.

Биологическое оборудование

Биологические приборы позволяют исследовать прозрачные или полупрозрачные объекты. Принцип их работы основан на изучении светлого поля в потоке проходящего света. Такие микроскопы применяют в лабораторной диагностике, ботанике, цитологии, микроэлектронике, археологии и пищевой промышленности.

Биологическое оборудование позволяет исследовать прозрачные объекты.

Для повышения разрешающей способности используют иммерсионные оптические системы. В этом случае между образцом и первым стеклом вводится жидкость с высоким коэффициентом преломления (минеральное масло, раствор глицерина, дистиллированная вода и др.).

Криминалистическое оборудование

Главная особенность криминалистического микроскопа — это возможность сравнения 2 объектов. Такое исследование помогает найти сходство между компонентами взрывных устройств, гильзами, пулями, волосами, волокнами и другими уликами.

Приборы для криминалистики оснащают фото- и видеокамерами, а также программным обеспечением.

Это позволяет снизить вероятность ошибок, построить модели объектов и сравнить с данными из электронных источников.

Флуоресцентные микроскопы

Флуоресцентные, или люминесцентные, микроскопы позволяют исследовать объекты, которые испускают световой поток после облучения ультрафиолетом. Они оборудованы коротковолновым источником освещения, светофильтрами и интерференционной пластинкой.

Флуоресцентный микроскоп — оптический прибор, показывающий в увеличенном виде клетки.

Флуоресцентные микроскопы активно применяют в лабораторной диагностике, в частности, при изучении клеток крови и антигенов. Для анализа предметов, которые не излучают свет, используют люминесцентные красители и порошки.

Поляризационные микроскопы

Поляризационный прибор является наиболее сложным из всех представленных видов микроскопов. Его используют для исследования анизотропных материалов, полимеров, некоторых клеток и микробиологических объектов.

Источник света со специальными фильтрами формирует поляризованный поток, который облучает образец.

Оптическая система интерпретирует двойное лучепреломление среды и позволяет изучить ее структуру.

Инвертированные с перевернутым положением объектива

В инвертированном микроскопе объектив располагается не над образцом, а под предметным столиком. Такие приборы применяют в биологии, медицине, промышленности, металлографии, криминалистике и других сферах.

Инвертированный микроскоп имеет особенную конструкцию.

Перевернутое положение оптической системы позволяет изучать более крупные образцы и работать со специальной посудой.

Микроскопы для металлографии

Металлографические микроскопы предназначены для исследования поверхности непрозрачных объектов. Изображение получают путем преломления отраженного светового луча.

Предметом изучения являются микродефекты поверхности и зерна сплавов. Помимо металлургии и промышленности, такие устройства применяют в геологии и археологии. Для обеспечения четкости используют специальные системы линз и зеркал.

Стереомикроскопы (дают объемное изображение)

Стереомикроскопы оснащены 2 объективами, что позволяет получать объемное изображение исследуемого образца. По сравнению с устройствами плоского поля они дают более резкую, четкую и контрастную картинку.

Стереомикроскопы позволяют получать объемное изображение.

Такие приборы используют в точном машиностроении, ювелирном деле и других областях промышленности.

Моновидеомикроскопы с возможностью получения видео

Видеомикроскопы предназначены для динамического наблюдения за образцом и фиксации изображения. Для повышения эффективности работы их оснащают специальными линзами, светофильтрами и адаптерами.

Разновидности методов световой микроскопии

Выбор метода оптической микроскопии определяется особенностями объектов и целью исследования.

Светлое поле в потоке проходящего света

Данный метод основан на принципе прохождения потока света через образец. Предмет частично поглощает и рассеивает попадающие на него лучи, что позволяет сформировать изображение.

Светлое поле в потоке — метод, который построен на принципе прохождения света.

Светлопольную микроскопию применяют для изучения окрашенных тканей животных и растений, тонких шлифов и др. Для прохождения светового пучка препарат должен быть прозрачным.

Косое освещение

Данный метод является разновидностью микроскопии светлого поля. Чтобы выявить рельеф и сделать изображение более контрастным, поток направляют под большим углом к образцу.

Светлое поле в отраженном свете

Светопольная микроскопия в отраженном свете позволяет исследовать поверхности непрозрачных предметов (сплавов, покрытий, руд и др.). Свет падает на образец сверху, а основная оптическая система исполняет роль объектива и конденсора.

Светлое поле в отраженном свете позволяет исследовать поверхности непрозрачных предметов.

Изображение формируется за счет того, что элементы поверхности по-разному отражают и рассеивают попадающие лучи. Травление дает возможность изучить не только дефекты, но и микроструктуру и фазовый состав образца.

Темное поле

Метод темного поля предназначен для изучения прозрачных образцов, которые не абсорбируют свет. Специальный конденсор направляет лучи так, что они формируют полый конус, в центре которого находится объектив. Таким образом, большая часть лучей не попадает в оптическую систему.

Изображение представляет собой темное поле с небольшими светлыми включениями, которые формируются за счет рассеяния света частицами препарата.

Ультрамикроскопия

Метод ультрамикроскопии является разновидностью темнопольного. Для исследования образцов используют сильные источники света, а лучи направляют перпендикулярно предметному столу. Эффект рассеяния волн позволяет обнаружить частицы менее 10 нм.

Ультрамикроскопия — метод наблюдения и анализа коллоидных частиц.

Фазовое контрастирование

Метод фазового контраста позволяет изучать прозрачные и неокрашенные образцы. При малом различии в коэффициенте преломления изображение нельзя получить ни на светлопольном, ни на темнопольном микроскопе, поскольку разница в поглощении и рассеянии света будет минимальной.

Однако при прохождении через образец волна приобретает фазовый рельеф, который фиксируется специальным объективом. В изображении он отображается как различие в яркости элементов.

Аноптральный контраст

Данная методика является подвидом фазовой микроскопии. На иммерсионную линзу наносят кольцо из сажи, которое пропускает 10% лучей и совпадает с контуром кольцевой диафрагмы конденсора. При отсутствии образца амплитуда световых волн уменьшается на 90%.

Проходя через среды разной плотности, лучи дифрагируют, в результате чего их амплитуда остается неизменной.

За счет этого поле исследования получается темным, а частицы образца — светлыми.

Поляризационный метод

Анализ анизотропных материалов проводят в свете, пропущенном через специальную фильтрующую пластинку. При прохождении через образец плоскость поляризации лучей меняется.

По разнице между начальными и конечными характеристиками волн определяют количество оптических осей, их ориентацию и др.

Интерференционная микроскопия

Интерференционный метод основан на параллельном прохождении 2 лучей через предметный столик и мимо него. В окуляре микроскопа когерентные волны соединяются и интерферируют между собой.

При прохождении через образец первый луч запаздывает по фазе, что влияет на результирующую амплитуду и яркость изображения.

Люминесценция или флуоресценция

Принцип люминесцентной микроскопии основан на том, что некоторые образцы испускают видимый свет после облучения ультрафиолетом. Перед исследованием препараты обрабатывают флуоресцирующими антисыворотками, порошками или маркерами.

Волны ультрафиолетового спектра применяют для повышения разрешающей способности микроскопа. Для изучения препаратов, которые не испускают видимый свет после воздействия УФ-лучей, используют фотокамеры и кварцевые линзы.

Оптический микроскоп – это оптическая система, которая используется для изучения структуры микроскопических объектов, которые попросту не видны человеческому глазу.

Оптические световые микроскопы в настоящее время являются весьма востребованной аппаратурой, которая широко применяется в различных отраслях науки и техники.

Оптическая микроскопия – это совокупность различных методов для изучения микроскопических объектов, которая основывается на применении для их визуализации и анализа оптических микроскопов различной конструкции

Возможности современных оптических микроскопов

Возможности современного научного микроскопа определяет широкое поле его применения в науке и технике. Так в геологии для того, чтобы рассмотреть образец минерала, его требуется отполировать до тех пор, пока толщина не станет примерно 50 микрометров, тогда он может подлежать исследованию, расположив его между двух предметных стекол, при помощи применения оптического микроскопа. Поляризованный свет может нередко использоваться для повышения контраста изображения объекта.

Металлы также относятся к непрозрачным объектам, поэтому при их исследовании обязательно используется отраженный свет при их микроскопировании.

Медицина также не стала исключением в виду постоянной работы с данным видом лабораторного оборудования. При помощи проходящего света изучаются различные биологические среды, биологические ткани.

Система визуализации для микроскопа используе несколько техник исследуемых объектов. Так, например, живые, нативные клетки изучаются при помощи оптического микроскопа с применением разнообразных методов контрастирования, а вот неживые объекты могут подлежать окрашиванию, по результатам которого специалисты могут судить о ой или иной патологии исследуемого объекта.

Как отраженный свет, так и проходящий используется для исследования полимеров. Стеклообразные полимерные объекты имеют высокую прозрачность, и именно это не дает получить при микроскопировании высокую контрастность. А вот полимеры кристаллические как раз прекрасно подлежат микроскопированию при помощи проходящего света.

Композиты с полимерной матрицей также изучаются при использовании отраженного света, однако, низкомодульная матрица и высокомодульный наполнитель становится преградой для формирования образца. Весьма доступна в настоящее время растровая микроскопия. Она же имеет недостаток в виде малой чувствительности к степени анизотропии объекта.

Полупроводники и керамические объекты могут исследоваться при помощи отраженного света, однако, довольно просто подготовить тонкую пластинку из них для использования микроскопа проходящего света.

Материалы, характеризующиеся слабым отражением, однако, сильным светопоглащением являются слабоконтрастными, что ухудшает качество получаемого изображения.

Формирование изображения в световом оптическом микроскопе

Важным моментом является сам принцип работы оптического микроскопа. Изображение формируется с помощью системы линз, у которых такой показатель, как коэффициент преломления выше, нежели у воздуха. Световой луч, который проходит на границе двух фаз, преломляется, его направление определяется тем самым показателем преломления.

Если используется двояковыпуклая линза, то пучок света, который проходит через переднюю ее поверхность, фокусируется на определенном расстоянии, и именно оно имеет название фокусного расстояния, своеобразная характеристика линзы. Если же линза является вогнутой, то луч света попросту расходиться, что называется отрицательным фокусным расстоянием.

Оптический микроскоп: принцип работы и особенности конструкции оптического микроскопа

Оптический микроскоп имеет такие составляющие: штатив микроскопа, который также включает в себя предметный столик, осветительная система данного прибора, а также система, предназначенная для построения изображения исследуемого объекта.

Источник света

Осветительная система микроскопа должна быть устроена так, чтобы удовлетворять совершенно два разносторонних требования: первое – это то, что осветительная система должна обеспечить полное и равномерное освещения всех частей изучаемого поля и объекта, а второе – это световой поток должен быть сфокусирован на определенной точке изучаемого объекта, чтобы были прекрасные условия не только для рассмотрения и визуализации объекта и но и для произведения фотоснимков.

Также обязательным требованием к осветительной системе микроскопа является подача довольно яркого света. В более дешевых моделях такой техники роль такого источника играет нагреваемая углеродная нить. Более дорогие варианты такого оборудования оснащены ксеноновыми трубками.

Для того, чтобы обеспечить необходимую яркость освещения исследуемого объекта используется так называемый конденсор – важный элемент осветительной системы микроскопа. Для достижения данной цели изображение источника располагают довольно близко к задней фокальной плоскости, тем самым добиваются освещения образца параллельными пучками. Апертурная диафрагма, в свою очередь, обеспечивает ограниченное освещение, которое поступает от осветителя непосредственно на изучаемый объект.

Если закрыть эту диафрагму, то можно добиться повышения уровня контрастности. Контрастность увеличивается, но, одновременно, снижается яркость освещения объекта.

Полевая диафрагма располагается в плоскости изображения объектива. Она предназначена для того, чтобы снизить световое отражение.

Выбор размера диафрагмы зависит напрямую от размеров того объекта, который будет подлежать изучению.

В настоящее время конструкции микроскопов весьма мобильны и вариабельны, что позволяет изменить положение осветительной части прибора и с легкостью его превратить в микроскоп проходящего света, что позволит изучать тонкие объекты в различный сферах деятельности, как в медицине, биологии, так и в промышленности, металлургии и других.

Предметный столик

Ко всем элементам микроскопа предъявляются те либо иные требования. Что касается штатива и предметного столика микроскопа, то он должен быть весьма устойчив. Должна адекватно обеспечиваться стабильность положения изучаемого образца. Однако, важна стабильность положения не только относительно горизонтально оси, но и вертикальной. Именно стабильность образца для исследований обеспечивает штатив и расположенный на нем предметный столик.

Юстировка приборов для микроскопических исследований проводиться относительно всех координат, которых всего насчитывается три. При этом механическая свобода должна быть сведена к минимуму.

Оптическая схема микроскопа включает объектив и окуляр

Объектив является наиболее важной частью системы многократного увеличения объектов. В настоящее время есть огромный выбор самых различных оптических систем, которые могут удовлетворить самые различные требования: от минимальных нужд, которые требуются для школьного микроскопа, заканчивая научно-исследовательскими моделями.

Одними из наиболее важных характеристик объективов является, естественно, его увеличение, а также числовая апертура. Соответствующие оптические характеристики микроскопа всегда находятся на объективе. В современных объективах линзы являются ахроматизированными.

Каждая разновидности объективов для микроскопов выполнена в соответствии с поставленными к ним требованиями.

Для изучения гистологической структуры тканей производится тончайший срез, который как-то должен быть защищен от влияния на него внешних воздействий. Именно для этого на стекло, на которое помещен образец, накладывается так называемое покровное стекло, имеющее минимальную толщину. Объективы, которые предназначены для изучения гистологических препаратов, сконструированы так, чтобы учесть тот самый коэффициент преломления и толщину стекла, покрывающего объект.

Что такое окуляр?

Окуляр также является важной частью оптической системы микроскопа, при помощи которой происходит непосредственный контакт глаза исследователя и увеличивающей аппаратуры. Именно окуляр позволяет глазу человека визуализировать то изображение, которое формируется объективом аппарата. Однако, окуляр в современном мире технологий может быть без проблем заменен некоторыми цифровыми элементами, такими, как, например, фото- либо видеокамера.

Построение изображения в микроскопе

В некоторых случаях одной возможности увеличения самого объектива оказывается недостаточно для визуализации мелких нюансов исследуемых объектов. Это не является неразрешимой проблемой, так как есть несколько способов, которые позволяют получить большие цифры увеличения объекта.

Использование дополнительных окуляров с увеличением, а также при помощи размещения специальных дополнительных линз, помещенных между объективом и окуляров.
Можно производить фокусировку изображения на специальную фотопленку, после чего выполняется своеобразное фотоувеличение для изучения объекта.
Третьим вариантом, который позволяет увеличивать изображение, является сканирование исследуемого объекта с последующей трансляцией его на экран монитора.

Камера для оптического микроскопа

В настоящее время уже довольно широко используются ССД-камеры, которые позволяют создавать цифровое изображения исследуемого материала, что просто уже исключает необходимость в применении каких- либо дополнительных линзах.

Читайте также: