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显微镜的基础知识

日期:2019-05-19 16:49
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摘要:

显微镜的基础知识
显微镜的基础知识:显微镜的放大原理显微镜的结构     

 
 
显微镜:  用于放大微小物体成为人的肉眼所能看到的仪器。显微镜分光学显微镜和电子显微镜。

光学显微镜
是在
1590年由荷兰的杨森父子所开创。现在的光学显微镜可把物体放大1600倍,分辨的*小极限达0.2微米。

电子显微镜
是在
1931年在德国柏林由克诺尔和哈罗斯卡首先装配完成的。这种显微镜用高速电子束代替光束。由于电子流的波长比光波短得多,所以电子显微镜的放大倍数可达80万倍,分辨的*小极限达0.2纳米。1963年开始使用的扫描电子显微镜更可使人看到物体表面的微小结构。
 
    显微镜的发明,使人看到了许多以前从未看到过的生物,如**、病毒等,也使人看到了生物的许多微小结构,如线粒体的结构,从而对生物学的发展起着重要的推动作用。显微镜是生物学研究的重要仪器之一。在医学、工农业生产中显微镜也有着重要用途,例如在医学诊断上,可对人血液中的红细胞进行计数等。

显微镜的放大原理:

  明视距离:250mm (人眼看物体的正常距离)      放大镜的原理:人眼观察到的是放大的虚像

 显微镜的放大原理:由物镜将被观测物体(标本)放大为可以被屏幕接收映射的实像,通过目镜的转换,使物镜成的实像再次放大并让其成在人眼正常看物体的明視距离处。

显微镜的结构:

  被观测物体(标本)-物镜-光阑-目镜-人眼             早期显微镜-------现代显微镜        

普通显微镜由3部分构成:

照明系统:包括光源和聚光镜

光学放大系统:由物镜和目镜组成,是显微镜的主体。(为了消除球差和色差,目镜和物镜都由复杂的透镜组构成。

机械装置:用于固定材料和使观察方便。

镜头分辨率:

   显微镜物象是否清楚不仅决定于放大倍数,还与显微镜的分辨力(resolution)有关,分辨力是指显微镜(或人的眼睛距目标25cm处)能分辨物体*小间隔的能力,分辨力的大小决定于光的波长和数值孔径(又称:镜口率)以及介质的折射率,用公式表示为:

显微镜的分辨力:   R=0.61λ/NA

                   NA=nSinα/2  (数值孔径)

    式中: λ 为成像光线的波长;

         n = 标本和物镜之间介质折射率;

         α= 镜口角(标本对物镜镜口的张角) ;

         NA= 数值孔径(numeric aperture)。

    镜口角总是要小于180˚,所以 Sin α /2 的*大值必然小于1。

    介质的折射率 n:
介质
空气
香柏油
α溴萘
折射率
1
1.33
1.515
1.66


    制作光学镜头所用的玻璃折射率为1.65~1.78,所用介质的折射率越接近玻璃的越好。对于干燥物镜来说,介质为空气,数值孔径一般为0.05~0.95;油镜头用香柏油为介质,数值孔径可接近1.5。

光学显微镜成像光波:

    光学显微镜的成像研究和设计,是以人眼可见光光线(人们常说的:可见光)的物理现象为基础进行的。可见光的波长为400~700nm,因此光学显微镜分辨力数值不会小于0.2μm。人眼的分辨力是0.2mm,所以一般光学显微镜设计的*大光学放大倍数通常为1000X。

电子显微镜成像机理:

   光学显微镜的分辨力受可见光波长的限制,质量较好的光学显微镜的分辨极限约为0.2μm。小于光波波长的物体因衍射而不能成像。为了观察到更细微的物体和结构,科学家采用更短波长的电子射线来代替光波,设计出了电子显微镜。电子微粒高速运动时,其行为类似光波的传播过程。运动电子的电子波波长随其速度而定,给其增压达到50万伏时,电子波波长约为0.001nm即电子射线的波长约为可见光的十万分之一其分辨力的极限约为4Å,其放大倍数比*上等的光学显微镜要高很多级。以电子射线为成像“光源”的显微镜称为电子显微镜

镜头像差:(待续)