光学显微镜

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光学显微镜是一种利用光学透镜产生影像放大效应的显微镜

物体入射的被至少两个光学系统(物镜目镜)放大。首先物镜产生一个被放大实像,人眼通过作用相当于放大镜的目镜观察这个已经被放大了的实像。一般的光学显微镜有多个可以替换的物镜,这样观察者可以按需要更换放大倍数。这些物镜一般被安置在一个可以转动的物鏡盤上,转动物镜盘就可以使不同的目镜方便地进入光路,物鏡盤的英文是Nosepiece,又譯作鼻輪

已知最古老的公開顯微照片:蜜蜂,由Francesco Stelluti於1630年發表[1]

十八世纪,光学显微镜的放大倍率已经提高到了1000倍,使人们能用眼睛看清微生物体的形态、大小和一些内部结构。直到物理学家发现了放大倍率与分辨率之间的规律,人们才知道光学显微镜的分辨率是有极限的,分辨率的这一极限限制了放大倍率的无限提高,1600倍成了光学显微镜放大倍率的最高极限,使得形态学的应用在许多领域受到了很大限制。

光学显微镜的分辨率受到光波长的限制,一般不超过0.3微米。假如显微镜使用紫外线作为光源或物体被放在油中的话,分辨率还可以得到提高。

光学显微镜依樣品的不同可分為反射式透射式。反射显微镜的物体一般是不透明的,光从上面照在物体上,被物体反射的光进入显微镜。这种显微镜经常被用来观察固体等,多應用在工學、材料領域,在正立顯微鏡中,此類顯微鏡又稱作金相顯微鏡。透射显微镜的物体是透明的或非常薄,光从可透过它进入显微镜。这种显微镜常被用来观察生物组织。

光學顯微鏡依其聚光鏡(condenser)和物鏡(Objective)的設計,可用來觀察不同的樣品。明視野(Brightfield)用來觀察薄的染色生物組織樣品,暗視野(Darkfield)功能的視野下,背景為黑色,能突顯樣品的細微面貌,觀察未染色樣品時,如活細胞,可利用相位差(Phase)功能。另外還有微分干涉差(differential interference contrast,DIC)功能,都常搭配在光學顯微鏡上。

依光源的不同,還有螢光顯微鏡共聚焦顯微鏡等類別。

正立顯微鏡[编辑]

正立顯微鏡是光學顯微鏡的一種,在穿透光觀察下,光源由機身下面經過聚光鏡到達樣品,再穿過位於樣品上方的物鏡,然後藉由反射鏡和透鏡到達觀察者的眼睛或其他成像儀器。正立顯微鏡物鏡和聚光鏡中間的空間較小,適用於正立顯微鏡觀察的物品,通常較薄,可夾於玻片中。正立顯微鏡的優點是結構簡單,因此一般顯微鏡多屬此類。

正立顯微鏡上的基本部件
  1. 接目鏡 (ocular lens or eye-piece)
  2. 接物鏡轉輪(objective turret)或鼻輪(nosepiece)
  3. 接物鏡(objective lens)
  4. 粗調節輪 / 器(coarse adjustment knob)
  5. 細 / 微調節輪 / 器(fine adjustment knob)
  6. 標本夾載物台(clip and stage)
  7. 反射鏡(mirror)
  8. 光圈聚光鏡(condenser and diaphragm)
光学显微镜的基本结构(二十世纪90年代):

1. 目镜(又称为接目镜或眼透镜)
2. 物镜转换器
3. 物镜
4. 粗调旋钮
5. 微调旋钮
6. 载物台
7. 光源
8. 光阑和聚光器
9. 推进器(又称为推片器)

倒立顯微鏡[编辑]

倒立顯微鏡

倒立顯微鏡是顯微鏡的一種,在穿透光觀察下,明視野用之照明光源聚光鏡是來自機身上方,光線穿過聚光鏡到達樣品,再穿過位於樣品下方的物鏡,然後藉由反射鏡和透鏡到達觀察者的眼睛或成像儀器。對螢光顯微鏡而言,螢光激發光源和物鏡同位於底部。由於激發光源可以是高功率大型雷射光源或弧光燈,倒立式的設計更能穩定顯微鏡鏡的結構。倒立顯微鏡常用於觀察培養中的細胞或組織,特別是應用在螢光的生物樣品上。

解剖顯微鏡[编辑]

解剖顯微鏡

解剖顯微鏡,又被稱為實體顯微鏡立體顯微鏡,是為了不同的工作需求所設計的顯微鏡。利用解剖顯微鏡觀察時,進入兩眼的光各來自一個獨立的路徑,這兩個光路徑夾了一個小小的角度,因此在觀察時,樣品可以呈現立體的樣貌。解剖顯微鏡的光路設計有兩種:The Greenough ConceptThe Telescope Concept
解剖顯微鏡常常用在一些固體樣本的表面觀察,或是解剖、鐘錶製作和小電路板檢查等工作上。

顯微鏡成像原理[编辑]

顯微鏡的光學路徑

現在的光學顯微鏡的構造非常的複雜精密,為了精準成像,顯微鏡的光學路徑必須嚴謹的設計與控制。儘管如此,光學顯微鏡的運作原理是非常簡單的。

最簡單的物鏡是由高解析度的玻璃鏡製成,有非常短的焦距,大概是160 mm左右,而產生了放大倒立成像,因此像是非常靠近試片來觀察,經由對焦,其產生的是實像,不用經由目鏡即可用肉眼看到,或者成像於紙張上。在多數的顯微鏡,目鏡是雙鏡組成的,一個在眼睛,產生虛像,使肉眼看到放大成像;一個則靠近物鏡,產生實像。

參考文獻[编辑]

  1. ^ "The Lying stones of Marrakech", by Stephen Jay Gould, 2000