光学显微镜

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光學顯微鏡
使用小型樣品的觀察
知名實驗生物細胞的發現
发明者漢斯·李普希
Zacharias Janssen英语Zacharias Janssen
相关事物顯微鏡
電子顯微鏡
光學顯微鏡的基本結構(二十世紀90年代):
1. 目鏡(又稱為接目鏡或眼透鏡)
2. 物鏡轉換器
3. 物鏡
4. 粗調旋鈕
5. 微調旋鈕
6. 載物台
7. 光源
8. 光闌和聚光器
9. 推進器(又稱為推片器)

光學顯微鏡(Optical microscope、Light microscope)是一種利用光學透鏡產生影像放大效應的顯微鏡

物體入射的被至少兩個光學系統(物鏡目鏡)放大。首先物鏡產生一個被放大實像,人眼通過作用相當於放大鏡的目鏡觀察這個已經被放大了的實像。一般的光學顯微鏡有多個可以替換的物鏡,這樣觀察者可以按需要更換放大倍數,也就是增加放大倍率,放大倍率是由目鏡倍率乘上物鏡倍率所得來的。這些物鏡一般被安置在一個可以轉動的物鏡盤上,轉動物鏡盤就可以使不同的物鏡方便地進入光路,物鏡盤的英文是Nosepiece,又譯作鼻輪

十八世紀,光學顯微鏡的放大倍率已經提高到了1000倍,使人們能用眼睛看清微生物體的形態、大小和一些內部結構。直到物理學家發現了放大倍率與解析度之間的規律,人們才知道光學顯微鏡的解析度是有極限的,解析度的這一極限限制了放大倍率的無限提高,1600倍成了光學顯微鏡放大倍率的最高極限,使得形態學的應用在許多領域受到了很大限制。光學顯微鏡的解析度受到光波長的限制,一般不超過0.3微米。假如顯微鏡使用紫外線作為光源或物體被放在油中的話,解析度還可以得到提高。

光學顯微鏡依樣品的不同可分為反射式透射式。反射顯微鏡的物體一般是不透明的,光從上面照在物體上,被物體反射的光進入顯微鏡。這種顯微鏡經常被用來觀察固體等,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。透射顯微鏡的物體是透明的或非常薄,光從可透過它進入顯微鏡。這種顯微鏡常被用來觀察生物組織。

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。

2014年10月8日,諾貝爾化學獎頒給了艾力克·貝琪格 (Eric Betzig),W·E·莫爾納爾 (William Moerner)和斯特凡·W·赫爾 (Stefan Hell),獎勵其發展超分辨螢光顯微鏡 (Super-Resolved Fluorescence Microscopy),這將帶來光學顯微鏡進入納米級尺度中。[1][2]

分類[编辑]

常規顯微鏡[编辑]

常規顯微鏡示意圖。

常規顯微鏡(Regular microscope)像與物同方向的顯微鏡。

複式顯微鏡[编辑]

複式顯微鏡示意圖。

複式顯微鏡(Compound microscope)像與物反方向的顯微鏡。

正立顯微鏡[编辑]

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)

正立顯微鏡的光源在機身下方,光由下方光源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。因物鏡和聚光鏡中間的空間較小,適用於觀察的物品通常較薄,可夾於玻片中。此顯微鏡的優點是結構簡單,因此一般光學顯微鏡多屬此類。

倒立顯微鏡[编辑]

倒立顯微鏡

倒立顯微鏡(Inverted microscope)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(Dissecting microscope),又被稱為實體顯微鏡立體顯微鏡(Stereo、Stereoscopic),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。

圖片[编辑]

參看[编辑]

參考文獻[编辑]

  1. ^ Ritter, Karl; Rising, Malin. 2 Americans, 1 German win chemistry Nobel. AP News. October 8, 2014 [October 8, 2014]. (原始内容存档于2018-10-02). 
  2. ^ Chang, Kenneth. 2 Americans and a German Are Awarded Nobel Prize in Chemistry. New York Times. October 8, 2014 [October 8, 2014]. (原始内容存档于2014-10-09). 
  3. ^ "The Lying stones of Marrakech", by Stephen Jay Gould, 2000