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显微镜的基础知识(一)

发布日期:2014-07-08 点击:2197

    显微镜: 用于放大微小物体使其被人的肉眼能清晰看到的仪器。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首创。现在的光学显微镜可把物体放大1600倍,分辨的最小极限达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,分辨的最小极限达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,如细菌、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病理分析并计数等。 显微镜的放大原理:

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。

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 

普通显微镜主要由3部分构成:

①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。)

②照明系统:包括光源和聚光镜。

③机械装置:用于固定材料和使观察方便。

放大率和有效放大率(又称放大倍数):

物体通过显微镜要经过物镜和目镜两次放大,所以显微镜总的放大率Γ应该是物镜放大率β和目镜放大率Γ1 的乘积:

即 Γ = β Γ1

显微镜可以通过调换不同放大率的物镜和目镜,能够方便地改变显微镜的放大率。放大率是显微镜的重要参数,但也不能盲目相信放大率越高越好。显微镜放大倍率的极限即有效放大倍率,被称为镜头的分辨率。 分辨率和放大倍率是两个不同的但又互有联系的概念。 当选用的物镜数值孔径不够大,即分辨率不够高时,显微镜不能分清物体的微细结构,此时即使过度地增大放大倍率,得到的也只能是一个轮廓虽大但细节不清的图像,称为无效放大倍率。反之如果分辨率已满足要求而放大倍率不足,则显微镜虽已具备分辨的能力,但因图像太小而仍然不能被人眼清晰视见。所以为了充分发挥显微镜的分辨能力,应使数值孔径与显微镜总放大倍率合理匹配。

镜头分辨率(有效放大率):

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)能分辨物体最小间隔的能力,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=nSin α/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 的最大值必然小于 1 。

介质的折射率 n:

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。

显微镜的分辨力与放大率的关系式: 500NA<Γ<1000NA

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