Строение светового микроскопа с подписями. Какое строение у микроскопа

Устройство микроскопа

Из истории микроскопа

CoolReferat.com

В рассказе Василия Шукшина ʼʼМикроскопʼʼ деревенский столяр Андрей Ерин купил на ʼʼзаныкануюʼʼ от жены зарплату мечту всœей своей жизни – микроскоп – и поставил своей целью найти способ извести на земле всœех микробов, поскольку искренне считал, что, не будь их, человек мог бы жить более ста пятидесяти лет. И только досадное недоразумение помешало ему в данном благородном делœе. Для людей многих профессий микроскоп - это крайне важно е оборудование, без которого выполнение многих исследований и технологических операций просто невозможно. Ну а в ʼʼдомашнихʼʼ условиях данный оптический прибор позволяет всœем желающим расширить границы своих возможностей, заглянув в ʼʼмикрокосмосʼʼ и исследовав его обитателœей.

Первый микроскоп был сконструирован отнюдь не профессиональным ученым, а ʼʼлюбителœемʼʼ, торговцем мануфактурой Антони Ван Левенгуком, жившим в Голландии в XVII веке. Именно данный пытливый самоучка первым взглянул через сделанный им самим прибор на капельку воды и увидел тысячи мельчайших существ, названных им латинским словом animalculus (ʼʼмаленькие звериʼʼ). За свою жизнь Левенгук успел описать более двухсот видов ʼʼзверушекʼʼ, а изучая тонкие срезы мяса, фруктов и овощей, он открыл клеточную структуру живой ткани. За заслуги перед наукой Левенгук в 1680 году был избран действительным членом Королевского общества, а чуть позже стал академиком и Французской Академии наук.

Микроскопы Левенгука, которых за свою жизнь он собственноручно изготовил более трех сотен, представляли собой небольшую, величиной с горошину, сферическую линзу, вставленную в оправу. Микроскопы имели предметный столик, положение которого относительно линзы можно было настраивать с помощью винта͵ а вот подставки или штатива у этих оптических приборов не было – их нужно было держать в руках. С точки зрения сегодняшней оптики, прибор, который принято называть ʼʼмикроскопом Левенгукаʼʼ, является не микроскопом, а очень сильной лупой, поскольку его оптическая часть состоит только из одной линзы.

С течением времени устройство микроскопа заметно эволюционировало, появились микроскопы нового типа, были усовершенствованы методы исследования. При этом работа с любительским микроскопом и по сей день сулит немало интересных открытий и взрослым, и детям.

Микроскоп - ϶ᴛᴏ оптический прибор, предназначенный для исследования увеличенных изображений микрообъектов, которые невидны невооруженным глазом.

Основными частями светового микроскопа (рис. 1) являются объектив и окуляр, заключенные в цилиндрический корпус – тубус. Большинство моделœей, предназначенных для биологических исследований, имеют в комплекте три объектива с разными фокусными расстояниями и поворотный механизм, предназначенный для их быстрой смены – турель, часто называемую револьверной головкой. Тубус располагается на верхней части массивного штатива, включающего тубусодержатель. Чуть ниже объектива (или турели с несколькими объективами) находится предметный столик, на который устанавливаются предметные стекла с исследуемыми образцами. Резкость регулируется с помощью винта грубой и точной настройки, который позволяет изменять положение предметного столика относительно объектива.

Для того чтобы исследуемый образец имел достаточную для комфортного наблюдения яркость, микроскопы снабжаются еще двумя оптическими блоками (рис. 2) – осветителœем и конденсором. Осветитель создает поток света͵ освещающий исследуемый препарат. В классических световых микроскопах конструкция осветителя (встроенного или внешнего) предполагает низковольтную лампу с толстой нитью накала, собирающую линзу и диафрагму, изменяющую диаметр светового пятна на образце. Конденсор, представляющий собой собирающую линзу, предназначен для фокусировки лучей осветителя на образце. Конденсор также имеет ирисовую диафрагму (полевую и апертурную), с помощью которой регулируется интенсивность освещения.

При работе с пропускающими свет объектами (жидкостями, тонкими срезами растений и т. п.), их освещают проходящим светом – осветитель и конденсор располагаются под предметным столиком. Непрозрачные же образцы нужно освещать спереди. Для этого осветитель располагают над предметным столиком, и его лучи с помощью полупрозрачного зеркала направляются на объект через объектив.

Осветитель должна быть пассивным, активным (лампа) или состоять из обоих элементов. Самые простые микроскопы не имеют ламп для подсветки образцов. Под столиком у них располагается двустороннее зеркало, у которого одна сторона плоская, а другая – вогнутая. При дневном освещении, в случае если микроскоп стоит у окна, получить довольно неплохое освещение можно при помощи вогнутого зеркала. В случае если же микроскоп находится в темном помещении, для подсветки используются плоское зеркало и внешний осветитель.

Увеличение микроскопа равно произведению увеличения объектива и окуляра. При увеличении окуляра равном 10 и увеличении объектива равном 40 общий коэффициент увеличения равен 400. Обычно в комплект исследовательского микроскопа входят объективы с увеличением от 4 до 100. Типичный комплект объективов микроскопа для любительских и учебных исследований (х 4, х10 и х 40), обеспечивает увеличение от 40 до 400.

Разрешающая способность – другая важнейшая характеристика микроскопа, определяющая его качество и четкость формируемого им изображения. Чем больше разрешающая способность, тем больше мелких деталей можно рассмотреть при сильном увеличении. В связи с разрешающей способностью говорят о ʼʼполезномʼʼ и ʼʼбесполезномʼʼ увеличении. ʼʼПолезнымʼʼ принято называть предельное увеличение, при котором обеспечивается максимальная деталировка изображения. Дальнейшее увеличение (ʼʼбесполезноеʼʼ) не поддерживается разрешающей способностью микроскопа и не выявляет новых деталей, зато может негативно повлиять на четкость и контраст изображения. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, предел полезного увеличения светового микроскопа ограничивается не общим коэффициентом увеличения объектива и окуляра - его при желании можно сделать сколь угодно большим, - а качеством оптических компонентов микроскопа, то есть, разрешающей способностью.

Микроскоп включает в себя три основные функциональные части:

1. Осветительная часть Предназначена для создания светового потока, который позволяет осветить объект таким образом, чтобы последующие части микроскопа предельно точно выполняли свои функции. Осветительная часть микроскопа проходящего света расположена за объектом под объективом в прямых микроскопах и перед объектом над объективом в инвертированных. Осветительная часть включает источник света (лампа и электрический блок питания) и оптико-механическую систему (коллектор, конденсор, полевая и апертурная регулируемые/ирисовые диафрагмы).

2. Воспроизводящая часть Предназначена для воспроизведения объекта в плоскости изображения с требуемым для исследования качеством изображения и увеличения (ᴛ.ᴇ. для построения такого изображения, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ как можно точнее и во всœех деталях воспроизводило бы объект с соответствующим оптике микроскопа разрешением, увеличением, контрастом и цветопередачей). Воспроизводящая часть обеспечивает первую ступень увеличения и расположена после объекта до плоскости изображения микроскопа. Воспроизводящая часть включает объектив и промежуточную оптическую систему. Современные микроскопы последнего поколения базируются на оптических системах объективов, скорректированных на бесконечность. Это требует дополнительно применения так называемых тубусных систем, которые параллельные пучки света͵ выходящие из объектива, ʼʼсобираютʼʼ в плоскости изображения микроскопа.

3. Визуализирующая часть Предназначена для получения реального изображения объекта на сетчатке глаза, фотопленке или пластинке, на экране телœевизионного или компьютерного монитора с дополнительным увеличением (вторая ступень увеличения).

Визуализирующая часть расположена между плоскостью изображения объектива и глазами наблюдателя (камерой, фотокамерой). Визуализирующая часть включает монокулярную, бинокулярную или тринокулярную визуальную насадку с наблюдательной системой (окулярами, которые работают как лупа). Вместе с тем, к этой части относятся системы дополнительного увеличения (системы оптовара/смены увеличения); проекционные насадки, в т.ч. дискуссионные для двух и более наблюдателœей; рисовальные аппараты; системы анализа и документирования изображения с соответствующими согласующими элементами (фотоканал).

Устройство микроскопа - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Устройство микроскопа" 2017, 2018.

Световой – это оптический инструмент, предназначенный для исследования объектов, невидимых невооруженным глазом. Световые микроскопы можно разделить на биологические и стереоскопические . Биологические микроскопы также называют лабораторными, медицинскими – это микроскопы для исследования тонких прозрачных образцов в проходящем свете. Биологические лабораторные микроскопы имеют большое увеличение, наиболее распространенное – 1000х, но некоторые модели могут иметь увеличение до 1600х.

Стереоскопические микроскопы используют для исследования непрозрачных объектов (монет, минералов, кристаллов, электросхем и пр.) в отраженном свете. Стереоскопические микроскопы обладают небольшим увеличением (20х, 40х, некоторые модели – до 200х), но при этом они создают объемное изображение наблюдаемого объекта. Данный эффект очень важен, например, при исследовании поверхности металла.

В данной статье мы более детально рассмотрим строение биологического лабораторного микроскопа, для чего рассмотрим отдельно оптическую, механическую и осветительную системы микроскопа.

2. Насадка

4. Основание

5. Револьверная головка

6. Объективы

7. Координатный столик

8. Предметный столик

9. Конденсор с ирисовой диафрагмой

10. Осветитель

11. Переключатель (вкл./выкл.)

12. Винт макрометрической (грубой) фокусировки

13. Винт микрометрической (точной) фокусировки

Оптическая система микроскопа

Оптическая система микроскопа состоит из объективов , расположенных на револьверной головке, и окуляров . С помощью оптической системы собственно и происходит формирование изображения исследуемого образца на сетчатке глаза. Заметим, что изображение, полученное с помощью биологического микроскопа, - перевернутое.

УВЕЛИЧЕНИЕ = УВЕЛИЧЕНИЕ ОБЪЕКТИВА Х УВЕЛИЧЕНИЕ ОКУЛЯРА.

Механическая система микроскопа

Механическая система состоит из тубуса, штатива, предметного столика, механизмов фокусировки, револьверной головки.

Механизмы фокусировки используют для фокусировки изображения. Винт грубой (макрометрической) фокусировки используют при работе с малыми увеличениями, а винт точной (микрометрической) фокусировки – при работе с большими увеличениями.

На предметном столике размещается исследуемый объект. Существует несколько видов предметных столиков: неподвижный (стационарный), подвижный, координатный и другие. С помощью координатного столика Вы можете перемещать исследуемый образец в горизонтальной плоскости по осям Х и У.

На револьверной головке расположены объективы. Поворачивая ее, Вы можете выбирать тот или иной объектив, и таким образом менять увеличение.

В тубус вставляется окуляр.

Осветительная система микроскопа

Осветительная система состоит из источника света, конденсора и диафрагмы.

Источник света может быть встроенный или внешний. Биологические микроскопы имеют нижнюю подсветку.

С помощью конденсора и диафрагмы можно регулировать освещение препарата. Конденсоры бывают однолинзовые, двухлинзовые, трехлинзовые. Поднимая или опуская конденсор, Вы соответственно конденсируете или рассеиваете свет, попадающий на образец. Диафрагма может быть ирисовой с плавным изменением диаметра отверстия или ступенчатой с несколькими отверстиями различных диаметров. Так уменьшая или увеличивая диаметр отверстия, Вы соответственно ограничиваете либо увеличиваете поток света, падающий на исследуемый объект.

В учебных лабораториях наиболее распространены биологические микроскопы МБР-1 (МБИ-1) и М-11 (М-9), приведенные на рисунке 1. Они дают увеличение от 56 до 1350 раз.

Рис.1. Общий вид биологических микроскопов :
А - микроскоп М-11 ; Б - микроскоп МБР-1 ; 1-окуляр; 2-тубус; 8 - тубусодержатель; 4 - кремальера грубой наводки; 5 - микрометрический винт; 6 - основание штатива; 7 - зеркало; 8 - конденсор и ирисовая диафрагма; 9 - подвижный предметный столик; 10 - револьвер с объективами.

В каждом микроскопе независимо от конструкции можно различить оптическую и механическую части.

Оптическая часть , являясь главной в микроскопе, состоит из объективов, сменяемых окуляров и осветительного устройства. При помощи объектива, состоящего из системы 5-7 линз, получают сильно увеличенное, действительное, обратное изображение исследуемого объекта (или его части) и при помощи окуляра, как через лупу, рассматривают это изображение. Окуляр состоит из системы 2-3 линз и дополнительно увеличивает изображение объекта без добавления тонких деталей. Обычно микроскопы имеют три объектива, дающие увеличение в 8, 40 и 90 раз.

В соответствии с этим на объективе поставлена цифра 8, 40 или 90. Аналогично и на окулярах поставлены цифры их увеличения. Чаще всего употребляют окуляры с увеличением 7, 10 и 15 раз (соответственно этому ставят обозначения 7 Х, 10 Х и 15 Х). Общее увеличение микроскопа можно определить, если умножить увеличение объектива на увеличение окуляра. Например, при окуляре 10 Х и объективах 8 и 40 мы будем иметь увеличение микроскопа 8 Х 10 = 80 раз и 40 Х 10 = 400 раз, а при окуляре 15 Х и объективах 8 и 40 - соответственно в 120 и 600 раз. Размеры поля зрения микроскопа ограничены специальной диафрагмой, находящейся внутри окуляра между его линзами. Поэтому при малых увеличениях микроскопа мы будем видеть общую картину объекта, а при больших увеличениях - центральный участок рассматриваемого объекта. На объективах ставят не только цифры, показывающие их собственное увеличение, но и цифры (0,20; 0,65; 1,25), обозначающие их численную (нумерическую) апертуру. Чем больше нумерическая апертура объектива, тем выше его разрешающая способность и тем больше тонких деталей можно увидеть в изучаемом объекте. Иногда бывает и третья цифра, характеризующая толщину покровного стекла, на которую рассчитан объектив.

Нумерическая апертура объектива (NA) - это величина, характеризующая светособирающую способность объектива. Под разрешающей способностью объектива микроскопа (d) понимают тот наименьший диаметр частицы, которую можно увидеть в микроскоп d = λ / 2NA, где λ - длина волны световых лучей, NА - нумерическая апертура объектива.

Для занятий достаточно употреблять два увеличения: слабое (56-80 раз) с объективом 8 и сильное (400-600 раз) с объективом 40.

Осветительное устройство состоит из подвижного зеркала, ирисовой диафрагмы, конденсора и двух матовых стекол (обычного и синего). Оно служит для направления света на препарат (объект), установки оптимального освещения объекта и регулировки силы освещения. Зеркало имеет две поверхности - плоскую и вогнутую. Иногда рекомендуют применять вогнутую поверхность зеркала при слабых источниках освещения, а плоскую поверхность при сильных источниках освещения. Однако эта рекомендация ошибочна, так как совершенно не учитывает принцип освещения объектов в современных микроскопах, имеющих конденсор. Вогнутое зеркало следует применять только при снятом конденсоре микроскопа, а во всех остальных случаях для правильного освещения изучаемого объекта следует применять плоское зеркало.

Лучи света, падающие от окна или от электрической осветительной лампы, зеркало направляет в отверстие диафрагмы через конденсор, состоящий из системы 2-3 линз, на изучаемый препарат. В простейшем препарате изучаемый объект помещен в капле воды на специальном предметном стекле (толщиной 1-1,5 мм) и накрыт покровным стеклом (толщиной 0,12-0,20 мм).

Ирисовая диафрагма служит для изменения ширины светового потока, направляемого зеркалом через конденсор на препарат, в соответствии с диаметром фронтальной линзы объектива. Для этого при рассмотрении препарата вынимают окуляр и, глядя в тубус микроскопа, уменьшают отверстие диафрагмы конденсора до появления ее краев на светлом фоне фронтальной линзы объектива. При этом пучок света, проходящий через диафрагму, становится примерно равным тому, который может пропустить фронтальная линза объектива. Использовать диафрагму для иных целей не рекомендуется, так как это может ухудшить качество изображения объекта.

Конденсор можно передвигать специальной кремальерой, и это позволяет установить оптимальное освещение препарата (то есть сфокусировать световой пучок на объекте) при различной толщине предметного стекла. Обычное положение конденсора самое верхнее, и не следует перемешать его вниз для регулировки силы освещения объекта.

Регулируют освещение в микроскопе матовыми стеклами (белое или синее), которые вкладывают в специальную откидную оправу, находящуюся под ирисовой диафрагмой конденсора.

К механической части микроскопа относятся: подставка микроскопа (основание штатива - башмак); шарнир (отсутствует в микроскопах МБР-1 и МБИ-1); тубусодержатель дугообразной формы; кремальера (винт с зубчаткой и зубчатой рейкой) перемещения конденсора и диафрагмы; подвижный предметный столик с отверстием в средней части, двумя пружинящими зажимами (клеммами), двумя винтами для перемещения столика и стопорным винтом; кремальера перемещения тубуса микроскопа (винт грубой наводки); коробка микромеханизма и связанный с ней микрометрический винт; тубус (труба) микроскопа; револьвер с тремя или четырьмя гнездами для ввинчивания объективов.

Поворотом револьвера быстро сменяют объективы. В верхнюю часть тубуса вставляют один из окуляров. Шарнир, соединяющий тубусодержатель с подставкой, позволяет нам устанавливать удобный угол наклона тубуса микроскопа М-11 (М-9). В микроскопе МБР-1 (МБИ-1) тубус установлен с постоянным углом наклона. Зажимы служат для закрепления препарата над отверстием в столике. Винт грубой наводки предназначен для грубого перемещения тубуса микроскопа и обычно используется при малом увеличении (8). Микрометрическим винтом пользуются при больших увеличениях микроскопа (объективы 40 и 90) для изучения всей толщины объекта; его не следует поворачивать в ту или другую сторону более чем на один поворот во избежание порчи тонкого микрометрического механизма. Перед началом работы метка на неподвижной части тубусодержателя микроскопа должна находиться между двумя черточками подвижной части коробки микромеханизма (метки нанесены сбоку), а метка на микрометрическом винте должна стоять против цифры «ноль» на шкале винта. Микромеханизм перемещает тубус микроскопа вместе с механизмом грубой подачи.

Нужно бережно обращаться с микроскопом. Переносят его с места хранения на рабочее место обеими руками: одной рукой берут за тубус, а другой поддерживают за основание. Никогда не следует применять силу при заедании револьвера или одной из кремальер. Все части микроскопа нужно поддерживать в чистоте, оберегать от соприкосновения с химически активными жидкостями (кислота, щелочи, органические растворители). Нельзя прикасаться пальцами к линзам объектива, окуляра и конденсора. В случае загрязнения их протирают чистыми хлопчатобумажными тряпочками (сухими, или смоченными водой, или увлажненными бензином, или смесью спирта с эфиром). После окончания работы микроскоп следует накрывать колпаком, непроницаемым для пыли (из полиэтиленовой пленки или плотной материи). Ремонтировать, чистить и смазывать микроскоп может только опытный мастер.

МИКРОСКОП. МИКРОСКОПИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ.

Микроскопическая техника.

Главные этапы цитологического и гистологического анализа:

Выбор объекта исследования

Подготовка его для изучения в микроскопе

Применение методов микроскопирования

Качественный и количественный анализ полученных изображений

Количественные методы исследования - морфометрия, денситометрия, цитофотометрия, спектро-флуорометрия.

Микроскопические методы исследования имеют огромное значение для теории и практики медицины как способ изучения гистологических структур в норме, эксперименте и патологии.

Световой микроскоп. Микроскоп – оптический прибор, предназначенный для получения увеличенных изображений биологических объектов и деталей их строения, не видимых невооруженным глазом.

Микроскоп состоит из оптических и механических частей. Оптические части микроскопа: объективы, окуляры, зеркало и конденсор с ирисовой диафрагмой. Механические части микроскопа: основание, тубусодержатель, тубус, револьвер, предметный столик, механизмы макро- и микровинта, механизм перемещения конденсора

Оптические части микроскопа.

Объектив – основная оптическая часть микроскопа, которая создает изображение препарата. Объектив является системой линз в металлической оправе, где различают фронтальную – главную или увеличительную линзу, ближайшую к объекту, которая строит изображение и коррекционные – они устраняют аберрации фронтальной линзы. Объективы подразделяются:

А) по степени увеличения на объективы малых увеличений (увеличение ≤10), объективы средних увеличений (увеличение ≤40), объективы больших увеличений (увеличение ≥40),

Б) по степени совершенства исправлений аберраций (искажений) на монохроматы (предназначены для работы при монохроматическом освещении), ахроматы (хроматическая аберрация исправлена для 2 цветов спектра), апохроматы (хроматическая аберрация исправлена для 3 цветов спектра); планмонохроматы, планахроматы, планапохроматы (исправлена кривизна поверхности изображения),

В) по свойствам на суховоздушные и иммерсионные. При использовании суховоздушных объективов между препаратом и объективом воздушное пространство, при иммерсионыых между препаратом и объективом находится жидкость (иммерсионное масло, вода). Соответственно иммерсионные объективы делят на водные и маслянные. Получение максимального увеличения возможно только с помощью иммерсионного объектива (как правило, объектива с увеличением 90).Иммерсионные объективы рассчитываются на работу с покровными стеклами не толще 0,17 мм.

Окуляр – оптическая система, используемая для рассматривания изображения, построенного объективом. Простой окуляр (Гюйгенса) состоит из двух плосковыпуклых линз, обращенных выпуклой поверхностью в сторону объектива. Между линзами находится диафрагма с постоянным отверстием. К диафрагме крепится стрелка – указатель. Верхняя линза именуется глазной, на ее оправе указывается увеличение окуляра. Нижняя линза получила название полевой. Окуляр обычно увеличивает изображение в 5-25 раз

Зеркало – направляет поток света через конденсор на препарат. Имеет плоскую и вогнутую поверхности, которые используются в зависимости от степени освещения.

Конденсор – собирает лучи света и фокусирует их на препарат, обеспечивая достаточное и равномерное освещение последнего. Конденсор состоит из двух линз: нижней двояковыпуклой и верхней плосковыпуклой. С помощью конденсора регулируют степень освещения изучаемого объекта.

Первый микроскоп был оптическим прибором, который позволял получить обратное изображение микрообъектов и разглядеть очень мелкие детали строения вещества, подлежавшего изучению. По своей схеме оптический микроскоп представляет собой устройство, сходное с конструкцией рефракторного , в котором идет преломление света в момент его прохождения .

Пучок световых лучей, попадающий в микроскоп, вначале преобразуется в параллельный поток, после чего преломляется в окуляре. Затем информация об объекте исследования поступает в зрительный анализатор человека.

Для удобства объект наблюдения подсвечивают. Для этой цели предназначено зеркало, расположенное в нижней части микроскопа. Свет отражается от зеркальной поверхности, проходит через рассматриваемый объект и попадает в объектив. Параллельный поток света идет вверх, к окуляру. Степень увеличения микроскопа зависит от параметров линз. Обычно эта указывается на корпусе прибора.

Устройство микроскопа

Микроскоп имеет две основные системы: механическую и оптическую. В первую входят подставка, коробка с рабочим механизмом, стойка, держатель тубуса, грубой и тонкой наводки, а также предметный столик. Оптическая система включает в себя объектив, окуляр и блок подсветки, куда входят конденсатор, светофильтр, зеркальце и элемент освещения.

Современные оптические микроскопы имеют не одну, а две и даже более линз. Это позволяет справиться с искажением изображения, называемом хроматической аберрацией.

Оптическая система микроскопа – основной элемент всей конструкции. Объектив определяет, каким будет увеличение рассматриваемого объекта. Он состоит из линз, количество которых зависит от типа прибора и его назначения. В окуляре также используется две или даже три линзы. Чтобы определить общее увеличение конкретного микроскопа, следует умножить увеличение его окуляра на эту же характеристику объектива.

Со временем микроскоп совершенствовался, менялись принципы его работы. Оказалось, что при наблюдении микромира можно использовать не только свойство преломления света. В работе микроскопа могут быть задействованы и электроны. Современные электронные микроскопы позволяют видеть по отдельности частицы вещества, которые настолько малы, что свет их обтекает. Для преломления электронных пучков используются не увеличительные стекла, а магнитные элементы.