Микроскоп рисунок с обозначениями и описанием. Оптические части микроскопа. Схема расположения основных элементов оптического микроскопа

МИКРОСКО́П

Микроскоп рисунок с обозначениями и описанием. Оптические части микроскопа. Схема расположения основных элементов оптического микроскопа

Авторы: А. А. Шехонин

МИКРОСКО́П оп­ти­че­ский (от мик­ро… и …скоп), оп­тич. при­бор для по­лу­че­ния силь­но уве­ли­чен­ных (до 2000 раз) изо­бра­же­ний объ­ек­тов или эле­мен­тов их струк­ту­ры, не ви­ди­мых не­воо­ру­жён­ным гла­зом. Разл. ти­пы М.

пред­на­зна­ча­ют­ся для об­на­ру­же­ния и изу­че­ния бак­те­рий, кле­ток ор­га­низ­мов, мел­ких крис­тал­лов, струк­ту­ры спла­вов и др. объ­ек­тов, раз­ме­ры ко­то­рых мень­ше ми­ним. пре­де­ла раз­ре­ше­ния гла­за. С по­мо­щью М. оп­ре­де­ля­ют­ся фор­ма, раз­ме­ры, струк­ту­ра и др. ха­рак­те­ри­сти­ки мик­ро­объ­ек­тов. М.

да­ёт воз­мож­ность раз­ли­чать эле­мен­ты струк­ту­ры с рас­стоя­ни­ем ме­ж­ду ни­ми до 0,1 мкм.

Свой­ст­во лин­зы или сис­те­мы линз да­вать уве­ли­чен­ные изо­бра­же­ния пред­ме­тов бы­ло из­вест­но уже в 16 в. Пер­вые ус­пеш­ные при­ме­не­ния М. в на­уч. ис­сле­до­ва­ни­ях свя­за­ны с име­на­ми Р. Гу­ка, ус­та­но­вив­ше­го (ок. 1665), что жи­вот­ные и рас­тит.

тка­ни име­ют кле­точ­ное строе­ние, и А. ван Ле­вен­гу­ка, от­крыв­ше­го с по­мо­щью М. мик­ро­ор­га­низ­мы (1673–1677). Раз­ра­бот­ка Э. Аб­бе (1872–73) тео­рии об­ра­зо­ва­ния изо­бра­же­ний не­са­мо­све­тя­щих­ся объ­ек­тов в М. спо­соб­ст­во­ва­ла раз­ви­тию разл. ме­то­дов мик­ро­ско­пич.

ис­сле­до­ва­ний (см. Мик­ро­ско­пия оп­ти­че­ская).

Прин­ци­пи­аль­ная схе­ма М. при­ве­де­на на рис. Ис­точ­ник све­та 1 ос­ве­ща­ет объ­ект (пре­па­рат), рас­по­ло­жен­ный на пред­мет­ном сто­ли­ке 6. Ос­ве­ти­тель­ный ка­нал со­дер­жит, по­ми­мо ис­точ­ни­ка све­та, кол­лек­тор 2 и кон­ден­сор 5.

Ири­со­вые диа­фраг­мы (по­ле­вая 3 и апер­тур­ная 4) слу­жат для ог­ра­ни­че­ния све­то­вых пуч­ков и умень­ше­ния рас­се­ян­но­го све­та. Объ­ек­тив 7 соз­да­ёт дей­ст­ви­тель­ное, пе­ре­вёр­ну­тое и уве­ли­чен­ное изо­бра­же­ние объ­ек­та в плос­ко­сти по­ле­вой диа­фраг­мы 9.

Оку­ляр 10, подобно лупе, об­ра­зу­ет вто­рич­но уве­ли­чен­ное мни­мое изо­бра­же­ние, бес­ко­неч­но уда­лён­ное (обыч­но на рас­стоя­нии наи­луч­ше­го в́и­де­ния 250 мм) от зрач­ка 11 гла­за на­блю­да­те­ля.

Осн. оп­тич. ха­рак­те­ри­сти­ки М.

: ви­ди­мое уве­ли­че­ние $Γ$, ли­ней­ное по­ле в про­стран­ст­ве пред­ме­тов 2$y$ (или уг­ло­вое по­ле в про­стран­ст­ве изо­бра­же­ний 2$ω'$), чи­сло­вая апер­ту­ра $A$ в про­стран­ст­ве пред­ме­тов (диа­метр вы­ход­но­го зрач­ка $D'$): $A=n\sinσ$ ($n$ – по­ка­за­тель пре­лом­ле­ния сре­ды ме­ж­ду пред­ме­том и объ­ек­ти­вом, $σ$  – апер­тур­ный угол ме­ж­ду оп­тич. осью и край­ним лу­чом осе­во­го пуч­ка). Эти ха­рак­те­ри­сти­ки М. свя­за­ны ме­ж­ду со­бой со­от­но­ше­ни­ем $$ Γ = –250 \text {tg} ω'/y = –500A/D' = 250/f'$$, где $f'$  – фо­кус­ное рас­стоя­ние микроско­па.

Об­щее уве­ли­че­ние М. рав­но про­из­ве­де­нию уве­ли­че­ния объ­ек­ти­ва на уве­ли­че­ние оку­ля­ра:$$Γ=β_{\text{об}}Γ_{\text{ок}}.

$$ Уве­ли­че­ние объ­ек­ти­ва $β_{\text{об}}=–Δ/f'_{\text{об}}$, где $Δ$ – рас­стоя­ние ме­ж­ду зад­ним фо­ку­сом объ­ек­ти­ва $F'_{\text{об}}$ и пе­ред­ним фо­ку­сом оку­ля­ра $F_{\text{ок}}$ (т. н. оп­тич. дли­на ту­бу­са М.

), $f'_{\text{об}}$ – фо­кус­ное рас­стоя­ние объ­ек­ти­ва. Уве­ли­че­ние оку­ля­ра $Γ_{\text{ок}}=250/f'_{\text{ок}}$, где $f'_{\text{ок}}$ – фо­кус­ное рас­стоя­ние оку­ля­ра.

Важ­ной ха­рак­те­ри­сти­кой М. яв­ля­ет­ся его раз­ре­шаю­щая спо­соб­ность, оп­ре­де­ляе­мая как ве­ли­чи­на, об­рат­ная наи­мень­ше­му рас­стоя­нию $δ$, на ко­то­ром два со­сед­них эле­мен­та струк­ту­ры ещё мо­гут быть вид­ны раз­дель­но. Раз­ре­шаю­щая спо­соб­ность М. ог­ра­ни­че­на, что объ­яс­ня­ет­ся ди­фрак­ци­ей све­та.

Вслед­ст­вие ди­фрак­ции изо­бра­же­ние бес­ко­неч­но ма­лой све­тя­щей­ся точ­ки, да­вае­мое объ­ек­ти­вом М., име­ет вид не точ­ки, а круг­ло­го свет­ло­го пят­на, ок­ру­жён­но­го тём­ны­ми и свет­лы­ми коль­ца­ми.

Ес­ли две све­тя­щие­ся точ­ки рас­по­ло­же­ны близ­ко друг к дру­гу, то их ди­фрак­ци­он­ные изо­бра­же­ния на­кла­ды­ва­ют­ся од­но на дру­гое, да­вая в плос­ко­сти изо­бра­же­ния слож­ное рас­пре­де­ле­ние ос­ве­щён­но­сти. Для не­са­мо­све­тя­щих­ся объ­ек­тов пре­дель­ное ми­ним.

рас­стоя­ние $δ_{\text{пр}}$ ме­ж­ду дву­мя точ­ка­ми со­став­ля­ет: $δ_{\text{пр}}=λ/(А+A'_{\text{к}})≈λ/2А$, где $λ$  – дли­на вол­ны све­та, $A'_{\text{к}}=n\sin δ '_{\text{к}}$ – зад­няя чи­сло­вая апер­ту­ра кон­ден­со­ра (на прак­ти­ке обыч­но рав­ная чи­сло­вой апер­ту­ре $A$ объ­ек­ти­ва).

Раз­ре­шаю­щая спо­соб­ность 1/$δ$ пря­мо про­пор­цио­наль­на апер­ту­ре объ­ек­ти­ва, и для её по­вы­ше­ния ис­поль­зу­ют им­мер­си­он­ные объ­ек­ти­вы, у ко­то­рых про­стран­ст­во ме­ж­ду пред­ме­том и объ­ек­ти­вом за­пол­не­но жид­ко­стью с боль­шим по­ка­за­те­лем пре­лом­ле­ния. Апер­ту­ры им­мер­си­он­ных объ­ек­ти­вов с боль­шим уве­ли­че­ни­ем дос­ти­га­ют ве­ли­чи­ны $A≈$ 1,3 (у обыч­ных «су­хих» объ­ек­ти­вов $A≈$ 0,9).

Су­ще­ст­во­ва­ние пре­де­ла раз­ре­шаю­щей спо­соб­но­сти влия­ет на вы­бор уве­ли­че­ния М. Уве­ли­че­ние М. в пре­де­лах (500–1000)$A$ счи­та­ет­ся по­лез­ным, т. к. при нём раз­ре­шаю­щая спо­соб­ность М.

наи­луч­шим об­ра­зом со­от­но­сит­ся с раз­ре­шаю­щей спо­соб­но­стью гла­за на­блю­да­те­ля. При уве­ли­че­ни­ях ме­нее 500$A$ раз­ре­шаю­щей спо­соб­но­сти М. не­дос­та­точ­но. При уве­ли­че­ни­ях св.

 1000$A$ раз­ре­шаю­щая спо­соб­ность гла­за не по­зво­ля­ет вы­явить но­вые под­роб­но­сти струк­ту­ры ис­сле­дуе­мо­го объ­ек­та (пре­па­ра­та).

Кро­ме оп­тич. уз­лов (объ­ек­тив, оку­ляр), в М. име­ют­ся так­же шта­тив или кор­пус, пред­мет­ный сто­лик для кре­п­ле­ния и пе­ре­ме­ще­ния пре­па­ра­та, ме­ха­низ­мы для гру­бой и точ­ной фо­ку­си­ров­ки, уст­рой­ст­во для кре­п­ле­ния объ­ек­ти­вов и ту­бус для ус­та­нов­ки оку­ля­ров.

При­ме­не­ние то­го или ино­го ти­па кон­ден­со­ра (свет­ло­поль­ный, тем­но­поль­ный и др.) за­ви­сит от вы­бо­ра не­об­хо­ди­мо­го ме­то­да на­блю­де­ния.

Объ­ек­ти­вы в боль­шин­ст­ве совр. М. съём­ные; для бы­ст­рой сме­ны они ус­та­нав­ли­ва­ют­ся в ре­воль­вер­ную го­лов­ку. По ис­прав­ле­нию хро­ма­тич. абер­ра­ций объ­ек­ти­вы раз­де­ля­ют­ся на ах­ро­ма­ты, у ко­то­рых ис­прав­ле­на хро­ма­тич. абер­ра­ция толь­ко для двух длин волн, и апо­хро­ма­ты с улуч­шен­ной хро­ма­тич. кор­рек­ци­ей.

Для ис­прав­ле­ния кри­виз­ны по­ля ис­поль­зу­ют­ся пла­на­хро­ма­ты и пла­на­по­хро­ма­ты, имею­щие плос­кое по­ле изо­бра­же­ния, что осо­бен­но важ­но для мик­ро­фо­то­гра­фии.

Кро­ме то­го, объ­ек­ти­вы под­раз­де­ля­ют­ся: по спек­траль­ным ха­рак­те­ри­сти­кам – на объ­ек­ти­вы для ви­ди­мой об­лас­ти спек­тра и для УФ- и ИК-мик­ро­ско­пии (лин­зо­вые и зер­каль­но-лин­зо­вые); по дли­не ту­бу­са, на ко­то­рую они рас­счи­та­ны (в за­ви­си­мо­сти от кон­ст­рук­ции мик­ро­ско­па); по сре­де ме­ж­ду объ­ек­ти­вом и пре­па­ра­том – на «су­хие» и им­мер­си­он­ные (вод­ные, гли­це­ри­но­вые и др.); по ме­то­ду на­блю­де­ния – на обыч­ные, фа­зо­во-кон­тра­ст­ные, лю­ми­нес­цент­ные и др.

Тип при­ме­няе­мо­го оку­ля­ра при дан­ном ме­то­де на­блю­де­ния оп­ре­де­ля­ет­ся вы­бо­ром объ­ек­ти­ва М. При­спо­соб­ле­ния к М.

по­зво­ля­ют улуч­шать ус­ло­вия на­блю­де­ния и рас­ши­рять воз­мож­но­сти ис­сле­до­ва­ний, осу­ще­ст­в­лять раз­ные ви­ды ос­ве­ще­ния пре­па­ра­тов, оп­ре­де­лять раз­ме­ры пред­ме­тов, фо­то­гра­фи­ро­вать че­рез М.

, по­лу­чать ви­део­изоб­ра­же­ния объ­ек­тов, про­из­во­дить мик­ро­спек­тро­фо­то­мет­ри­ро­ва­ние и т. п.

оп­ре­де­ля­ют­ся об­ла­стью их при­ме­не­ния или ме­то­дом на­блю­де­ния. Био­ло­ги­че­ские М. пред­на­зна­че­ны для ис­сле­до­ва­ний в мик­ро­био­ло­гии, гис­то­ло­гии, ци­то­ло­гии, бо­та­ни­ке, ме­ди­ци­не, а так­же для на­блю­де­ния про­зрач­ных объ­ек­тов в фи­зи­ке, хи­мии и т. д. В био­ло­гич.

ис­сле­до­ва­ни­ях ис­поль­зу­ют­ся так­же лю­ми­нес­цент­ные и ин­вер­ти­ро­ван­ные М. В по­след­них объ­ек­тив рас­по­ла­га­ет­ся под на­блю­дае­мым объ­ек­том, а кон­ден­сор – свер­ху. Эти М. пред­на­зна­че­ны для ис­сле­до­ва­ния куль­ту­ры тка­ней, на­хо­дя­щих­ся в пи­тат.

сре­дах, и снаб­же­ны тер­мо­ста­та­ми, а ино­гда и уст­рой­ст­ва­ми для ки­но­съём­ки мед­лен­ных про­цес­сов. Ме­тал­ло­гра­фи­че­ские М. пред­на­зна­че­ны для ис­сле­до­ва­ния мик­ро­струк­тур ме­тал­лов и спла­вов. По­ля­ри­за­ци­он­ные М. снаб­же­ны по­ля­ри­за­ци­он­ны­ми уст­рой­ст­ва­ми и пред­на­зна­че­ны гл. обр.

для ис­сле­до­ва­ния шли­фов ми­не­ра­лов и руд. Сте­рео­мик­ро­ско­пы слу­жат для по­лу­че­ния объ­ём­ных изо­бра­же­ний на­блю­дае­мых пред­ме­тов.

Име­ют­ся так­же спе­циа­ли­зир. М.: мик­ро­ус­та­нов­ки для ки­но- и ви­део­съём­ки бы­ст­рых и мед­лен­ных про­цес­сов (дви­же­ния мик­ро­ор­га­низ­мов, про­цес­сов де­ле­ния кле­ток, рос­та кри­стал­лов и т. п.); М. для изу­че­ния сле­дов ядер­ных час­тиц в фо­то­эмуль­си­ях; вы­со­ко­тем­пе­ра­тур­ные М.

для ис­сле­до­ва­ния объ­ек­тов, на­гре­тых до 2000 °С; хи­рур­ги­че­ские М. сла­бо­го уве­ли­че­ния, при­ме­няе­мые при хи­рур­гич. опе­ра­ци­ях; ин­тер­фе­рен­ци­он­ные М. для ко­ли­че­ст­вен­ных ис­сле­до­ва­ний. Весь­ма слож­ны­ми при­бо­ра­ми яв­ля­ют­ся мик­ро­спек­тро­фо­то­мет­рич.

ус­та­нов­ки для оп­ре­де­ле­ния спек­тров по­гло­ще­ния пре­па­ра­тов и те­ле­ви­зи­он­ные ана­ли­за­то­ры мик­ро­изо­бра­же­ний. Пер­вые пред­став­ля­ют со­бой со­че­та­ние М. со спец. мо­но­хро­ма­то­ра­ми и уст­рой­ст­ва­ми для из­ме­ре­ния све­то­вых по­то­ков; во вто­рых М.

ра­бо­та­ет со­вме­ст­но с те­ле­ви­зи­он­ны­ми и элек­трон­ны­ми сис­те­ма­ми, ко­то­рые ав­то­ма­ти­че­ски оп­ре­де­ля­ют гео­мет­рич. ха­рак­те­ри­сти­ки изу­чае­мых струк­тур.

Источник: https://bigenc.ru/physics/text/2212779

Строение микроскопа – схема устройства с обозначениями и подписями частей

Микроскоп рисунок с обозначениями и описанием. Оптические части микроскопа. Схема расположения основных элементов оптического микроскопа

До сих пор нет достоверных сведений о появлении первого микроскопа. В начале XVI века первым человеком, который предложил объединить 2 линзы для увеличения изучаемых объектов, был известный врач из Италии Д. Фракасторо. По другим данным, первый оптический прибор изобрели в Голландии отец и сын Янсены.

Известно это стало после заявления, сделанного в середине XVII века младшим Янсеном. Существует версия, что первую конструкцию с выпуклой и вогнутой линзами создал знаменитый Галилео Галилей в начале XVII века. Спустя 10 лет К. Дреббель собрал устройство с двумя выпуклыми линзами, в качестве которых он использовал 2 лупы.

Через несколько лет голландец К. Гюйгенс, создавший окуляр для телескопа, придумал и собрал двухлинзовую систему, которая регулировалась, не разлагая света на составные цвета. Это изобретение стало настоящим прорывом в истории создания оптической техники, а окуляры Гюйгенса применяются и по сей день.

Большую роль в разработках оптических приборов сыграл известный основоположник научной микроскопии Левенгук. Он собирал небольшие устройства с одной мощной линзой. Хотя простые конструкции были очень неудобны, но они давали возможность детальней изучать изображения объектов, чем составные приборы.

Виды микроскопов

За всю историю развития микроскопной техники было изобретено множество приборов. Все они отличались устройством и принципом действия. Основные виды микроскопов:

  • оптические;
  • электронные;
  • сканирующие зондовые;
  • рентгеновские.

Оптические и электронные

Самым простым и недорогим устройством считается оптический прибор. По своим техническим параметрам он позволяет увеличивать изображение объекта в 2 тыс. раз. Благодаря такому высокому показателю, с помощью оптического микроскопа можно исследовать:

  • структуру клеток;
  • поверхность ткани;
  • дефекты на искусственных объектах и т. д.

Приборы с таким увеличением выполнены более качественно, поэтому стоят довольно дорого. Большинство устройств обладают простой конструкцией и небольшим увеличением.

Применяются они в основном для учебных целей при выполнении лабораторных работ по биологии.

Обычно приборы имеют несколько подвижных объективов с разными показателями увеличения, которые можно менять, в зависимости от выполняемой работы.

Более современным прибором считается электронный микроскоп, который может увеличивать изображение предмета в 20 тыс. раз. От оптического устройства он отличается тем, что вместо луча света используется пучок электронов. Специальные магнитные линзы преобразовывают в изображение перемещение отрицательно заряженных частиц, а направленность пучка регулируется изменением магнитного поля.

Использование прибора в комплексе с компьютером позволяет значительно увеличить изображение и одновременно сделать снимок объекта.

Недостатком таких устройств считается высокая стоимость и их эксплуатация только в лабораторных условиях, так как молекулы воздуха воздействуют на электроны, нарушая четкость изображения.

Кроме того, чтобы на функционирование микроскопа не влияли внешние магнитные поля, лаборатории размещают в подземных бункерах с толстыми стенами.

Зондовые и рентгеновские

Сканирующие устройства позволяют получить нужное изображение с помощью специального зонда, который выполняет роль объектива и проводит исследование объекта.

В итоге получается трехмерное изображение с точными характеристиками исследуемого предмета.

Эта новая техника обладает довольно высоким разрешением, а зонд представляет собой сложный механизм, оснащенный чувствительными сенсорами, которые реагируют на перемещение электронов.

Зачастую такие конструкции используются для сканирования объектов со сложным рельефом. Сканерами исследуются внутренние пространства труб и мелких тоннелей. В результате исследования полученные первоначальные показатели обрабатываются математическим методом с помощью специальной компьютерной программы.

Для исследования предметов, размеры которых соизмеримы с длиной электромагнитных волн от 10 до 0,001 нм, применяются рентгеновские микроскопы.

По своим характеристикам и эффективности работы эти приборы находятся между оптическими и электронными устройствами.

Рентгеновские волны могут проникать сквозь поверхность объекта, поэтому существует возможность, кроме структуры предмета, узнать его химический состав.

Строение приборов

Все микроскопы делятся по классам сложности, и всего их существует 6. К первым относятся простые конструкции, а к последним — самые сложные. Устройство микроскопа зависит от его типа и назначения. Чтобы ознакомиться с основными частями оптического устройства, достаточно узнать строение простейшего лабораторного прибора.

Рисунок (раскраска) карандашом — строение микроскопа с подписями. Обозначения узлов схемы:

  1. Окуляр.
  2. Тубус.
  3. Штатив.
  4. Винт грубой настройки фокуса.
  5. Винт тонкой регулировки.
  6. Основание.
  7. Насадка.
  8. Объективы.
  9. Зажимы.
  10. Предметный столик.
  11. Конденсор с диафрагмой.
  12. Осветитель.

На старых моделях установлены зеркала, которые выполняют функцию отражателя света, а вместо зажимов применяется стекло.

Основной частью микроскопа являются объектив и окуляр, кроме того, это главные детали оптической системы. С помощью этого узла происходит формирование изображения объекта.

Чтобы изменить кратность, в профессиональных приборах подбираются различные комбинации окуляров и объективов.

Для определения увеличения микроскопа следует умножить соответствующий показатель окуляра на значение объектива. К механической части прибора относятся: тубус, штатив, столик, система фокусировки, револьверная головка. Фокусировка выполняется двумя винтами (грубой и тонкой настройки), чтобы можно было быстро отрегулировать резкость изображения предмета.

При этом на некоторых конструкциях регулировка осуществляется перемещением столика, а на других — тубуса. На профессиональных микроскопах обычно устанавливают съемные объективы, которые крепятся резьбовым соединением. Важную роль в оптическом приборе играет осветительная система, в которую входят: источник света, конденсор, диафрагма.

Конденсор устроен из линз или зеркал, предназначен для сбора лучей света и направление их на изучаемый объект. Он может состоять из одной, двух или трех линз.

Пользователь, поднимая или опуская устройство, конденсирует или рассеивает свет, падающий на предмет. Яркость плавно регулируется с помощью диафрагмы, которая обычно бывает ирисовой.

Источник света может быть как встроенным, так и внешним, а сложные конструкции обладают еще несколькими подсветками.

Особенности работы с устройством

Для эффективного изучения объектов следует соблюдать ряд правил при работе с микроскопом. Придерживаясь их, пользователь более эффективно проведет исследование предмета:

  1. Перед началом работы следует подготовить себе место за столом, поставив удобный стул.
  2. Все действия необходимо выполнять только сидя.
  3. Прибор надо протереть от пыли и пятен мягкой салфеткой.
  4. Заняв место за столом, установить микроскоп немного левее себя.
  5. Работа начинается с небольшого увеличения.
  6. Затем устанавливается уровень освещения. Для этого следует включить источник света и, глядя в окуляр одним глазом, установить нужную яркость. Если микроскоп с зеркалом, его направляют вогнутой стороной на окно, чтобы отражение света попадало на предметный столик.
  7. Когда прибор будет настроен, на столик крепится зажимами исследуемый объект. Далее, винтом грубой регулировки тубус устанавливается так, чтобы расстояние между линзой и предметом было 4—5 мм.
  8. Проверив местоположение объекта, винтом тонкой регулировки устанавливается окончательная резкость.
  9. Для детального изучения предмета, повернув револьверную головку, следует установить объектив, увеличивающий в 40 раз. Затем опять микрометренным винтом настроить правильный фокус. Причем регулировка осуществляется таким образом, чтобы риска на винте постоянно находилась между двумя черточками на коробке механизма. Если это правило нарушить, винт просто перестанет работать.

Закончив работу с большим увеличением, следует опять вернуться на малое значение, поднять объектив, убрать объект со стола, протереть все детали прибора, поставить его в шкаф и накрыть полиэтиленовой пленкой.

Источник: https://nauka.club/biologiya/stroenie-mikroscopa.html

Устройство микроскопа и работа с ним

Микроскоп рисунок с обозначениями и описанием. Оптические части микроскопа. Схема расположения основных элементов оптического микроскопа

Устройство микроскопа и правила работы с ним

Микроскоп – это оптический прибор, позволяющий получить обратное изображение изучаемого объекта и рассмотреть мелкие детали его строения, размеры которых лежат за пределами разрешающей способности глаза.

Разрешающая способность микроскопа дает раздельное изображение двух близких друг другу линий. Невооруженный человеческий глаз имеет разрешающую способность около 1/10 мм или 100 мкм. Лучший световой микроскоп примерно в 500 раз улучшает возможность человеческого глаза, т. е. его разрешающая способность составляет около 0,2 мкм или 200 нм.

Разрешающая способность и увеличение не одно и тоже. Если с помощью светового микроскопа получить фотографии двух линий, расположенных на расстоянии менее 0,2 мкм, то, как бы не увеличивать изображение, линии будут сливаться в одну. Можно получить большое увеличение, но не улучшить его разрешение.

Различают полезное и бесполезное увеличения. Под полезным понимают такое увеличение наблюдаемого объекта, при котором можно выявить новые детали его строения.

Бесполезное – это увеличение, при котором, увеличивая объект в сотни и более раз, нельзя обнаружить новых деталей строения.

Например, если изображение, полученное с помощью микроскопа (полезное!), увеличить еще во много раз, спроецировав его на экран, то новые, более тонкие детали строения при этом не выявятся, а лишь соответственно увеличатся размеры имеющихся структур.

В учебных лабораториях обычно используют световые микроскопы, на которых микропрепараты рассматриваются с использованием естественного или искусственного света.

Наиболее распространены световые биологические микроскопы: БИОЛАМ, МИКМЕД, МБР (микроскоп биологический рабочий), МБИ (микроскоп биологический исследовательский) и МБС (микроскоп биологический стереоскопический). Они дают увеличение в пределах от 56 до 1350 раз.

 Стереомикроскоп (МБС) обеспечивает подлинно объемное восприятие микрообъекта и увеличивает от 3,5 до 88 раз.

В микроскопе выделяют две системы: оптическую и механическую (рис. 1). К оптической системе относят объективы, окуляры и осветительное устройство (конденсор с диафрагмой и светофильтром, зеркало или электроосветитель).

Рис. 1. Устройство световых микроскопов:

А – МИКМЕД-1; Б – БИОЛАМ.

1- окуляр, 2- тубус, 3- тубусодержатель, 4- винт грубой наводки, 5- микрометренный винт, 6- подставка, 7- зеркало, 8- конденсор, ирисовая диафрагма и светофильтр, 9- предметный столик, 10- револьверное устройство, 11- объектив, 12- корпус коллекторной линзы, 13- патрон с лампой, 14- источник электропитания.

Объектив – одна из важнейших частей микроскопа, поскольку он определяет полезное увеличение объекта. Объектив состоит из металлического цилиндра с вмонтированными в него линзами, число которых может быть различным. Увеличение объектива обозначено на нем цифрами. В учебных целях используют обычно объективы х8 и х40. Качество объектива определяет его разрешающая способность.

Окуляр устроен намного проще объектива. Он состоит из 2-3 линз, вмонтированных в металлический цилиндр. Между линзами расположена постоянная диафрагма, определяющая границы поля зрения.

Нижняя линза фокусирует изображение объекта, построенное объективом в плоскости диафрагмы, а верхняя служит непосредственно для наблюдения. Увеличение окуляров обозначено на них цифрами: х7, х10, х15. Окуляры не выявляют новых деталей строения, и в этом отношении их увеличение бесполезно.

Таким образом, окуляр, подобно лупе, дает прямое, мнимое, увеличенное изображение наблюдаемого объекта, построенное объективом.

Для определения общего увеличения микроскопа следует умножить увеличение объектива на увеличение окуляра.

Осветительное устройство состоит из зеркала или электроосветителя, конденсора с ирисовой диафрагмой и светофильтром, расположенных под предметным столиком. Они предназначены для освещения объекта пучком света.

Зеркало служит для направления света через конденсор и отверстие предметного столика на объект. Оно имеет две поверхности: плоскую и вогнутую. В лабораториях с рассеянным светом используют вогнутое зеркало.

Электроосветитель устанавливается под конденсором в гнездо подставки.

Конденсор состоит из 2-3 линз, вставленных в металлический цилиндр. При подъеме или опускании его с помощью специального винта соответственно конденсируется или рассеивается свет, падающий от зеркала на объект.

Ирисовая диафрагма расположена между зеркалом и конденсором. Она служит для изменения диаметра светового потока, направляемого зеркалом через конденсор на объект, в соответствии с диаметром фронтальной линзы объектива и состоит из тонких металлических пластинок. С помощью рычажка их можно то соединить, полностью закрывая нижнюю линзу конденсора, то развести, увеличивая поток света.

Кольцо с матовым стеклом или светофильтром уменьшает освещенность объекта. Оно расположено под диафрагмой и передвигается в горизонтальной плоскости.

Механическая система микроскопа состоит из подставки, коробки с микрометренным механизмом и микрометренным винтом, тубуса, тубусодержателя, винта грубой наводки, кронштейна конденсора, винта перемещения конденсора, револьвера, предметного столика.

Подставка – это основание микроскопа.

Коробка с микрометренным механизмом, построенном на принципе взаимодействующих шестерен, прикреплена к подставке неподвижно. Микрометренный винт служит для незначительного перемещения тубусодержателя, а, следовательно, и объектива на расстояния, измеряемые микрометрами.

Полный оборот микрометренного винта передвигает тубусодержатель на 100 мкм, а поворот на одно деление опускает или поднимает тубусодержатель на 2 мкм.

Во избежание порчи микрометренного механизма разрешается крутить микрометренный винт в одну сторону не более чем на половину оборота.

Тубус или трубка – цилиндр, в который сверху вставляют окуляры. Тубус подвижно соединен с головкой тубусодержателя, его фиксируют стопорным винтом в определенном положении. Ослабив стопорный винт, тубус можно снять.

Револьвер предназначен для быстрой смены объективов, которые ввинчиваются в его гнезда. Центрированное положение объектива обеспечивает защелка, расположенная внутри револьвера.

Тубусодержатель несет тубус и револьвер.

Винт грубой наводки используют для значительного перемещения тубусодержателя, а, следовательно, и объектива с целью фокусировки объекта при малом увеличении.

Предметный столик предназначен для расположения на нем препарата. В середине столика имеется круглое отверстие, в которое входит фронтальная линза конденсора. На столике имеются две пружинистые клеммы – зажимы, закрепляющие препарат.

Кронштейн конденсора подвижно присоединен к коробке микрометренного механизма. Его можно поднять или опустить при помощи винта, вращающего зубчатое колесо, входящее в пазы рейки с гребенчатой нарезкой.

Правила работы с микроскопом

При работе с микроскопом необходимо соблюдать операции в следующем порядке:

1. Работать с микроскопом следует сидя;

2. Микроскоп осмотреть, вытереть от пыли мягкой салфеткой объективы, окуляр, зеркало или электроосветитель;

3. Микроскоп установить перед собой, немного слева на 2-3 см от края стола. Во время работы его не сдвигать;

4. Открыть полностью диафрагму, поднять конденсор в крайнее верхнее положение;

5. Работу с микроскопом всегда начинать с малого увеличения;

6. Опустить объектив 8- в рабочее положение, т.е. на расстояние 1 см от предметного стекла;

7. Установить освещение в поле зрения микроскопа, используя электроосветитель или зеркало. Глядя одним глазом в окуляр и пользуясь зеркалом с вогнутой стороной, направить свет от окна в объектив, а затем максимально и равномерно осветить поле зрения. Если микроскоп снабжен осветителем, то подсоединить микроскоп к источнику питания, включить лампу и установить необходимую яркость горения;

8. Положить микропрепарат на предметный столик так, чтобы изучаемый объект находился под объективом. Глядя сбоку, опускать объектив при помощи макровинта до тех пор, пока расстояние между нижней линзой объектива и микропрепаратом не станет 4-5 мм;

9. Смотреть одним глазом в окуляр и вращать винт грубой наводки на себя, плавно поднимая объектив до положения, при котором хорошо будет видно изображение объекта. Нельзя смотреть в окуляр и опускать объектив. Фронтальная линза может раздавить покровное стекло, и на ней появятся царапины;

10. Передвигая препарат рукой, найти нужное место, расположить его в центре поля зрения микроскопа;

11. Если изображение не появилось, то надо повторить все операции пунктов 6, 7, 8, 9;

12. Для изучения объекта при большом увеличении, сначала нужно поставить выбранный участок в центр поля зрения микроскопа при малом увеличении. Затем поменять объектив на 40 х, поворачивая револьвер, так чтобы он занял рабочее положение.

При помощи микрометренного винта добиться хорошего изображения объекта. На коробке микрометренного механизма имеются две риски, а на микрометренном винте – точка, которая должна все время находиться между рисками. Если она выходит за их пределы, ее необходимо возвратить в нормальное положение.

При несоблюдении этого правила, микрометренный винт может перестать действовать;

13. По окончании работы с большим увеличением, установить малое увеличение, поднять объектив, снять с рабочего столика препарат, протереть чистой салфеткой все части микроскопа, накрыть его полиэтиленовым пакетом и поставить в шкаф.

Микроскоп биологический стереоскопический МБС-1 (рис. 2) дает прямое и объемное изображение объекта в проходящем или отраженном свете. Он предназначен для изучения мелких объектов и препарирования их, так как имеет большое рабочее расстояние (расстояние от покровного стекла до фронтальной линзы).

Рис. 2. Устройство микроскопа МБС-1:

1- окуляр, 2- винт грубой наводки, 3- подставка, 4- зеркало, 5- предметный столик, 6- стойка, 7- оптическая головка, 8- объектив, 9- рукоятка переключения увеличения, 10- бинокулярная насадка, 11- лампа.

Основная часть микроскопа – оптическая головка. В нижнюю часть ее вмонтирован объектив, состоящий из системы линз, которые можно переключать при помощи рукоятки и этим менять увеличение.

Увеличения объектива обозначены цифрами на рукоятке – х0,6, х1, х2, х4, х7. На корпусе головки имеется точка.

Для установки нужного увеличения объектива надо цифру на рукоятке совместить с точкой на корпусе головки.

На верхнюю часть головки установлена бинокулярная насадка. Окуляры имеют увеличения х6, х8, х12,5. Для установки удобного для глаз расстояния между окулярами надо раздвинуть или сдвинуть тубусы.

К задней стенке корпуса головки прикреплен кронштейн с реечным механизмом передвижения. Подъем и опускание корпуса головки осуществляется вращением винта. Кронштейн надет на стойку, прикрепленную к подставке.

Для работы в проходящем свете, в корпус подставки вмонтирован отражатель света, с зеркальной и матовой поверхностями. С передней стороны корпуса имеется окно для доступа дневного света. Для искусственного освещения предназначена лампа, которую вставляют или в отверстие с задней стороны корпуса (для проходящего света), или в кронштейн, укрепленный на объективе (для отраженного света).

Столик установлен в круглом окне на верхней поверхности корпуса подставки. Он может быть либо стеклянным (при проходящем свете), либо металлическим, с белой и черной поверхностями (при отраженном свете).

Источник: https://forma-odezhda.ru/encyclopedia/ustrojstvo-mikroskopa-i-rabota-s-nim/

Устройство микроскопа

Микроскоп рисунок с обозначениями и описанием. Оптические части микроскопа. Схема расположения основных элементов оптического микроскопа

Микроскопы – это  приборы, предназначенные для получения увеличенных изображений мелких объектов а также их фотографий (микрофотографий).

Микроскоп должен  выполнять три задачи: показывать увеличенное изображение препарата, разделять детали на изображении и визуализировать их для восприятия человеческим глазом или камерой.

Эта группа инструментов включает в себя не только сложные приборы из нескольких линз с объективами и конденсорами, но и очень простые одиночные устройства, которые легко держать в руках, такие как увеличительное стекло. В данной статье мы рассмотрим u0017u0004устройство микроскопа и его основные детали.

Устройство и основные части оптического микроскопа

Функционально устройство микроскопа делится на 3 части:

Система освещения необходима для генерации светового потока, который подается на объект таким образом, чтобы последующие части микроскопа максимально точно выполняли свои функции для построения изображения. Осветительная система  прямого микроскопа проходящего света расположена под объектом в прямых микроскопах (например, лабораторные, поляризационные и др.) и над объектом в инвертированных. 

Осветительная система микроскопа включает источник света ( галогеновая лампа или светодиод и электрический блок питания) и оптико-механическую систему (коллектор, конденсор, полевая и апертурная регулируемые/ирисовые диафрагмы).

Предназначена для воспроизведения препарата в плоскости изображения с требуемым для исследования качеством изображения и увеличения (т. е. для построения такого изображения, которое точно и во всех деталях воспроизводило бы объект с соответствующим оптике микроскопа разрешением, увеличением, контрастом и цветопередачей).

Оптика  обеспечивает первую ступень увеличения и расположена после объекта до плоскости изображения микроскопа.

Оптика микроскопа включает  в себя объектив и промежуточные оптические модули (компенсаторы, модули промежуточного увеличения, анализаторы).

Современные микроскопы  базируются на оптических системах объективов, скорректированных на бесконечность (Olympus UIS2). Для работы в этой оптической системе применяются  тубусы, которые фиксируют параллельные пучки света, выходящие из объектива и  «собирают» в плоскости изображения микроскопа. 

Тубусы у микроскопов бывают монокулярные, бинокулярные или тринокулярные. Тринокулярный тубус позволяет подключить камеру для микроскопии и делать фото и видео исследуемого образца с наилучшим качеством.

Для микроскопов также производятся проекционные насадки, в том числе дискуссионные для двух и более наблюдателей; рисовальные аппараты; 

Схема расположения основных элементов оптического микроскопа Olympus BH2

На рисунке показано строение микроскопа Olympus BH2,  предшественника современных микроскопов Olympus CX41 , Olympus BX3.

Луч света от галогеновой лампы отражается  и собирается коллекторной линзой  для направления по оптическому пути. Так как лампа в процессе работы нагревается,  в оптическом пути устанавливается тепловой фильтр для отсекания теплового излучения, идущего на препарпат.

Галогеновая лампа меняет свой спектр в зависимости от подаваемого на неё напряжения,что сказывается на цветопередаче изображений, потому в оптическом пути обязательно используется цветобалансирующий фильтр для стабилизации цветовой температуры и обеспечения белого фона.

Зеркало направляет свет от осветителя на полевую диафрагму, которая регулирует диаметр пучка света, подаваемого на препарат.

Конденсор собирает полученный свет и направляет его на препарат, который установлен на предметном столике. Объектив микроскопа  фокусируется с помощью ручек тонкой и грубой фокусировки на препарате и передает полученное изображение на  призмы тубуса.

На микроскопе установлен тринокулярный тубус, имеющий светоделитель на окуляры и камеру. Пользователь через окуляры может исследовать препарат а также делать измерения с помощью объект-микрометра.  

Через специальный адаптер на тринокулярный тубус устанавливается камера  для создания микрофотографии. Плёночные фотокамеры устанавливались на микроскопе с начала ХХ века до изобретения цифровых фотокамер. 

Разумеется, техника не стоит на месте и на сегодняшний день микроскоп оснащается камерами для микроскопии, которые легко устанавливаются на микроскоп и имеют даже большую функциональность, нежели их плёночные предшественники.

С конструктивно-технологической точки зрения, микроскоп состоит из следующих частей:

  •     Механическая часть;
  •     Оптическая часть ;

1. Механическая часть микроскопа Устройство микроскопа включает в себя раму (или штатив), который является основным конструктивно-механическим блоком микроскопа. Рама  включает в себя следующие основные блоки: основание, механизм фокусировки, корпус лампы (или светодиода), держатель конденсора, предметный столик, револьвер объективов, слайдеры для установки фильтров и анализаторов.

В зависимости от модели микроскопа различают следующие  системы освещения:

Для игрушечных и детских микроскопов все еще можно встретить осветитель с зеркалом, однако применение такого микроскопа весьма ограничено.

В бюджетных  микроскопах (CKX31, CKX41, CX23) , которые применяются в биологии и медицине применяется упрощенное освещение.  Принцип критического освещения состоит в том равномерно яркий источник света располагается непосредственно за полевой диафрагмой и с помощью конденсора изображается на плоскости предмета.

Размер полевой диафрагмы подбирается так, чтобы ее изображение, точно было ограничено полем зрения окуляра (при малом увеличении объектива. В связи с тем, что критическое освещение не дает прямого хода лучей через весь оптический путь, разрешение при критическом освещении ниже, чем при освещении по методу Кёллера.

В микроскопах лабораторного класса и выше применяется система освещения по методу Кёллера. Принцип освещения по Кёллеру состоит в установке прямого хода луча по всей оптической оси микроскопа. Это дает максимальное разрешение и детализацию препарата. Именно при этой системе освещения оправдано подключать камеры для микроскопии для получения качественных микрофотографий.

Чисто механическим узлом микроскопа является предметный столик, предназначенный для крепления или фиксации в определенном положении объекта наблюдения.

Столики бывают неподвижные, координатные и вращающиеся (центрируемые и нецентрируемые).

В исследовательских микроскопах применяются также моторизованые столики, которые позволяют автоматизировать процесс съемки и отслеживать препарат в определенных координатах через промежутки времени.

2. Оптическая часть Оптические элементы и аксессуары обеспечивают основную функцию микроскопа — создание увеличенного изображения объекта с достаточной степенью достоверности по форме, соотношению размеров составляющих элементов и цветопередаче. Кроме этого, оптика должна обеспечивать такое качество изображения, которое отвечает целям исследования и требованиям методик проводимого анализа.

Основными оптическими элементами микроскопа являются следующие оптические элементы : полевая диафрагма, конденсор,  фильтры, объективы, компенсаторы, окуляры, адаптеры для камер.

Объективы микроскопа являют собой оптические системы, предназначенные для построения микроскопического изображения в плоскости изображения с соответствующим увеличением, разрешением, точностью воспроизведения по форме и цвету объекта исследования. Объективы являются одними из ключевых частей микроскопа. Они имеют сложную оптико-механическую конструкцию, которая включает несколько одиночных линз и компонентов, склеенных из 2-х или 3-х линз. Количество линз обусловлено кругом решаемых объективом задач. Чем выше качество изображения, даваемое объективом, тем сложнее его оптическая схема. Общее число линз в сложном объективе может доходить до 14 (например, это может относиться к планапохроматическому объективу UPLSAPO100XO с увеличением 100х и числовой апертурой 1,40). Объектив состоит из фронтальной и последующей частей. Фронтальная линза  обращена к препарату и является основной при построении изображения соответствующего качества.Она определяет рабочее расстояние и числовую апертуру объектива. Последующая часть в сочетании с фронтальной обеспечивает требуемое увеличение, фокусное расстояние и качество изображения, а также определяет парфокальную высоту объектива и длину тубуса микроскопа. Конденсор. Оптическая система конденсора предназначена для увеличения количества света, поступающего в микроскоп. Конденсор располагается между объектом (предметным столиком) и осветителем (источником света). В учебных и простых микроскопах конденсор  бывает несъемный и неподвижный. В остальных случаях конденсор является съемным адаптированным под конкретную задачу модулем. При настройке освещения (юстировке микроскопа)  конденсор подвижен вдоль  и перпендикулярно оптической оси.

В конденсоре всегда находится  апертурная ирисовая диафрагма, которая влияет на контрастность изображения и разрешение.

Окуляры

 В общем виде окуляры состоят из двух групп линз: глазной — ближайшей к глазу наблюдателя — и полевой — ближайшей к плоскости, в которой объектив строит изображение рассматриваемого объекта.

Окуляры классифицируются по тем же группам признаков, что и объективы:

  1. окуляры компенсационного (К — компенсируют хроматическую разность увеличения объективов свыше 0,8%) и безкомпенсационного действия;
  2. окуляры обычные и плоского поля;
  3. окуляры широкоугольные (с окулярным числом — произведение увеличения окуляра на его линейное поле — более 180); сверхширокоугольные (с окулярным числом более 225);
  4. окуляры с вынесенным зрачком для работы в очках и без;
  5. окуляры для наблюдения, проекционные, фотоокуляры, гамалы;
  6. окуляры с внутренней наводкой (с помощью подвижного элемента внутри окуляра происходит настройка на резкое изображение сетки или плоскость изображения микроскопа; а также плавное, панкратическое изменение увеличения окуляра) и без нее.

В микроскопах Olympus используются широкопольные окуляры с полевым числом от 20 мм до 26.5 мм для работы в очках и без. Окуляры имеют электростатическую защиту и диоптрийную подстройку для комфортной работы.

3. Электрическая часть микроскопа

В современных микроскопах, вместо зеркал, используются различные источники освещения, питаемые от электрической сети. Это могут быть как обычные галогеновые лампы так   ксеноновые и ртутные лампы для флуоресцентной (люминесцентной микроскопии). Также все большую популярность набирают светодиодные осветители.

Они обладают некоторыми преимуществами перед обычными лампами, как например большой срок службы (осветитель микроскопа Olympus BX46 U-LHEDC имеет срок службы 20 000 ч), меньшее энергопотребление и др.

Для питания источника освещения используются различные блоки питания, блоки розжига и другие устройства, преобразующие ток из электрической сети в подходящий для питания того или иного источника освещения.

Источник: http://mikromir.com/nastroykamikroskopa2/microscopeanatomy.html

WikiMedForum.Ru
Добавить комментарий