光学显微镜
使用 | 小型样品的观察 |
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知名實驗 | 生物细胞的发现 |
发明者 | 漢斯·李普希 Zacharias Janssen |
相关事物 | 显微镜 电子显微镜 |
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。
由物体入射的光被至少两个光学系统(物镜和目镜)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物镜方便地进入光路,物鏡盤的英文是Nosepiece,又譯作鼻輪。
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和透射式。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。
2014年10月8日,诺贝尔化学奖颁给了艾力克·贝齐格 (Eric Betzig),W·E·莫尔纳尔 (William Moerner)和斯特凡·W·赫尔 (Stefan Hell),奖励其发展超分辨荧光显微镜 (Super-Resolved Fluorescence Microscopy),这将带来光学显微镜进入纳米级尺度中。[2][3]
目录
1 正立顯微鏡
2 倒立顯微鏡
3 解剖顯微鏡
4 顯微鏡成像原理
5 参看
6 參考文獻
正立顯微鏡
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。
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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和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
解剖顯微鏡,又被稱為實體顯微鏡或立體顯微鏡,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 Concept和The 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
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。
参看
- 數碼顯微鏡
科勒照明(Köhler illumination)- 消色差透鏡
參考文獻
^ "The Lying stones of Marrakech", by Stephen Jay Gould, 2000
^ Ritter, Karl; Rising, Malin. 2 Americans, 1 German win chemistry Nobel. AP News. October 8, 2014 [October 8, 2014].
^ Chang, Kenneth. 2 Americans and a German Are Awarded Nobel Prize in Chemistry. New York Times. October 8, 2014 [October 8, 2014].
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