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技术专栏
显微镜的分辨率及原理先容

显微镜  (microscope

由光源聚光器、目镜和物镜组成复式显微放大装置。

显微镜是由一个透镜或几个透镜的组合构成的一种光学仪器,是人类进入原子时代的标志。主要用于放大微小物体成为人的肉眼所能看到的仪器。

显微镜分光学显微镜电子显微镜:光学显微镜是在1590年由荷兰的杨森父子所首创。

后来有两个人开始在科学上使用显微镜。第一个是意大利科学家伽利略。他通过显微镜观察到一种昆虫后,第一次对它的复眼进行了描述。第二个是荷兰亚麻织品商人安东尼·凡·列文虎克(1632年-1723年),他自己学会了磨制透镜。他第一次描述了许多肉眼所看不见的微小植物和动物。 

  1931年,恩斯特·鲁斯卡通过研制电子显微镜,使生物学发生了一场革命。这使得科学家能观察到像百万分之一毫米那样小的物体。1986年他被授予诺贝尔奖

通常人眼的分辨本领大概是0.2mm(即人眼可分辨的两点间最小距离为0.2mm

现在的光学显微镜可把物体放大1600倍,分辨的最小极限达0.1微米,国内显微镜机械筒长度一般是160mm

电子显微镜的分辨率(约0.2纳米)远高于光学显微镜的分辨率(约200纳米)

显微镜的分辨率:显微镜可分辨的两点间的最小距离,即为显微镜的分辨率,它主要取决于照明波长以及物镜的球差系数。

自然光与电子束的波长:

可见光的波长在39007600Å,光学玻璃透镜分辨本领的极限值可达0.2微米;而电子束的波长约为可见光的十万分之一

光学显微镜: >200nm      扫描电子显微镜:~1nm        透射电子显微镜:~0.1nm

电子显微镜的分辨能力以它所能分辨的相邻两点的最小间距来表示。20世纪70年代,透射式电子显微镜的分辨率约为0.3纳米(人眼的分辨本领约为0.1毫米)。现在电子显微镜最大放大倍率超过300万倍,而光学显微镜的最大放大倍率约为2000倍,所以通过电子显微镜就能直接观察到某些重金属的原子和晶体中排列整齐的原子点阵。 

暗视野显微镜   荧光显微镜    剖解显微镜    

●备课资料

1.细胞的形态

所有的生物都是由细胞组成的,只是不同的生物体细胞的大小和形状有所不同。有的细胞人的眼睛可以看得见,如鸟类的蛋,最大的直径近10厘米(鸵鸟蛋)。有的细胞直径只有0.1微米,要用高倍显微镜才能看到,如原始的细菌。大多数细胞的直径是10100微米,用低倍显微镜就能看到。细胞的大小,即使在同一生物体的相同组织中也不一样。同一个细胞,处在不同发育阶段,它的大小也是会改变的。

细胞的形状多种多样,有球体、多面体、纺锤体和柱状体等。由于细胞内在的结构和自身表面张力,以及外部的机械压力,各种细胞总是保持自己的一定形状。细胞的形状和功能之间有密切关系。例如,神经细胞会伸展到几米,这是因为伸长的神经细胞有利于传导外界的刺激信息。高大的树木为什么能郁郁葱葱,这是因为植物内的导管、筛管细胞是管状的,有利于水分和营养的运输。

2.细胞的亚显微结构

普通光学显微镜的分辨极限约为0.2微米,而细胞内更加细微结构如细胞膜、核糖体、微管等直径均小于0.2微米。普通光学显微镜是观察不到的。电子显微镜以电子束代替照明,对细胞的超微结构的分辨本领可达0.10.2纳米。用电子显微镜看到的细胞超微结构叫做细胞的亚显微结构。

3.由于细胞很微小,用电子显微镜观看的细胞膜、细胞器则更加微小,所以在表示它们的大小时,测量单位通常用微米(μm)、纳米(nm)、埃()表示。

换算关系如下:

1米(m=103毫米(mm)               1毫米(mm=103微米(μm

1微米(pm=103纳米(nm)        1纳米(nm=10埃()        

 1 m=103mm=106μm=109nm=1010            即1=101nm=104μm=107mm=1010m

 

显微镜的种类和形式很多,主要有台式、立式和卧式三大类。但它的基本构造都基本相同,通常由光学系统、照明系统和机械系统三大系统组成。有些显微镜还备有摄影装置、偏振光附件等,以扩大显微镜的功用。台式金相显微镜的构造因结构轻巧,操作简单,应用很广。

由灯泡发出的光线经聚光透镜组(一)及反光镜,聚集到孔径光栏上,然后经过聚光镜组(二)再度将光线聚集到物镜的后焦面,最后光线通过物镜平行照射到试样的表面。从试样散射的成像光线复经物镜、和辅助物镜片,由半透反光镜转向,经过辅助物镜片组及棱镜、半五角棱镜形成一个倒立的放大实像,该像再经过目镜再次放大,就成为在目镜视场中能看到的放大影像。

  照明系统:在底座内装有一低压灯泡作为光源,聚光镜、孔径光栏及反光镜等均安置在底座上,视场光栏及另一聚光镜则安在支架上,它们组成显微镜的照明系统,使试样表面获得充分均匀的照明。

  载物台(样品台):用于放置金相样品,观察面须向下。载物台和下面托盘之间有导架,推动,可使载物台在水平面上作一定范围内的十字定向移动,以改变试样的观察部位。

  孔径光栏和视场光栏:孔径光栏装在照明反射镜座上面,调整孔径光栏能够控制入射光束的粗细,以保证物像达到清晰的程度。视场光栏设在物镜支架下面,其作用是控制视场范围,使目镜中视场明亮而无阴影。

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