Правила работы с микроскопом. Устройство и основные части оптического микроскопа Названия частей 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 устройство микроскопа и его основные детали.

Устройство и основные части оптического микроскопа

Функционально устройство микроскопа делится на 3 части:

Система освещения

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).

Оптика микроскопа

Предназначена для воспрои зведения 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.

Визуализирующая часть

Предназначена для получения реального изображения объекта на сетчатке глаза, фотоплёнке, на экране компъютера с дополнительным увеличением (вторая ступень увеличения).

Визуализирующая часть в виде тубуса с окулярами находится между плоскостью изображения объектива и глазами наблюдателя или цифровой камерой для микроскопии.

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;

Анатомия прямого микроскопа

Схема расположения основных элементов оптического микроскопа Olympus BH2

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 , 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:

• Осветитель с зеркалом;

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.

Для работы применяются специальные конденсоры, приспособленные для методов фазового контраста, тёмного поля, ДИК, поляризационного контраста.

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.

Если вы давно интересовались микроскопами и их строением, но до сих пор не нашли полезной информации, то сегодняшняя статья разъяснит детали, которые, возможно, вы ещё не знали. Итак, начинаем.
Сам микроскоп представляет из себя оптический прибор, с помощью которого можно получить микроскопическое изображение любого объекта и изучить его самые маленькие детали и так далее. Глаза, конечно же, не позволяют человеку видеть так, как это видит микроскоп.
Увеличение бывает разное, например, бесполезное и полезное. Полезное увеличение представляет из себя увеличение, выявляющее самые мелкие детали. А вот бесполезное представляет из себя увеличение, которое, как правило, не выявляет самые мелкие детали даже тогда, когда объект увеличили в несколько сотен раз и больше.
Как правило, в лабораториях (учебных) пользуются световыми микроскопами - на таких микроскопах микропрепараты рассматривают при помощи искусственного, а также естественного света. Самые часто используемые микроскопы (световые биологические) - это МБС, МБИ, БИОЛАМ, МИКМЕД, МБР. Благодаря таким микроскопам увеличение может быть произведено от пятидесяти шести раз до тысячи трёхсот пятидесяти раз. МБС, или стереомикроскопы - такой микроскоп позволяет получить подлинный объём объекта, увеличение может быть произведено от трёх с половиной раз до восьмидесяти восьми раз.
Механическая, а также оптическая - это те две системы, на которые разделён микроскоп. Оптическая включает в себя специальные окуляры, приборы, которые излучают свет, и так далее.

Строение микроскопа.

Объектив - это самая главная часть, так как именно он помогает определить объективное (полезное) увеличение. Как устроен объектив: цилиндр (металлический), внутри которого располагается линза - их количество всегда различно. Цифры показывают объективное увеличение. В обучении практически всегда пользуются х40, х8 объективами. Чем лучше разрешающая способность, тем лучше объективное качество.
Окуляр - это одна из частей микроскопа, которая более понятнее устроена, чем объектив. Как устроен окуляр: в него входят несколько линз, а если быть точнее, то две-три линзы, которые располагаются внутри цилиндра (металлического). Линзы между собой располагают диафрагму, благодаря которой определяются границы поля зрения. Линза, которая расположена снизу, помогает сфокусировать объективное изображение. Благодаря окулярам не получится найти какие-то новые детали, раньше которые знакомы не были, поэтому их увеличение никакой важной роли не играет. Можно даже сказать, что оно бесполезно. Окуляр похож на лупу, так как так же, как и она, изображение какого-то конкретного объекта получается мнимое.
Прибор для освещения - это прибор, который почти полностью устроен с помощью зеркал; также в этот прибор входят светофильтр, конденсор и так далее. Их предназначение - это когда свет светит пучком.
Зеркало - помогает в регулировке света, который проходит через конденсор. На зеркале расположены несколько поверхностей: вогнутая, плоская. В тех лабораториях, в которых свет рассеян, пользуются зеркалом с вогнутой поверхностью.
Конденсор - это прибор, в который входят две или три линзы, которые также расположены в цилиндре (металлическом). Когда его либо опускаешь, либо поднимаешь, он свет рассеивает, который падает на объект, отражаясь от зеркала.
Подставка - основание.
Тубус - это цилиндр. Сверху окуляры вставляют. Фиксируется он по-разному, винтом (стопорным). Тубус снимают только тогда, когда ослаблен винт (стопорный).

Как работать с микроскопом

Вот некоторые правила работы с микроскопом:
1. Работа с микроскопом должна производиться в положении сидя;
2. Перед работой микроскоп нужно проверить на наличие пыли, вытереть её, если есть, и только потом начать работать;
3. Микроскоп должен быть расположен рядом, где-то два или три сантиметра от края должно быть; когда производится работа, его не двигать;
4. Диафрагма должна быть полностью открыта, конденсор поднят вверх;
5. Увеличение должно производиться постепенно;
6. Объектив в рабочем опущенном положении;
7. На микроскоп должен светить свет, например, электроосветитель;

Микроскоп (от греч. mikros - малый и skopeo - рассматриваю) - это оптический прибор, предназначенный для зрительного исследования мелких объектов, невидимых невооруженным глазом. В микробиологии применяют самые разнообразные микроскопы, имеющие различную конструкцию и приспособления, но схожие между собою в своих основных элементах.

Рис. 33. Устройство микроскопа

1 - штатив; 2 - тубус; 3 - головка; 4 - предметный столик; 5 - макровинт; 6 - микровинт;

7 - конденсор; 8 - осветительное устройство; 9 - объектив; 10 - окуляр.

Микроскоп состоит из двух основных частей: механической и оптической (рис. 33). Механическая часть микроскопа включает штатив (1), который состоит из массивного основания и тубусодержателя.

В верхней части тубусодержателя крепится монокулярный или бинокулярный тубус (2) и головка с направляющей типа «ласточкин хвост» (3). На эту направляющую помещают револьвер. Револьвер имеет четыре отверстия с резьбой для ввинчивания объективов и фиксатор для их центрирования. Сферическая часть револьвера вращается на шариках (для быстрой смены объектива) и оснащена шариковым фиксатором.

В средней части тубусодержателя расположен предметный столик (4), который имеет клеммы для фиксирования предметного стекла и боковые винты для продольного и поперечного перемещения. Это значительно облегчает работу с препаратом и позволяет рассматривать объект в различных его точках. В центре предметного столика имеется отверстие для прохождения света. Некоторые исследовательские микроскопы снабжены дополнительными микровинами для микроперемещения объекта.

Тубусодержатель в нижней части несет направляющую с большими ручками (5) грубой фокусировки микроскопа (макрометрический винт или кремальера) и малыми ручками (6) или диском для точной фокусировки микроскопа (микрометрический винт). Вращая кремальеру, производят грубое, видимое глазом, вертикальное перемещение предметного столика или тубуса. С помощью микрометрического винта перемещают предметный столик или тубус вверх - вниз на очень незначительное расстояние, заметное лишь при микроскопировании. Один оборот микрометрического винта дает перемещение на 0,1 мм. Этого достаточно для точной фокусировки объекта. Во избежание поломки микрометрического винта не следует делать им более 1-1,5 оборота.

Оптическая часть микроскопа включает осветительную систему и систему линз.

Осветительная система расположена под предметным столиком и состоит из конденсора (7) и осветительного устройства (8). Конденсор является важнейшей частью микроскопа, от которой зависит успех микробиологических исследований. Он предназначен для собирания рассеянных световых лучей, которые, проходя через линзы конденсора, собираются в фокусе на плоскости рассматриваемого препарата.

Конденсор фиксируется кольцом в оправе, расположенной на кронштейне, и удерживается небольшим болтом. Кроме того, име­ется специальный боковой винт, позволяющий передвигать конден­сор вверх - вниз на 20 мм для изменения освещенности поля зрения. В нижней части конденсора имеется ирисовая диафрагма. Отверстие диафрагмы регулируется специальным рычагом, что дает возможность изменять яркость освещения объекта. В нижней части конденсора располагается подвижная рамка (оправа), в которую помещают светофильтры из матового или синего стекла. Светофильтры служат для ослабления степени освещенности и улучшения четкости изображения.

Световые лучи направляются в конденсор с помощью зеркала или специального электрического осветительного устройства, которое у различных микроскопов имеет свои конструкционные особенности.

Важнейшей частью микроскопа является также система линз, которая создает увеличенное обратное и мнимое изображение объекта. Она состоит из объектива (9), расположенного в нижней части тубуса и направленного на исследуемый объект, и окуляра (10), помещенного в верхней части тубуса.

Объектив представляет собой металлический цилиндр, в ко­тором закреплены линзы. Главная (фронтальная) линза направлена к препарату. Лишь она обеспечивает необходимое увеличение изображаемого объекта, все остальные коррегируют изображение и называются коррекционными. От фронтальной линзы зависит разрешающая способность микроскопа, т.е. наименьшее расстояние, при котором две близко расположенные точки различают отдельно. В современных оптических микроскопах разрешающая способность объективов составляет 0,2 мкм. Чем больше кривизна фронтальной линзы, тем больше степень ее увеличения.

Однако фронтальная линза вызывает и отрицательные, мешающие исследованию, явления, основными из которых является сферическая абберация и хроматическая абберация.

Сферическая абберация связана с тем, что боковые лучи, падающие на края фронтальной линзы, преломляются сильнее остальных и делают изображение объекта расплывчатым, нечетким. Поэтому каждая точка объекта имеет вид кружочка. Для исправле­ния недостатков фронтальной линзы в объективах - ахроматах имеется система коррекционных линз (от 3-4 до 10-12).

Являясь наиболее простыми, ахроматы страдают хроматической абберацией. Хроматическая абберация обусловлена разложением луча белого света, проходящего через фронтальную линзу, на составные части спектра. Изображение объекта получается как бы окруженное радугой. Наиболее сильно стеклянные линзы преломляют сине-фиолетовые лучи и меньше всего - красные.

Устранение сферической и хроматической абберации наиболее полно достигается при использовании апохроматов. Они состо­ят из совокупности линз, имеющих различную кривизну и изготовленных из разных сортов стекла. Это создает условия обеспечения четкости изображения и для более правильной передачи окраски цветных объектов.

В первое время использовались ахроматы, которые позволя­ли устранять хроматическую абберацию в отношении двух наиболее ярких цветов спектра. Поэтому изображение объекта было лишено окраски. В дальнейшем были получены особые сорта стекла, линзы из которых устраняли не только окрашивание объекта., но и давали четкое изображение от лучей разного цвета. Такие объективы получили название апохроматы.

Панахроматы имеют еще более сложную конструкцию и позволяют создавать более четкие контуры объектов во всем поле зрения

Для выбора объективов на их корпусе гравируют обозначения: ахр. - ахромат, апо. - апохромат; пан. - панхромат

Различают объективы сухие и иммерсионные. При использовании сухого объектива между его фронтальной линзой и рассматриваемым объектом находится прослойка воздуха. Световые лучи из воздуха проходят через стекло препарата, затем снова через воздушную прослойку, в результате чего преломляются и рассеи­ваются на границе разнородных сред. После таких переходов через разнородные среды только часть световых лучей проникает в объектив. Чтобы уловить максимальное количество световых лучей, фронтальная линза объективов должна иметь сравнительно большой диаметр, большое фокусное расстояние и малую кривизну. Поэтому сухие объективы имеют небольшую степень увеличения (8 х, 10 х, 20 х, 40 х).

Для достижения большего увеличения необходимо создать однородную оптическую среду между фронтальной линзой объек­тива и препаратом. Это становится возможным при погружении объектива в каплю кедрового масла, которую наносят на препарат. Кедровое масло обладает коэффициентом преломления n = 1,515, близким к коэффициенту преломления стекла препарата (п = 1,52). Поэтому световые лучи, проходящие через иммерсионное масло, не рассеиваются и, не меняя своего направления, попадают в объек­тив, обеспечивая четкую видимость исследуемого объекта. При отсутствии кедрового масла используют заменители: персико­вое масло (n = 1,49); касторовое масло (1,48-1,49); гвоздичное масло (1,53); иммерсиол, в состав которого входят персиковое мас­ло (50 г), канифоль{10 г), нафталин (10 г), салол (1 г); смесь равных объемов касторового (n = 1,47) и укропного (n - 1,52) масел.

Объективы масляной иммерсии имеют маркировку «МИ» черную полосу на цилиндре и утопающую фронтальную линзу, что предохраняет ее от повреждения в случае неосторожного соприкосновения объектива с препаратом. Степень увеличения изобра­жения у масляных иммерсионных объективов может быть 80 х,90 х,95 х,100 х и120 х.

Объективы водной иммерсии имеют степень увеличения изоб­ражения 40Х. Они маркируются буквами «ВИ» и белой полосой на цилиндре. Такие объективы очень чувствительны к изменению толщины покровного стекла, так как коэффициент преломления воды отличается от коэффициента преломления стекла. Наилучшее качество изображения наблюдается при использовании покровных стекол толщиной 0,17 мм.

Большинство микроскопов снабжено тремя типами объективов (10 х, 20 х, 40 х и 90 х), обеспечивающих соответственно малое, среднее и большое увеличение. Наименьшая кратность увеличе­ния объектива - 8 х. При длительной обработке объектива ацетоном или бензином с целью удаления иммерсионного масла, клей, соединяющий линзы, разрушается. Это приводит в негодность оп­тическую систему объектива.

Окуляр находится в верхней части тубуса и увеличивает изображение, данное объективом. Он состоит из двух плоско-выгнутых линз: верхней линзы (глазной) и нижней, обращенной к объекту, собирающей линзы. Глаз исследователя, как бы продолжая оптическую систему микроскопа, преломляет лучи, вышедшие из окуляра и строит увеличенное изображение объекта на сетчатке.

Обе линзы заключены в металлическую оправу. На оправе окуляров гравируется цифра, показывающая, во сколько раз окуляр повышает увеличение объектива. В монокулярном микроскопе используют один объектив, а в бинокулярном микроскопе - два. Соответственно, изображение объекта получается плоским или стереоскопическим. Бинокулярный тубус можно настроить на любые межзрачковые расстояния в диапазоне от 55 до 75 см.

Кратность увеличения окуляра обозначена на металлической оправе глазной линзы (7 х, 10 х или 15 х). Общее увеличение микроскопа равно произведению коэффициента увеличения объектива и коэффициента увеличения окуляра. Таким образом, наименьшее увеличение биологических микроскопов – 56 раз (8 - увеличение объектива, умноженное на 7 – увеличение окуляра), а наибольшее - 1800 (120х15).

Однако увеличенное изображение объекта может четким и нечетким. Четкость изображения определяется разрешающей способностью микроскопа (полезным увеличением) т.е. минимальным расстоянием между двумя точками, когда они еще не сливаются в одну. Чем больше разрешающая способность микроскопа, тем меньший объект можно увидеть.

Показатель разрешающей способности микроскопа зависит от длины волны используемого света и суммы числовых апертур объектива и конденсора:

где α - минимальное расстояние между двумя точками;

А 1 - числовая апертура объектива;

А 2 - числовая апертура конденсора;

λ - длина волны используемого света.

Числовые апертуры объектива и конденсора указаны на их корпусе. Повысить разрешающую способность микроскопа можно, ис­пользуя ультрафиолетовое облучение. Однако ультрафиолетовые микроскопы очень дорогие, что затрудняет их использование. Чаще всего для повышения разрешающей способности микроскопа при­меняют иммерсионную систему.

Тема 1. КЛЕТКА

§6. СТРОЕНИЕ МИКРОСКОПА

Вы ознакомиться со строением микроскопа и узнаете, как рассчитывать его увеличение.

Будем ли мы работать с микроскопом?

Что можно увидеть в микроскоп, кроме бактерия?

Микроскоп (от греческого «микрос»- малый и «скопео» - смотреть, рассматривать) - где увеличительный прибор, который позволяет рассматривать предмет и очень малого размера. Конструкция школьного микроскопа почти такая же, как в лучших исследовательских микроскопов первой половины XX века. (мл. 6). При правильной настройке школьный микроскоп позволяет увидеть не только клетку, но и отдельные ее внутренние структуры. А при наличии определенного опыта - даже выполнять некоторые интересные эксперименты.

Микроскоп состоит а корпуса и элементов оптической системы, через которые проходит свет.

Частями корпуса являются:

✓ основание;

Рис. в. Внешний вид и основные составляющие школьного микроскопа

✓ предметный столик, на котором размещается опытный образец, закрепляется на столике с помощью двух гибких держателей;

В штатив с изменяемым углом наклона, на котором находятся большой винт грубой настройки четкости (макрогвинт), и меньший винт точной настройки четкости (мікрогвинт);

✓ тубус, на нижней части которого крепится револьверная насадка с объективами, а в верхнюю часть укладывается окуляр.

К элементам оптической системы микроскопа относятся:

✓ вогнутое зеркало, которое можно поворачивать;

В диафрагма, что находится под предметным столиком;

✓ револьверная насадка с объективами разного увеличения;

✓ окуляр, в который наблюдают объект исследования.

Зеркало используют для настройки наилучшего освещения препарата. Диафрагмой регулируют контрастность и яркость изображения: если диафрагма закрыта, изображение очень контрастное, однако темное; если диафрагма полностью открыта, то контрастность мала, а света много, поэтому изображение переосвітлене.

Рис. 7. Объективы (а), окуляр (б) школьного микроскопа и их маркировка

Объектов. Школьный микроскоп имеет три объектива: очень малого (4-кратного), малого (10-кратного) и большого (40-кратного) увеличения. Для легкой их смены они вкручены в револьверную насадку. Объектив, который расположен вертикально вниз, в направлении к объекту исследования, включенный в оптическую систему, другие - выключены. Поворачивая револьверную насадку, можно менять рабочий объектив и, таким образом, переходить от одного увеличения к другому. При включении другого объектива в оптическую систему слышен легкий щелчок - это срабатывает пружинный фиксатор револьверной насадки.

Объектив является главным элементом оптической системы микроскопа. На объективе цифрами обозначены его технические характеристики.

В верхней строке первой цифрой обозначается увеличение объектива (жал. 7).

Произведение увеличения объектива и увеличения окуляра показывает общее увеличение микроскопа. Например, при включенном 4-кратном объективе и 10-кратном окуляре общее увеличение микроскопа составляет: 4 ∙ 10 = 40 (раз).

При работе с микроскопом на предметный столик кладут опытный образец, закрепляют его держателями, включают объектив малого увеличения (10-кратннй). Вращая зеркальце, направляют на препарат свет, и макрогвинтом настраивают четкость. Далее, при необходимости, включают объектив большого увеличения, підрегульовують четкость мікрогвинтом и контрастируют изображение диафрагмой.

Работая с микроскопом, придерживайтесь таких правил:

1. Линзы окуляров и объективов нужно предохранять от загрязнения и механических повреждений: не касаться пальцами и твердыми предметами, не допускать попадания на них воды и других веществ.

2. Запрещается раскручивать оправы окуляра и объективов, разбирать механические детали микроскопа - их ремонтируют только в специальных мастерских.

3. Переносить микроскоп надо двумя руками в вертикальном положении, держа прибор одной рукой за штатив, а другой - за его основу.

ТЕРМИНЫ И ПОНЯТИЯ, КОТОРЫЕ НУЖНО УСВОИТЬ

Объектив, общее увеличение микроскопа.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Из каких элементов состоит оптическая система микроскопа?

2. Элементы оптической системы микроскопа обеспечивают общее увеличение?

3. Для чего используется вогнутое зеркало?

4. Каково назначение диафрагмы?

5. Объектив включают в начале работы с микроскопом?

6. Какое максимальное увеличение можно получить игры применении объективов и окуляра, изображенных на рисунке 7?

7. Каких правил нужно придерживаться при работе с микроскопом?

ЗАДАЧИ

Внимательно рассмотрите ваш школьный микроскоп, найдите все его составляющие. Запишите увеличения окуляра и объектива. Рассчитайте увеличение микроскопа для каждого из объективов. Результаты запишите в таблицу в тетради.

ДЛЯ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ

Как определить размер наименьших объектов, которые можно увидеть в оптический микроскоп?

Размер минимального объекта, который можно увидеть с помощью глаза или увеличительного прибора, определяется его разрешением.

Разрешающая способность - это наименьшее расстояние между двумя точками, на котором их изображения еще разделены и не сливаются в одно. Разрешающая способность глаза человека составляет 200 мкм (0,2 мм), оптического микроскопа - 0,2 мкм (0,0002 мм), электронного микроскопа - 0,0002 мкм (0,0000002 мм). Если размер объекта меньше разрешения, то этот объект рассмотреть уже невозможно, и наоборот. Таким образом, именно от разрешения зависит, что можно увидеть в микроскоп, а что - нет.

Значение показателя, по которому рассчитывают разрешающую способность объектива, нанесено на его корпусе сразу после показателя увеличение объектива. Он называется апертурой объектива.

За апертурой рассчитывают разрешающую способность объектива:

Разрешающая способность (в мкм) = 0,3355 /апертура объектива.

Полученное значение округляют до десятых.

Пример: на объективе с красным кольцом (рис. 7) в верхней строке нанесена маркировка: «4 / 0,10». Цифра «4» указывает на увеличение объектива - четырехкратное, а «0,10» - апертуру. Разрешающая способность этого объектива

будет такая:

0,3355 / 0,10 = 3,355 « 3,4 (мкм).

Цель: ознакомиться со строением микроскопа, правилами работы с ним, техникой изготовления простейших препаратов, правилами оформления результатов наблюдений.

Материалы и оборудование: микроскоп, предметные и покровные стекла, капельницы с водой и лактофенолом, препаровальные иглы, споры плауна, пыльца мальвы, черешки листа бегонии, листья традесканции.

Строение микроскопа

Микроскоп представляет собой оптико-механический прибор, позволяющий получать сильно увеличенное изо­бражение рассматриваемого предмета, размеры которо­го лежат за пределами разрешающей способно­сти невооруженного глаза. Человек с нормальным зре­нием различает две точки как две или две линии как две, а не одну, лишь в том случае, если расстояние меж­ду ними не менее 100 мкм. Таким образом, разрешающая способность глаза невелика. При работе с микроскопом расстояние между двумя точками или линиями, на котором они не кажутся слившимися, сокращается до десятых долей микрометра. Иными словами, разрешающая способность световых микроскопов в 300–400 раз выше разрешающей способ­ности невооруженного глаз и равна 0,2–0,3 мкм.

Полезное увеличение современных оптических микро­скопов достигает 1400 раз, выявляя при этом мельчай­шие детали строения изучаемого объекта.

В микроскопе различают оптическую и меха­ническую системы.

Оптическая система состоит из трех частей: осветительного аппарата, объектива и окуляра (рис. 1).

Между объективом и окуляром расположен тубус. Все эти части строго центрированы и вмонтированы в штатив, представляющий собой механическую си­стему микроскопа. Штатив состоит из массивного ос­нования, предметного столика, дуги, или тубусодержателя, и подающих механизмов, передвигаю­щих предметный столик в вертикальном направлении.

Рис. 1. Устройство светового монокулярного (А)

и бинокулярного (Б) микроскопа:

1 – окуляры; 2 – бинокулярная насадка; 3 – винт крепления насадки; 4 – револьверное устройство; 5 – объективы; 6 – винтовой упор (ограничитель перемещения предметного столика при фокусировке; 7 – предметный столик; 8 – рукоятка перемещения предметного столика в двух взаимно–перпендикулярных направлениях; 9 – рукоятка грубой фокусировки; 10 – рукоятка точной фокусировки; 11 – коллектор в оправе; 12 – основание микросокопа; 13 – конденсор; 14 – винт крепления конденсора; 15 – препаратоводитель

Осветительный аппарат представлен конден­сором с ирисовой диафрагмой и осветителем с галогеновой лампой накаливания. Конденсор располагается в кольце под столиком микроскопа. Он состоит из двух или трех линз, вставленных в ци­линдрическую оправу. Кон­денсор служит для наилуч­шего освещения изучаемого препарата. Фронтальная линза конденсора должна быть установлена на уровне предметного столика микроскопа или несколько ниже его.

В нижней части конден­сора находится ирисовая диафрагма. Она представ­ляет собой систему много­численных тонких пласти­нок («лепестков»), подвиж­но укрепленных в круглой оправе. С помощью регулировочного кольца можно изме­нять размеры отверстия ди­афрагмы, которое всегда сохраняет центральное по­ложение. Этим регулируется диаметр пучка света, иду­щего от лампы в конден­сор. Под диафрагмой укреп­лено кольцо, в которое вставляется светофильтр, обычно из матового стекла.

Встроенный в основание микроскопа осветитель включает коллектор в оправе, который ввинчивается в отверстие основания, и держатель галогеновой лампы накаливания 6В, 20Вт. Включение осветителя осуществляется с помощью выключателя, расположенного на задней поверхности основания микроскопа. Вращая диск регулировки накала лампы, расположенный на боковой поверхности основания микроскопа слева от наблюдателя, можно изменять яркость накаливания лампы.

Пройдя через конденсор и преломившись в его лин­зах, лучи, идущие от источника света, освещают препарат, лежащий на столике микроскопа, проходят сквозь него, и далее в виде расходящегося пучка входят в объ­ектив.

Частично закрывая нижнюю линзу конденсора, диаф­рагма задерживает боковые лучи, благодаря чему полу­чается более резкое изображение объекта.

Объектив представляет собой наиболее важную часть оптической системы. Он состоит из нескольких линз, вправленных в металлическую гильзу. Объективы с боль­шими увеличениями включают 8–10 линз и более. Объ­ектив дает изображение объекта с обратным расположе­нием частей. При этом он выявляет («разрешает») структуры, недоступные невооруженному глазу, с большими или меньшими подробностями в зависимости от качества объектива. Изображение строится объективом в плоскости диафрагмы окуляра, расположенного в верх­ней части трубы (тубуса) микроскопа. Оптические свой­ства объектива зависят от его устройства и качества линз. Наиболее сильные объективы дают 120-кратные увеличения. На лабораторных занятиях обычно работают с объективами, уве­личивающими в 4, 20, 40 раз.

Большое значение при работе с микроскопом имеет рабочее расстояние объектива, т. е. расстояние от ниж­ней (фронтальной) линзы объектива до объекта (до верхней поверхности предметного стекла). У объективов с 40-кратным увеличением это расстояние равно 0,6 мм. Поэтому желательно пользовать­ся покровными стеклами, толщина которых меньше ра­бочего расстояния. Нормальная толщина покровного стекла 0,17–0,18 мм.

Окуляр устроен значительно проще объектива. Некоторые окуляры состоят лишь из двух линз и диаф­рагмы, вставленных в цилиндрическую оправу. Верхняя (окулярная) линза служит для наблюдения, нижняя («коллектив») играет вспомогательную роль, фокусируя изображение, построенное объективом. Диафрагма оку­ляра определяет границы поля зрения.

На нижнем конце тубусодержателя укреплено револьверное устройство – вращающийся диск с гнездами, имеющими нарезку для ввинчивания объективов. Ход винтовой нарезки гнезд револьверного устройства и объективов стандартизован, поэтому объективы подходят к микроскопам разных моделей. Тубусодержатель неподвижно соединена со штативом.

Микроскоп сконструирован так, что препарат распо­лагается между главным фокусом объектива и его двойным фокусным расстоянием. В трубе микроскопа, в плоскости диафрагмы окуляра, находящейся между главным фокусом и оптическим центром верхней линзы окуляра, объектив строит действительное увеличенное обратное изображение предмета. Действуя как лупа, верхняя линза или система линз окуляра дает мнимое прямое увеличенное изображение. Таким образом, изо­бражение, которое получается с помощью микроскопа, оказывается дважды увеличенным и обратным по отношению к изучаемому предмету (рис. 2). Общее увеличе­ние микроскопа при нормальной (160 мм) длине тубуса равно увеличению объектива, умноженному на увеличе­ние окуляра.

Квадратный предметный столик имеет в центре отверстие, в ко­торое входит верхняя часть конденсора. Предметный столик вместе с препаратом можно передвигать вперед назад. Современные микроскопы также снабжены препаратоводителем, с помощью которого препарат можно передвигать вперед назад по предметному столику. Для этого служат два винта, располо­женные на оси справа

Рис. 2. Ход лучей в микроскопе:

АВ – предмет; O 1 – объектив микроскопа, который дает увеличенное обратное и действительное изображение предмета A 1 B 1 . Изображение предмета лежит в фокальной плоскости F 2 окуляра микроскопа О 2 , через который оно рассматривается, как в лупу. В фокальной плоскости F 3 хрусталика глаза О 3 получается действительное изображение предмета А 2 В 2 . Возможно и такое расположение O 1 и О 2 , когда A 1 B 1 располагается между F 2 и О 2

под предметным столиком. С помощью верхнего винта передвигают предметный столик, а с помощью нижнего – препарат.

Передвижение препарата с объектом для наведения резкости осуществляется при перемещении предметного столика, который подвижно соединен с тубусодержателем. С помощью подающих механизмов его можно передвигать по вертикали (вверх – вниз) для наведения на фо­кус. У большинства современных микроскопов эти меха­низмы (винты) укреплены в основании тубусодержателя.

Грубая фокусировка осуществляется с помощью макрометренного винта (кремальеры). Тон­кая фокусировка осуществляется микрометренным вин­том. На барабане микрометренного винта нанесены деления. Передвижение на одно деление соответствует подъему или опусканию трубы на 2 мкм. При полном обороте винта труба передвигается на 100 мкм.

Механизмы макрометренной и особенно микрометренной подачи изготовляются очень точно и требуют осто­рожного обращения. Вращать винты следует плавно, без рывков и применения силы.

Похожая информация.