У яких областях в основному використовуються оптичні мікроскопи?
Науковий мікроскоп — давній і молодий науковий інструмент. Його історія нараховує триста років з дня народження. Оптичні мікроскопи широко використовуються, наприклад, у біології, хімії, фізиці, астрономії тощо в деяких науково-дослідницьких роботах Усе без мікроскопа.
В даний час він майже став іміджевою підтримкою науки і техніки. Щоб переконатися, що це твердження правдиве, потрібно лише побачити його фігуру, яка часто з’являється в ЗМІ про науку та технології.
У біології лабораторія невіддільна від такого роду експериментального обладнання, яке може допомогти учням вивчати невідомий світ; щоб зрозуміти світ.
Лікарні є найбільшими місцями застосування мікроскопів, які в основному використовуються для перевірки інформації, такої як зміни в рідинах організму пацієнта, мікроби, що проникають в організм людини, зміни в структурі клітинної тканини тощо, а також надають лікарям довідкові та перевірочні методи для формулювання лікування плани. У мікрохірургії мікроскоп є єдиним інструментом для лікарів; у сільському господарстві, селекції, боротьбі зі шкідниками та інших роботах не обійтися без допомоги мікроскопа; у промисловому виробництві за допомогою мікроскопа можна перевірити обробку та налагодити збірку тонких деталей, а також дослідити властивості матеріалу. Місце для прояву своїх талантів; кримінальні слідчі часто покладаються на мікроскопи для аналізу різних мікроскопічних злочинів, як на важливий засіб визначення справжнього вбивці; відділам охорони навколишнього середовища також потрібні мікроскопи для виявлення різних твердих забруднювачів; геологічні та гірничі інженери та археологи використовують культурні реліквії Підказки, знайдені за допомогою мікроскопа, можуть судити про глибокі родовища корисних копалин або зробити висновок про запорошену історичну правду; навіть повсякденне життя людей не може обійтися без мікроскопа, наприклад, індустрія краси та перукарського мистецтва, яка може використовувати мікроскоп для визначення якості шкіри та волосся. Можна отримати найкращі результати. Можна побачити, наскільки тісно мікроскоп інтегрований у виробництво та життя людей.
Відповідно до різних цілей застосування мікроскопи можна приблизно класифікувати на чотири категорії: біологічні мікроскопи, металографічні мікроскопи, стереомікроскопи та поляризаційні мікроскопи. Як випливає з назви, біологічні мікроскопи в основному використовуються в біомедицині, а об’єктами спостереження є переважно прозорі або напівпрозорі мікротіла; металографічні мікроскопи в основному використовуються для спостереження поверхні непрозорих об'єктів, таких як металографічна структура та поверхневі дефекти матеріалів; У той час як об’єкт збільшується та відображається, орієнтація об’єкта та зображення відносно людського ока також узгоджена, і є відчуття глибини, яке відповідає звичайним візуальним звичкам людей; Поляризаційні мікроскопи використовують характеристики пропускання або відбиття різних матеріалів для поляризованого світла, щоб розрізняти різні компоненти мікрооб’єктів. Крім того, можна також розділити деякі спеціальні типи, такі як перевернутий біологічний мікроскоп або культуральний мікроскоп, який в основному використовується для спостереження за культурою через дно посудини з культурою; флуоресцентний мікроскоп використовує певні речовини для поглинання певного короткохвильового світла Характеристики випромінювання специфічного довгохвильового світла, щоб виявити існування цих речовин і оцінити їх вміст; порівняльний мікроскоп може формувати суміщені або накладені зображення двох об’єктів в одному полі зору, щоб порівняти подібності та відмінності двох об’єктів.
Традиційні оптичні мікроскопи в основному складаються з оптичних систем і допоміжних механічних структур. До оптичних систем відносяться лінзи об'єктивів, окуляри і збиральні лінзи, всі вони є складними збільшувальними окулярами, виготовленими з різних оптичних стекол. Лінза об’єктива збільшує зображення зразка, а її збільшення M об’єкт визначається за такою формулою: M об’єкт=Δ∕f’ об’єкт , де f’ об’єкт — фокусна відстань лінзи об’єктива, а Δ можна розуміти як відстань між лінзою об'єктива та окуляром. Окуляр знову збільшує зображення, сформоване лінзою об’єктива, і формує віртуальне зображення на відстані 250 мм перед оком людини для спостереження. Це найзручніше положення для спостереження для більшості людей. Збільшення окуляра M eye=250/f' eye, f' eye — фокусна відстань окуляра. Загальне збільшення мікроскопа є добутком лінзи об’єктива та окуляра, тобто M=M об’єкт*M око=Δ*250/f' око *f; об'єкт. Можна побачити, що зменшення фокусної відстані лінзи об’єктива та окуляра збільшить загальне збільшення, яке є ключем до бачення бактерій та інших мікроорганізмів за допомогою мікроскопа, і це також відмінність між ним і звичайними лупами.
Отже, чи можна без обмежень зменшити f' об'єкт f' сітку, щоб збільшити збільшення, щоб ми могли бачити більш тонкі об'єкти? Відповідь - ні! Це пов’язано з тим, що світло, яке використовується для отримання зображень, є, по суті, різновидом електромагнітної хвилі, тому під час процесу розповсюдження неминуче виникнуть явища дифракції та інтерференції, так само як брижі на поверхні води, які можна побачити в повсякденному житті, можуть обертатися, коли стикаються з перешкодами. , і два стовпи водяних хвиль можуть посилювати один одного, коли вони зустрічаються, або послаблювати однаково. Коли світлова хвиля, що випромінюється від точкового світлового об’єкта, потрапляє в лінзу об’єктива, рамка об’єктива перешкоджає поширенню світла, що призводить до дифракції та інтерференції. Спостерігається серія світлих кілець зі слабкою і поступово слабшаючою інтенсивністю. Центральну яскраву пляму ми називаємо диском Ейрі. Коли дві точки випромінювання світла знаходяться на певній відстані, дві світлові плями перекриватимуться, доки їх не буде неможливо підтвердити як дві світлові плями. Релей запропонував стандарт судження, вважаючи, що коли відстань між центрами двох світлових плям дорівнює радіусу диска Ейрі, дві світлові плями можна розрізнити. Після обчислення відстань між двома точками випромінювання світла в цей момент становить e=0.61 入/n.sinA=0.61 I/NA, де I — довжина хвилі світла, довжина хвилі кількість світла, яке може сприйняти людське око, становить приблизно 0.4-0.7 мкм, а n — показник заломлення середовища, де розташована точка випромінювання світла, наприклад повітря, n ≈1, у воді, n≈1,33, і A дорівнює половині кута розкриття точки випромінювання світла до оправи лінзи об’єктива, а NA називається числовою апертурою лінзи об’єктива. З наведеної вище формули видно, що відстань між двома точками, які можна розрізнити за допомогою лінзи об’єктива, обмежена довжиною хвилі світла та числовою апертурою. Оскільки довжина хвилі найбільш гострого зору людського ока становить приблизно 0.5um, а кут A не може перевищувати 90 градусів, sinA завжди менше 1. Максимальний показник заломлення доступного середовище, що пропускає світло, становить близько 1,5, тому значення e завжди більше за 0.2um, що є мінімальною граничною відстанню, яку може розрізнити оптичний мікроскоп. Збільште зображення за допомогою мікроскопа. Якщо ви хочете збільшити відстань e до точки об’єкта, яку може розрізняти лінза об’єктива, з певним значенням NA, достатнім для розрізнення людським оком, вам потрібно Me Більше або дорівнює {{26 }}.15 мм, де {{30}}.15 мм — експериментальне значення людського ока. Мінімальна відстань між двома мікрооб’єктами, які можна розрізнити на відстані 250 мм перед очима, тому M Більше ніж або дорівнює (0,15∕0,61 дюйма) NA≈500N.A, щоб зробити спостереження не надто трудомістким, достатньо подвоїти М, тобто 500N. A Менше або дорівнює M Менше або дорівнює 1000N.A є прийнятним діапазоном вибору загального збільшення мікроскопа. Яким би великим не було загальне збільшення, воно безглузде, оскільки числова апертура лінзи об’єктива обмежує мінімальну роздільну відстань, і неможливо розрізнити більше, збільшуючи збільшення. Дрібні предмети деталізовані.
Контраст зображення є ще одним ключовим питанням оптичних мікроскопів. Так званий контраст відноситься до чорно-білого контрасту або різниці кольорів між суміжними частинами на поверхні зображення. Людському оку важко оцінити різницю яскравості нижче 0.02. трохи чутливіший. Для деяких об’єктів спостереження під мікроскопом, таких як біологічні зразки, різниця яскравості між деталями дуже мала, а помилки конструкції та виготовлення оптичної системи мікроскопа ще більше зменшують контраст зображення та ускладнюють розрізнення. У цей час деталі об’єкта неможливо чітко побачити не тому, що загальне збільшення занадто низьке, чи числова апертура лінзи об’єктива занадто мала, а тому, що контраст площини зображення занадто низький.
Протягом багатьох років люди наполегливо працювали над покращенням роздільної здатності та контрастності зображення мікроскопа. З безперервним прогресом комп’ютерних технологій та інструментів теорія та методи оптичного проектування також постійно вдосконалюються. У поєднанні з покращенням продуктивності сировини, процесу та безперервного вдосконалення методів виявлення та інноваційних методів спостереження зробили якість зображення оптичного мікроскопа близькою до ідеальної межі дифракції. Люди використовуватимуть фарбування зразків, темне поле, фазовий контраст, флуоресценцію, інтерференцію, поляризацію та інші методи спостереження, щоб створити оптичний мікроскоп. Він може адаптуватися до досліджень усіх видів зразків. Незважаючи на те, що електронні мікроскопи, ультразвукові мікроскопи та інші збільшувальні інструменти для отримання зображень з’явилися послідовно в останні роки та мають вищу продуктивність у деяких аспектах, вони все ще недоступні з точки зору дешевизни, зручності, інтуїції та особливо придатні для дослідження живих організмів. Суперник світлового мікроскопа, який досі міцно тримає свої позиції. З іншого боку, у поєднанні з лазером, комп’ютером, технологіями нових матеріалів та інформаційними технологіями стародавній оптичний мікроскоп омолоджується та демонструє енергійну життєву силу. Цифровий мікроскоп, лазерний конфокальний скануючий мікроскоп, скануючий мікроскоп ближнього поля, двофотонний мікроскоп і різні нові функції або інструменти, які можуть адаптуватися до різних умов навколишнього середовища, з’являються нескінченним потоком, що ще більше розширює область застосування оптичних мікроскопів. Які захоплюючі мікроскопічні зображення гірських утворень, завантажені з марсоходів! Ми можемо цілком вірити, що оптичний мікроскоп принесе користь людству завдяки оновленому ставленню.
