专家解答体内荧光成像技术难点
1.如何解决组织吸收问题
来自斯坦福大学放射学系助理教授Jianghong Rao领导的研究小组在进行“Examining protease involvement in tumor metastasis and cell migration”（肿瘤转移与细胞迁移过程中涉及的蛋白酶）这一项研究中遇到了一个难题：利用标准的荧光分子标记观测深部组织，激发荧光的光源必须能穿透具有强吸收力和光散射的组织，并且当标记分子发出光时，也要能通过同样的组织块，从而被检测到。
为了解决这个难题，研究人员采用了一种称为生物发光共振能量转移（Bioluminescence Resonance Energy Transfer，BRET）的方法进行组织成像。不同于利用生物体外激发光源的能量转移方法，BRET主要依赖于生物发光的荧光素酶来提供荧光标记需要的能量转移。一般而言，进行BRET实验的研究人员是将与荧光素酶与荧光蛋白相交联，后者会吸收生物荧光，并重新发出光，但是由于这些BRET交联物的光仍然有大部分会被吸收和散射掉，因此剩下的信号依然很弱。
Rao改进了这一方法，他将荧光素酶交联在quantum dots (QDs)，而不是荧光蛋白上，这就将发出的光线变成了依然是长波长，但吸收和散射不强的光。为了能对深部组织进行成像，Rao等人又将luciferase-QD这个结构连接上了一个配体——这个配体与目的分子相连。这样当将底物，复合体（包括荧光素酶的荧光基团）注入小鼠的尾静脉的时候，BRET标记就能发出两种特殊的光：蓝色的生物荧光和红色的quantum-dot光，这样就能更清楚的观测组织。
这里Rao用于解决组织吸收问题的是一类新型的荧光探针，即量子点Qdot或称为半导体纳米晶体，所谓Qdot，指的是准零维(quasi-zero-dimensional)的纳米材料，由少量的原子所构成。粗略地说，量子点三个维度的尺寸都在100纳米(nm)以下，外观恰似一极小的点状物，其内部电子在各方向上的运动都受到局限，所以量子局限效应(quantum confinement effect)特别显著。
这种纳米材料对于体内光学成像来说有着得天独厚的光学特点，这就是吸收性高、量子产量高、发射谱带窄、斯托克司频移大以及光褪色抗性强等，能够发射不同波长光谱，可以为单一波长所激发，适用于在一个实验中检测多靶点，因此非常适合活细胞成像和动态研究，甚至有人认为这种纳米荧光是纳米技术的真正代表，给荧光技术带来革命性的突破。
其具体特点如下：
·QDs的发射谱单一而且很“窄”。其半峰宽（FWHM）大都在40nm以下，更好的可以达到30nm甚至十几个nm，因此，QDs作为探针，可以很方便的区别于背景信号或者其它探针的信号。
·QDs的激发谱很宽，可以在低于发射谱的广泛区间内任意选择激发波长。这个属性使得对设备（光源）的选择变得更加方便，而不必受限于特殊激光器。QDs的这个特点还可以让我们在同一固定激发波长下，同时激发不同颜色的QDs，从而使需要实时观测多种目标分子运
动或反应的实验变得从容不迫和得心应手。
·QDs的发光强度高。与常用的有机小分子染料相比，QDs的发光强度要高几倍乃至几十倍。这一方面取决于QDs的荧光量子效率，另外也决定于QDs的摩尔消光系数。毋庸置疑，高发光强度能够更为方便地从复杂背景中（如自发荧光）提取需要的信号。
·QDs的稳定性很好。虽然早期的QDs在光学/化学稳定性上不存在非常突出的优势，但近年来技术的改进是QDs的稳定性大幅提高，在生理条件下可以保持几个月而没有明显的衰减。
·QDs表面经过化学修饰，可以携带氨基、羧基、巯基等，可以方便地与选择的生物分子缀合，而不必再为构建探针的策略而惮心竭虑，而这几种化学反应的效率，已经可以足够满足构建探针的要求。
·超高的表面积-体积比允许QDs表面存在丰富的化学基团，为选择构建多功能探针提供了优秀的平台，比如，构建同时具有细胞/组织靶向性、跨膜属性、核定位属性以及治疗特性的QDs生物探针。
目前市面上此类染料并不是十分常见，经典的纳米荧光染料主要来自同名注册的公司：Quantum Dot公司，这家公司注册于1998年，创办者是麻省理工学院的Moungi Bawendi和加利福尼亚大学的Paul，这家公司由此在财政上获得3，750万美元的利润，《财富》还将这一项技术列为2003年具有突破性的尖端技术之一。目前这家公司已被Invitrogen以八位数的金额收购了（Invitrogen现在也改名了，合并ABI后将改名为生命技术公司）。
Qdot是Quantum Dot公司革命性的纳米荧光染料，制作过程是将镉和硒一起放在溶液中加热，形成半导体晶体。轻微的改变过程可形成不同大小和组成的晶体，因此他们将发出不同的光。将锌和硫加入混合物，在每一个晶体上形成一个壳，然后晶体包被一层可产生共轭的分子，它们可吸附蛋白。
在显微镜下可以看到这些纳米晶体，细胞中的Qdot在同一光线下呈现多种颜色，显示它们的大小和组成不同。它们比荧光蛋白和染料更明亮，保持时间更长。因此Qdots可以应用于细胞分析，基因表达和医学诊断，通过研究这些与蛋白质相连的发光晶体，还可跟踪这些蛋白质来研究样本中的细胞，另外Qdots还用于分析癌细胞中的基因组成，以及检测治癌药物与其靶细胞结合情况。值得一提的是其相关的专利也有华人科学家的贡献，比如复旦大学生科院的兼职教授，加州大学劳伦斯伯克利国家实验室的陈帆青教授。
Quantum Dot公司相应的Qdot系列产品能满足流式细胞术、荧光显微镜、激光共聚焦、甚至Western Blot的检测需求。价格方面也不是很贵，比如上面Rao博士用的Qdot的价格目前是319美元（250 ml, 8 mM solution），在体内成像方面遇到了相同问题的实验人员可以考虑一下。
另外松下（Matsushita）公司也开发出了用于研究的Qbead微珠的装置，可以配合Qdot的使用，其中多达200个独特标记的微珠吸附在探针上并结合了Qdot，使研究人员可以在一个样品中检测超过200个不同基因。这个系统可以让研究者一天从几千个样品中检测数百个基因。而且这种微珠有足够的灵敏度可检测少至100，000个RNA分子，这比微阵列方法灵敏得多，同时针对Qdot，Matsushita也设计制造出了Quantum Dot Mosaic Q100扫描仪。
2.如何解决自发荧光问题
加州大学旧金山分校的博士后Rachel Friedman参与了Matthew Krummel实验室的一项研究：观测在对抗原最初应答的过程中的T细胞受体动力学，但是在成像过程中，研究人员发现炎症反应会将一些非特异性的巨噬细胞和树突细胞吸引到淋巴结附近，而这些细胞会发出其自身的荧光，扰乱他们使用的绿色荧光蛋白发出的光。
为了能排除这些细胞的干扰，Friedman等人采用了双标记的方法，他们在受体小鼠中注射了能表达一种GFP标记抗原受体的T细胞，这个抗原受体能被鸡卵清蛋白激活。由于GFP 发出的绿色荧光与周围的自发荧光是相同的，因此研究人员加入了另外一种标记：Cell Tracker Orange，这种“vital dye”能浸入活细胞的细胞膜，结合到只有这种T细胞才表达的一种蛋白上，便于从组织自发荧光区分开来。
然后利用双光子显微技术（2-photon microscopy），Friedman等人同时捕获到了绿色和桔色的信号，其中桔色的染料实际上就是作为了一种阳性背景：当两种发射光同时定位在一个地方，就可以认为此处T细胞被激活了，而不是自身荧光作用。
Friedman说，“T细胞本身的自发荧光很低，因此我们可以肯定这样得到的绿色荧光是由T 细胞受体标记发出的。”
这里提到的Cell Tracker Orange是一种细胞示踪染料，作为良好的细胞形态学示踪产品，荧光探针或检测分子需具有定位于细胞或细胞器的能力、并在这些结构中长期存在。对于活细胞和组织来说，示踪剂还必须是无生物活性及无毒的。这些条件都满足的情况下，示踪剂才能发挥作用。
来自于荧光产品集大成者：Molecular Probes（现属于Invitrogen）的Cell Tracker系列产品（包括Cell Tracker Orange，Cell Tracker Blue，Cell Tracker Green，Cell Tracker Red等，最大激发波长不同）就是一类经典的荧光示踪染料。这些染料包含有氯甲基基团（见下），体外实验显示参与GST反应，能与硫醇相互作用，在大多数细胞中，谷胱甘肽的表达水平都比较高，并且谷胱甘肽转移酶也随处可见，因此这种染料添加到细胞培养物中，经过洗涤进入细胞，能在细胞中能存留多代，并不会转移到该群的其他细胞中去（仅有很小可能会通过缝隙连接转移）。这种探针在荧光染料的细胞存留能力上实现了一个突破，用于移植细胞和组织的长时间示踪非常理想。
（图示说明：CellTracker Green CMFDA试剂两个细胞内反应。虽然染料可能首先与谷胱甘肽相互反应，但是并不会发出荧光，只有当与酯酶esterase相互作用的时候，才会发出荧光，如图中的第一个反应。）
Cell Tracker Orange (1 mg, Invitrogen) 的价格大约为208美元，其它颜色产品请询问厂家价格。
另外一些成形的系统也可以通过不同波长的激发光来减少自发荧光的影响，比如颇为出名的Xenogen的IVIS系统就可以检测波长范围400－950nm的荧光，通过六块不同的激发光滤镜获得所需的特定激发光波长。光线通过第二块蓝色漂移背景光滤镜(blue-shifted background filters)，使得初始的激发光产生轻微的蓝色漂移。以不同波长的激发光，在不激发荧光报告基团时激发组织的自发荧光，从而将靶信号与背景光区分开，消除自发荧光。
今年LI-COR公司推出的Pearl Imager活体成像系统则是通过其独特的近红外荧光优势减少了自发荧光的影响。
光的吸收和散射很大程度上取决于激发光源，通常由于生物活体内的很多物质，譬如血红素，黑色素以及脂质对于激发光具有一定的吸收度，而这种吸收度是随着激发荧光波长的不同而变化的，波长越长，活体对于光的吸收和散射程度越低。而在大于900nm波长的红外光下，吸水性又会导致高的背景噪音。Pearl Imager采用的近红外荧光则取巧的选择了近红外这个波长范围，在这个区域，活体内物质自发荧光对于成像干扰小，背景噪音也不大，因此可以说近红外荧光染料基团是比较理想的动物活体成像标记物质。
Pearl Imager就是利用了这些报告基因，比如IRDye 800CW, Cy7, and Alexa Fluor 750，再配上灵敏的CCD光学检测仪器，从而成就了这样一种灵敏高效的荧光成像系统。
3.如何减少非特异性结果影响
哈佛大学医学院Charles Lin博士在研究循环系统癌细胞进入组织过程中血管上皮细胞黏附分子的作用的时候，发现免疫荧光标记有可能不会结合到特异性抗原上，而是绑定在靶标上。在体外成像实验中有个步骤是洗涤，即最小化非特异性结合的影响，但是在体内这是无法完成的。
为了解决这个问题，Lin博士设置了一个针对非特异性结合的有效对照，他表示，体外免疫荧光实验的原理类似于三明治，即荧光基团结合在二抗上，而二抗可以与抗原-抗体复合物相互结合。但是在体内成像过程中，荧光基团是直接交联在抗体上的，这样能减少了动物模型中化学反应的复杂度。
由于抗体-荧光基团交联物一般不能通过购买获得，因此研究人员需要自己准备。Lin博士建议设置的对照指的是同型对照（isotype control），即交联另一种颜色荧光基团的抗体，这个抗体与特异性抗体基本相似，但是没有与靶标抗原特异性结合的Fab位点。他说，“理论上说，同一个动物模型可以注入特异性和非特异性的免疫荧光基团，这两种基团颜色不同”，
这样不仅可以将背景信号分离出来，而且可以确保在实验中示踪靶标的特异性。
4.如何解决多重问题
来自多伦多大学的医学物理学教授Brian Wilson研究小组的一项研究项目是通过识别和定量脑癌组织，来帮助进行肿瘤切除手术的外科医生确定癌细胞是否还有残留。
但是在研究中，Wilson一下子遇到了三个难题：背景自发荧光遮盖了信号荧光；光吸收和散射减少了激发和发射光强度；光来源和照相系统的位置，角度和距离都会影响检测强度。
为了能解决这三个问题，Wilson利用了一个内生性的荧光基团：原卟啉IX（Protoporphyrin IX，PpIX）作为荧光标记。PpIX是由ALA经ALA脱水酶等一系列酶作用下，生成的具有强光敏作用的一种分子，是血红素生物合成的最后一步中间体。由于PpIX在大脑中天然存在的很少，因此Wilson首先用ALA洗涤靶标区域，ALA会导致癌细胞代谢增加，从而导致PpIX水平升高。这样组织就能表达其荧光基团，发射出比自发荧光更长波长的光。
但是PpIX荧光很暗，光线的强度也会由于组织的吸收和散射而减少，并且从光源到组织，组织到成像系统的距离等也都会影响最终的效果，因此Wilson在对组织反射的激发光和散射的更长波长的光都进行了检测，记录下了比率之后，又用不同的激发波长进行了第二次的检测，这样就得到了两个数据，他表示，“这种交比技术（double ratio）很好的弥补了自荧光，组织光反射，以及几何距离对成像的影响。”
这里用到的ALA，即5-aminolevulinic acid，来自于DUSA Pharmaceuticals，这是一家致力于皮肤疾病治疗药物研发的公司，其最著名的药品是治疗痤疮粉刺的Levulan Kerasticks。用于实验中的是kerasticks，包含有354mg的ALA，价格是706.38美元。
在体内荧光成像过程中，如果确实遇到了无法逾越的问题，也可以考虑转向其它方法，比如更换光源，GE公司基于时域技术的eXplore Optix成像系统，利用的就是脉冲激光二极管发送窄光谱的激光短脉，这种方法突破了传统成像方法对光学信号强度的依赖，能提供对荧光团强度、浓度和三维定位的精确测量，并且由于eXplore Optix具有纳秒级的时间分辨率，所以研究人员可进行活体荧光寿命测量，从而辨别具有类似光谱图的荧光团。除此之外，由于eXplore Optix是集成的多模式平台，因此可以对多个生物学靶标进行分析监控。
不过由于激光的直径仅为1mm，影响了扫描的速度，因此只适用于动物局部成像，要完整的进行动物整体成像，可以选择今年Kodak的多光谱荧光活体成像系统。这个系统（In-Vivo Multispectral Imaging Systems FX）最大的特点就是可以同时实现荧光、生物学发光、X光和同位素成像，大大拓展了体内成像的能力。由于不在荧光成像范围内，这里就不馕述了，具体可见2008年度生命科学十大创新产品评选。
Tips：
1.仔细选择靶标
在对成像过程进行优化之前，需要再次确定是否针对特定的生物学问题选对了靶标，比如说，进行体内乳腺癌成像，比较合适的靶标包括肿瘤前缘区的基质金属蛋白酶（matrix-metalloproteinases），增殖期细胞核蛋白Ki-67，雌激素关联的cathepsin D，或者其它一些分子标志物，每个不同的靶标会得到不同的成像结果。
2.寻找合适的荧光基团
如果使用的是传统的荧光标记，那么很容易就能确定其激发和发射波长是否与你的仪器相匹配，而Quantum dots在这些参数方面要求更严格，由于不同组成，包被和大小的QDs具有特定的吸收和发射光谱，因此在进行设计的时候就要注意与后期的实验一致。
3.收集对照信息
体内环境，包括pH值，蛋白环境，以及交联标记的结合状态，都会改变荧光标记的光谱特征和衰减特征，因此针对这些变化需要仔细的设计对照实验，利用这些对照尽可能多收集附加的这些生物信息，比如说荧光信号的衰减方式对于靶标分子的适合性状态具有指导意义。
4.收集几个波长的发射光
当我们看到数据图时，第一个要问的问题就是：“误差范围（error bars）是什么？”但是一般来说，我们都相信眼见为实，因此看到图像的时候也许不会想到误差。要记住眼睛有时也会欺骗我们——很多种可能都会产生看起来像是绿色的信号，如何避免这种情况呢？比如可以利用光学滤波（optical filtering）收集几个不同波长的数据，Cambridge Research & Instrumentation (CRI)公司就构建了一种与不同荧光来源信号相匹配的发射光光谱，这样就能增加每一个峰值信号的可信度。
5.寻找实验中的灵感
近期威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员发现利用闪烁的标记能帮助更容易在活细胞中定位细胞结构。这种简单有效的方法帮助区分了靶标和背景信号，发现者感叹如此简单，又不增加成本的方法其实早就应该想到了，这提示我们研究人员在实验中多思考，也许就能找到实验技术的突破点了。
凸透镜成像的规律（要求熟记、并理解）： 成像条件物距（u）成像的性质像距（v）应用 U﹥2f U=2f F﹤u﹤2f U=f 0﹤u﹤f 注意：1、实像是由实际光线会聚而成，在光屏上可呈现，可用眼睛直接看，所有光线必过像点； 2、虚像不能在光屏上呈现，但能用眼睛看，由光线的反向延长线会聚而成； 一.选择题 １．下列关于凸透镜成像特点的说法中，错误的是（） A．实像都是倒立的，虚像都是正立的 B．缩小的都是实像，放大的都是虚像 C．缩小的像都是倒立的，放大的像可能是正立的，也可能是倒立的 D．实像和物体分别在凸透镜的两侧，虚像和物体在凸透镜的同一侧 ２．把一个凸透镜对准太阳光，可在距凸透镜20cm处得到一个最小最亮的光斑，若将一个物体放在此透镜前30cm处，可在凸透镜的另一侧得到一个（） A．倒立、放大的实像 B．倒立、缩小的实像 C．正立、放大的虚像 D．正立、缩小的实像3．在利用蜡烛研究凸透镜成像的实验中，凸透镜的焦距是10㎝，点燃的蜡烛放在距凸透镜15㎝处，在凸透镜另一侧的光屏上观察到了蜡烛清晰的像，这个像一定是（） A．倒立、放大的实像 B．倒立、缩小的实像 C．正立、放大的虚像 D．正立、放大的实像4．在探究凸透镜成像规律的实验中，已知凸透镜焦距为10cm，当光屏上成一缩小、倒立的烛焰的像时，烛焰（蜡烛）与凸透镜的距离（） A．大于20㎝ B．大于10㎝且小于20㎝ C．小于10㎝ D．等于20㎝ 5．Ａ１Ｂ１是物体ＡＢ经过凸透镜所成的像，如图所示的情景中，正确的是（） 6．调整蜡烛、凸透镜、光屏的中心在同一高度，移动透镜、光屏，可以在光屏上得到一个清晰的烛焰的像，若用一不透光物体挡住半个透镜，则在光屏上（） Ａ．只能成半个烛焰的像，像的亮度不变Ｂ．只能成半个烛焰的像，像的亮度变暗Ｃ．仍成整个烛焰的像，像的亮度不变Ｄ．仍成整个烛焰的像，像的亮度减弱 7. 在探究凸透镜成像规律的实验中，当凸透镜、光屏和烛焰的位置如图所示时，光屏上能成一清晰的像，则（） A．所成的是正立、缩小的实像 B．所成的是倒立、缩小的实像 C．把凸透镜向左移动，调整光屏的位置，得到的像变小 D．把凸透镜向右移动，调整光屏的位置，得到的像变小 8.蜡烛从离凸透镜距离为５f的地方向移向凸透镜的过程中，凸透镜所成的像（）
一、初中物理凸透镜成像的规律 1．如图所示，在“用‘凸透镜’观察周围的景物”活动中，小科将印有绿色环保标志“ ”的纸固定在墙上，再将一只装有水的圆柱形玻璃杯移到标志的正前方，然后改 变破璃杯与标志之间的距离。小科站立时透过玻璃杯和水观察。下列图象中，不可能看到的是（ ） A ． B ． C ． D ． 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 A ．因为装有水的圆柱形玻璃杯，中间厚边缘薄，相当于柱形凸透镜，所以成像时左右颠倒，上下不变。当物距小于焦距时，成正立放大的虚像，即左右变大，上下不变，故A 可能出现，不符合题意； B ．当物距大于焦距小于二倍焦距时，成倒立、放大的实像，即左右颠倒变大，上下不变，故B 可能出现，不符合题意； C ．柱形凸透镜成像时左右颠倒，上下不变，不可能出现左右和上下都颠倒的像，故C 不可能出现，C 符合题意； D ．当物距大于二倍焦距时，成倒立、缩小的实像，左右颠倒变小，上下不变，故D 可能出现，不符合题意。 故选C 。 2．物体放在凸透镜前30厘米处；在透镜另一侧距离透镜20厘米的光屏上成清晰实像。则（ ） A ．焦距可能为18厘米 B ．此时凸透镜成倒立放大的实像 C ．当物体远离凸透镜10厘米，移动光屏找到实像后，此实像变大了 D ．当物体靠近凸透镜10厘米，为了在光屏上得到清晰的实像，光屏应远离透镜10厘米 【答案】D 【解析】 【详解】 根据凸透镜的成像规律，当2u f >，2f v f <<，成倒立、缩小的实像，即u v >；由题
意可以知道物距30cm u =，像距20cm v =，这种情况是成倒立、缩小的实像，即 30cm 2f > 20cm 2f f << 化简可得 10cm 15cm f << 所以凸透镜的焦距不可能是18cm ；当物体远离凸透镜10 cm ，物距变大，依然大于两倍焦距，像距变小，所成的实像会变小；当物体靠近凸透镜10 cm ，物距20cm u =，那么 2f u f << 为了在光屏上得到清晰的实像，根据光路的可逆性，此时像距30cm v =，光屏应远离透镜10 cm ；故选D 。 3．在“探究凸透镜成像的规律”时，将点燃的蜡烛放在距凸透镜30cm 处，在透镜另一侧距离透镜16cm 处的光屏上得到烛焰清晰的像．则下列相关说法正确的是（ ） ①光屏上成倒立、放大的实像 ②照相机是利用这一成像原理工作的 ③该透镜的焦距f 一定满足8cm ＜f ＜15cm ④将近视镜片放在蜡烛和凸透镜之间，要使光屏上出现清晰的像，光屏应靠近透镜 A ．只有①和③ B ．只有②和④ C ．只有②和③ D ．只有①和④ 【答案】C 【解析】 根据凸透镜成像的规律分析： ①将点燃的蜡烛放在距凸透镜30cm 处，在透镜另一侧距离透镜16cm 处的光屏上得到烛焰清晰的像，即物距大于像距，所以成倒立缩小的实像，故①错误； ②照相机就是利用凸透镜成倒立缩小的实像的原理制成的，故②正确； ③凸透镜成倒立缩小的实像时，物距大于二倍焦距，即30cm 2f >，得：15cm f <； 像距为一倍到二倍焦距之间，即16cm 2f f <<，得：8f cm >，16cm f <； 综合以上条件得：8cm 15cm f ＜＜ ，故③正确； ④将近视镜片，即凹透镜放在蜡烛和凸透镜之间，由于凹透镜对光线有发散作用，所以像将远离凸透镜，所以要使光屏上出现清晰的像，光屏应远离透镜，故④错误； 故选C ． 点睛：凸透镜成像规律是常考试的内容，应牢记凸透镜的成像规律，有些同学总是记不住，要下点功夫，可以结合成像光路图进行练习、记忆． 4．用照相机拍摄水池底部的物体时，若保持照相机的位置不变，比较池中有水和无水两种情况（假设两种情况下，人眼看到的物体等大），则有水时( ) A ．暗箱应略短一些，得到的像会略大些 B ．暗箱应略长一些，得到的像会略大些 C ．暗箱应略短一些，得到的像会略小些 D ．暗箱应略长一些，得到的像会略小些 【答案】B
凸透镜成像规律总结 教材、教法 本节课是初中学生在物理学习过程中第一次进行全过程探究，本节课需要两个课时，第 1 课时重点在于培养学生猜想能力与设计实验的能力，学生猜想时一般不懂怎样去猜想，有时猜想与提出的问题毫无关联，所以我们关键应该引导学生怎样去猜想，在教学中创设合理猜想情景，并且引导学生知道猜想要有猜想的理由，不能胡乱猜想。设计实验是探究的一个重要环节，所以我们要引导学生进行设计实验，让学生明白实验研究什么和怎样去研究，实验时应该观察什么、测量什么、记录什么？第二课时的重点放在培养学生对实验数据的分析和论证的能力方面，教师引导学生分析表格数据进行简单的比较，分析它们的相同点与不同点，让学生进行简单的因果推理，让学生以书面或口头表述自己的观点，最后教师归纳总结，这样让学生经历从物理现象和实验归纳科学规律的过程，培养了学生的处理信息的能力、分析概括的能力，从而提高了学生的科学素养。 教学目标 （一）、知识与技能 ①理解凸透镜成像规律。 ②知道凸透镜成放大、缩小实像和虚的条件。 二）、过程与方法
①能在探究活动中，初步获得提出问题的能力 ②通过探究凸透镜成像规律的过程，体验科学探究的主要过程与方法。 ③学习从物理现象中归纳科学规律的方法。学习从物理现象中总结归纳科学规律的方法。 （三）、情感态度与价值观 ①乐于参与观察、实验、制作等科学实践。 ②通过探究活动，激发学生的学习兴趣，培养学生具有对科学的求知欲，乐 于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，勇于探究日常生活中的物理学规律。 教学重点与难点 重点：①对凸透镜成像规律的理解和认识。 ②组织指导学生完成探究凸透镜成像规律的实验。 难点：①指导学生在探究过程中，建立起实验与物理模型之间的必然联系。 ②组织、指导学生完成探究凸透镜规律的实验。 教学过程 一、成像的几种情况（透镜成像的原理是光的折射现象）。
凸透镜成像规律
表格总结 凸透镜成像规律 物距(u) 像距 (v) 正倒大小 虚 实 应用特点 物，像的 位置关 系 u>2f 2f>v>f 倒立缩小实 像 照相机、摄像机- 物像异 侧 u=2f v=2f 倒立等大实 像 精确测焦仪 成像大小的分 界点 物像异 侧 2f>u>f v>2f 倒立放大实 像 幻灯机、电影放映 机、投影仪 - 物像异 侧 u=f - - - 不 成 像 强光聚焦手电筒 成像虚实的分 界点 - f>u v>u 正立放大虚 像 放大镜 虚像在物体同 侧 虚像在物体之 后 物像同 侧 规律总结 规律1：当物距大于2倍焦距时，则像距在1倍焦距和2倍焦距之间，成倒立、缩小的实像。此时像距小于物距，像比物小，物像异侧。 应用：照相机、摄像机。 规律1 规律2：当物距等于2倍焦距时，则像距也在2倍焦距，成倒立、等大的实像。此时物距等于像距，像与物大小相等，物像异侧。 规律2 规律3：当物距小于2倍焦距、大于1倍焦距时，则像距大于2倍焦距，成倒立、放大的实像。此时像距大于物距，像比物大，像为于物的异侧。 应用：投影仪、幻灯机、电影放映机。
规律3 规律4：当物距等于1倍焦距时，则不成像，成平行光射出。 规律4 规律5：当物距小于1倍焦距时，则成正立、放大的虚像。此时像距大于物距，像比物大，物像同侧。 应用：放大镜。 规律5 记忆口诀 （1）一倍焦点分虚实，二倍焦点分大小，二倍焦点物像等。 实像总是异侧倒。物近像远像变大，物远像近像变小。 虚像总是同侧正。物远像远像变大，物近像近像变小。 像的大小像距定，像儿追着物体跑，物距像距和在变。 （2）一倍焦距分虚实，两倍焦距分大小。物近像远像变大，物远像近像变小。 注：这里所指的一倍焦距是说平行光源通过透镜汇聚到主光轴的那一点到透镜光心的距离,也可直接称为焦距；两倍焦距就是指该距离的两倍 凸透镜成像的两个分界点： 2f点是成放大、缩小实像的分界点；f点是成实像、虚像的分界点。 薄透镜成像满足透镜成像公式： 1/u(物距)+1/v（像距）=1/f（透镜焦距） 注：透镜成像公式是针对薄透镜而言，所谓薄透镜是指透镜厚度在计算物距、像距等时，可以忽略不计的透镜。当透镜很厚时，必须考虑透镜厚度对成像的影响。 （3）凸透镜、把光聚，成象规律真有趣； 两倍焦距分大小，一倍焦距分虚实； 二焦以外倒实小，我们用作照相机； 一二焦间倒实大，我们用作投影仪； 焦点以内正大虚，我们用作放大镜； 欲想得到等实象，两倍焦距物体放； 焦点之位不成象，点光可变平行光； 成象规律记心间，透镜应用法无边。物近（远），像远（近），像变大（小）。 （4）物进像退，像越退越大，大像总在小像后，同向移动。 （5）一焦分虚实，二焦分大小；虚像同侧正，实像异侧倒；物进像远大，巧记活运用。
荧光成像的原理与方法 荧光成像在基因组学和蛋白质组学等生物学领域应用中的独特优势： 高灱敏度：灱敏度进超比色法，在大部分应用中其灱敏度近乎放射性同素。 多组样品一次成像：将不同样品（如：对照、处理）通过不同发射波长的荧光素标记（如 Cy3或 Cy5等）可以同时检测多样品荧光信号。 稳定性高：较放射性同位素相比，荧光素标记的抗体、杂交探针、PCR引物等的信号稳定性优势明显，可稳定存在数月以上，这使需要大规模标记并多阵列之间的标准化比较成为了可能。 低毒性成本低：多数情况下，荧光标记和检测的全过程试验用手套即可对实验者提供足够的保护。易于运输和实验后处理，多数情况下实验成本低于放射性同位素。 商业可获得性：许多重要的荧光标记型生物大分子如各种单抗、多抗、CAT等及荧光标记用试剂盒都可以方便获得,同时一些公司提供荧光标记的外包服务。 荧光信号的产生及信号捕获原理： 荧光物质被特定外界能量激发（如激光等高能射线），引起其电子轨道向高能轨道跃迁， 并最终释放能量回归基态的过程中会产生可被检测的荧光信号。当然不是所有的物质都能被激发产生荧光，只有当该物质与激发光具有相同的频率并在吸收该能量后具有高的荧光效率而非将能量消耗于分子间碰撞过程中，其荧光信号才可被光学设备所检测（Fig.1）。 Fig.1 ①激发能②无辐射弛豫能③荧光发射能。三种荧光素（绿色：fluorescein；黄色：DNA-bound TOTO TM；红色：DNA-bound EB）的激发光波长(a)和发射光波长(b)。 荧光成像系统的组件和工作原理： 荧光物质被激发后所发射的荧光信号的强度在一定范围内是与荧光素存在的量成线性关系的，这是荧光成像系统应用于生物学研究的理论基础，激光扫描系统的性能指标主要有：系统分辨率、线性范围、均一性、灱敏度。 为了实现荧光信号的激发、捕获和放大的检测过程，按照顺序荧光成像系统主要包括以下组件：激发源（Excitation resource）、激光传输组件（Light delivery optics）、荧光收集组件（Light collection optics）、发射滤镜（Emission filter）和信号检测放大组件（Detection and amplification）（Fig.2）。在荧光成像系统工作的过程中，每个组件的性能都关系着最终荧光信号的收集和检测结果。
教案示例 第三节凸透镜成像的规律 教学目标 一、知识与技能 1、理解凸透镜的成像规律。 2、知道凸透镜成放大、缩小实像与虚像的条件。 二、过程与方法 1、能在探究活动中,初步获得提出问题的能力。 2、通过探究活动,体验科学的全过程与方法。 3、学习从物理现象中归纳科学规律的方法。 三、情感态度与价值观 1、具有对科学的求知欲,乐于探索自然现象与日常生活中的物理学道理,勇于探索日常用品中的物理学原理。 2、乐于参与、试验、制作等科学实践。 教学重点:对凸透镜成像规律的理解与认识。 教学难点:指导学生在探究过程中,建立起实验与物理模型之间的必然联系。 教学准备:凸透镜、蜡烛、火柴、光屏、刻度尺。 教学过程 第1课时 一、引入新课 通过上节课的学习,我们知道照相机投影仪里面都有凸透镜,放大镜本身就就是凸透镜,并且照相机能使景物在相片上成倒立的像,所成的像比物体小,投影仪能把小的胶片上的画面放大到屏幕上,供大家观瞧,这就说明所成的像比物体大,就是倒立的;放大镜能把小小的物体放大,使我们瞧清楚它们,所成的像就是正立、放大的。
您们知道凸透镜在什么条件下成正立的像,什么情况下成倒立的像？什么情况下成放大的像,什么情况成缩小的像?什么情况下能用光屏能收到像,什么情况下在光屏上不成像？什么条件下像与物在凸透镜两侧,什么条件下在同侧？ 瞧来,凸透镜真就是一个神秘,而又本事很大的东西,现在,们就根据上节学的知识大胆猜测,然后通过实验与探究活动来进一步认识凸透镜。 二、新课学习 (一)、凸透镜成像的规律 1、提出问题: 凸透镜所成像的大小、正倒跟物体的位置有什么关系？大家想一想、大胆的猜一猜。 2、猜想 给学生几分钟时间与提示,做出尽量合理的猜测。教师将有价值的猜测记录在黑板上,便于分析整理。 3、设计实验 同学们猜想得很好,现在我们设计实验来验证上面的猜想就是否正确。学生们讨论,制定实验方案,教师巡回指导。 现在我们桌子上有光具座,上面的座可以插蜡烛、光屏、透镜,能来回移动,从刻度尺上能观察出它们之间的距离关系、蜡烛(做物体用)、光屏(白色的硬纸板作屏)、凸透镜(焦距在10～20 cm之间)。 4、进行实验 (1)测凸透镜的焦距 大家想一想怎样测得一个凸透镜的焦距？让凸透镜在阳光下来回移动,找着最小、最亮的点,用刻度尺量出亮点与凸透镜的距离,这就就是这个凸透镜的焦距。也可以让凸透镜离灯光 5 m以外,找亮点,测定出凸透镜的焦距。 现在测凸透镜的焦距、 (2)开始进行探究实验 方案一: ①把透镜放在光具座标尺中央,从透镜的位置开始在左右两边的标尺上用粉笔标出等于焦距与2倍焦距的位置。
凸透镜成像规律总结 一．成像规律 二．记忆口诀一倍焦距分虚实；二倍焦距分大小；物远像近像变小；物近像远像变大。（物和像的移动方向一样）三．考点归纳：凸透镜焦距的测量：用平行光（太阳光或远距离的手电筒）垂直照1.用刻在凸透镜的另一侧的光屏上承接到最小最亮的亮点，射凸透镜，由此可知，即是凸透镜的焦距。度尺测量出亮点到凸透镜中心的距离，凸透镜对光线具有会聚作用。光屏依次放在光具座上。实验器材的 摆放顺序：2.先将凸透镜、蜡烛、点燃蜡烛后，调节烛焰中心、透镜中心、光屏中心，使它们在同3. 一高度上。目的是使像成在光屏中央。1 无论怎样移动光屏都找不到像的原因：4. 1）烛焰在一倍焦距以内成虚像；（2）烛焰在一倍焦距处不成像；
（）烛焰、凸透镜和光屏的中心不在同一高度。（3成像变化情况：要使光屏上的像变大，物体靠近凸透镜，同时光 5. 屏远离凸透镜；（物近像远像变大）；成实像时，物体越靠近焦点处，像越大；成虚 像时，物体越靠近6. 焦点处，像也越大。（实像都是倒立的，虚像都是正立的）7.蜡烛 燃烧后会变短，光屏上烛焰的像位置会上升。 实验中选择蜡烛的缺点：蜡烛燃烧会变短，光屏上像的位置会上8. 烛焰会晃动，成像不稳定。改进：选发光二极管，优点：成像更升; 稳定，容易对比大小。9.发光二极管图案的选择：最好左右不对称，上下不对称。实验后，在凸透镜前加凹透镜后，像和像距都变大，光屏需要远10. 离凸透镜，相当于近视眼的原理。 11.实验后，在凸透镜前加凸透镜后，像和像距都变小，光屏需要靠近凸透镜，相当于远视眼的原理。 2 如果用遮光布遮住透镜的一半，12.实验中在光屏上得到了清晰的像，则屏上的像是亮度稍暗的完整的像。移动光屏，用该凸透镜做成像实验，把蜡烛放在凸透镜如图所示，13. 则人眼在图示位置能观察到蜡烛光屏上出现清晰的像，若撤去光屏，
1.一个焦距为10 cm的凸透镜，当物体从离透镜30 cm处逐渐移到离透镜20 cm处的过程中，像与像距的变化为（） A.像逐渐变小，像距逐渐变小 B.像逐渐增大，像距逐渐增大 C.像先小后大，像距逐渐增大 D.像逐渐增大，像距逐渐变小 2.一个物体在凸透镜前20 cm处，在屏上成一倒立缩小的像，则透镜的焦距f（） A.10 cm
5.（江苏徐州课改区模拟）如图3-3-3所示，是赵强同学用蜡烛、凸透镜和光屏研究凸透镜成像规律的实验装置，其中还需要调整的是____________。调整后烛焰能在光屏上成____________立的实像，若想使像变大，应将蜡烛向____________移。 图3-3-3 6.（河南模拟）在观察凸透镜成像的实验中，光屏上已成清晰、缩小的像，当烛焰向透镜靠近时，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向____________ (填“靠近”或“远离”)透镜的方向移动，若要观察到烛焰放大的虚像，烛焰到透镜的距离应____________透镜的焦距。 7.（山东滨州模拟）张晨在做研究凸透镜成像的实验时,保持凸透镜位置不变,如图3-3-5所示,先后使烛焰位于a、b、c、d四点,并分别调整光屏的位置。实验后,他归纳出以下说法，其中错误的是（） 图3-3-5 A.烛焰位于a点时，屏上出现的实像最小 B.烛焰位于b点时，成放大的实像 C.烛焰位于c点时，屏上出现的实像最大 D.烛焰位于d点时，成放大的实像 8.一物体放在凸透镜前18 cm处，在透镜另一侧20 cm处成一清晰像，则此透镜的焦距（） A.一定大于20 cm B.一定小于9 cm C.一定在10 cm到8 cm之间 D.一定在9 cm到10 cm之间 9.在研究凸透镜成像实验时，当烛焰离透镜12 cm时成的是放大的实像，当烛焰离透镜7 cm 时成的是放大的虚像，则这个透镜的焦距不可能是下列的哪个值（） A.8 cm B.10 cm C.11 cm D.14 cm 10.一物体沿凸透镜的主光轴移动，当物距为30 cm时，在凸透镜另一侧的光屏上得到一个放大的实像，当物体移到物距为15 cm时，它的像一定是（） A.放大的实像 B.缩小的实像 C.放大的虚像 D.缩小的虚像
凸透镜成像规律知识点归纳 1.测定凸透镜的焦距f并做好记录，方法：平行光聚焦法 器材：光具座、凸透镜、蜡烛、光屏 2.将实验器材按如图（书中72页图4-40）所示摆放 *实验时点燃蜡烛，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度，目的是：使烛焰 的像成在光屏中央 （1）u=f是成实像和虚像，正立像和倒立像，像物同侧和异侧的分界点。 *倒立一定是实像，实像—物像异侧；正立一定是虚像，虚像—物像同侧。 （2）u=2f是想放大和缩小的分界点 （3）当像距大于物距时成放大的实像（或虚像），当像距小于物距时成倒立缩小的实像。（4）成实像时（焦点外） 物距减小像距增大像变大 （增大）（减小）（变小） 物近像远像变大，物远像近像变小 （5）成虚像时（焦点内） 物距减小像距减小像变小 （增大）（增大）（变大） 物近像近像变小，物远像远像变大 *二倍焦距见大小，一倍焦距分虚实，倒实正虚 （6）垂直主光轴移动问题： ①凸透镜移动方向和像的移动方向相同——————像随透镜同向移动 ②蜡烛移动方向和像的移动方向相反———————像随蜡烛反向移动 （7）凸透镜成像为实像时上下相反，左右也相反。 5.若在实验时，无论怎样移动光屏，在光屏都得不到像，可能的原因有： ①蜡烛在焦点以内成虚像；②烛焰在焦点上不成像；③烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度；④蜡烛到凸透镜的距离稍大于焦距，成像在很远的地方，光具座的光屏无法移到该位置；⑤可能凸透镜不在蜡烛与光屏中间。 6.粗测凸透镜焦距的方法：①使太阳光沿主光轴照射到凸透镜上，移动凸透镜另一侧的光屏，使光屏上出现最小的亮点，用刻度尺测出凸透镜中心到亮点之间的距离，即为该凸透镜的焦距。②用一发光小灯泡，沿凸透镜主光轴移动，当透镜射出的光为平行光时，测出灯泡到凸透镜的距离即为凸透镜的焦距。③利用凸透镜成像实验，移动光屏和蜡烛，直到光屏上出现倒立等大的实像为止，此时蜡烛到透镜的距离即为凸透镜的焦距的2倍。 7.凹透镜成正立、缩小的虚像。
复习：《凸透镜成像的规律及应用》导学案 编写人：审核人:初三物理组学生姓名: 班级： 复习目标： 1。知道凸透镜所成的实像与虚像的区别 2。知道凸透镜成放大、缩小实像和虚像的条件,并能根据题目中的条件判断出凸透镜的焦距以及凸透镜成像的情况 3．能应用凸透镜成像的规律解决一些简单的实际问题以及照相机、投影仪、放大镜的成像原理及调节方法 知识储备： １。回顾“探究凸透镜成像规律”的实验，填写下列表格： 物距u与焦距的关系 像的性质像距v与 焦距的关系 应用正倒大小实虚 u＞2ｆ u=2ｆ—-———f 一、凸透镜成像规律 作图：三条特殊光线 与主光轴平行光线折射后过焦点 (2)过光心的光线方向不变 过焦点的光线折射后平行于主光轴 1.成实像时，像与物的位置关系：上下互换，左右互换。这就意味着像和物的移动方向是相反的，物体向上移动，像就向下移动，物体向左移动，像就向右移动。 所以如果屏上的像在左上角，要把像移到光屏的中央，就要让像向右下移，而要让像向右下移，蜡烛就要向相反方向：左上移动即可。 成虚像时，像与物的形状一样，大小不同。 2.实像都是倒立的，与物体在透镜两侧，在主光轴两侧。 虚像都是正立的，与物体在透镜同侧，在主光轴同侧。 注意：这里面所说的倒立和正立是相对实物而言的。 3.一倍焦距处是实像与虚像的分界点，即u>f成实像；u 相同点：都可以用眼睛看到，也都可以拍照。 不同点：实像可用光屏承接，虚像不能；实像是实际光线交点，虚像是某一点发出的光射到平面镜或凸透镜上，反射光线或折射光线反向延长线的交点。 10.物体与像运动方向相同。 11.成实像时：u>v 倒立缩小实像；u=v 倒立等大实像；u 物理凸透镜成像原理及归率 目标认知： 学习目标： 1.理解凸透镜的成像规律。 2.能在探究活动中，初步获得提出问题的能力。 3.通过探究活动，体验科学探究的全过程和方法。 4.学习从物理现象中归纳科学规律的方法。 学习重点： 1、理解凸透镜的成像规律； 2、会应用凸透镜的成像规律解决实际问题。 学习难点： 凸透镜成像规律的探究和总结过程。 知识要点梳理： 探究凸透镜成像规律： 实验：从左向右依次放置蜡烛、凸透镜、光屏。 1、调整它们的位置，使三者在同一直线（光具座不用）； 2、调整它们，使烛焰的中心、凸透镜的中心、光屏的中心在同一高度。 规律方法指导: 一、要解决凸透镜成像问题，同学们要弄清以下几个问题： 1.跟主光轴平行的光线，经过凸透镜折射后通过焦点； 2.通过焦点的光线，经凸透镜折射后跟主光轴平行； 3.通过光心的光线，经过凸透镜折射后方向不变。 现在，我们利用这三条光线完成凸透镜成像规律作图，作法： ①画一直线表示主光轴； ②把透镜放在主光轴中央，从透镜的位置开始在左右两边的轴上用粉笔标出等于焦距和2倍焦距的位置； ③物体分别放三个位置（u＜f、f＜u＜2f、u＞2f）； ④画出平行于主光轴的光线被凸透镜折射后经过焦点的光线.； ⑤通过焦点的光线被凸透镜折射以后平行于主光轴射出； ⑥两条折射光线在透镜另一侧相交于一点； ⑦过这一点作垂直主光轴的线，这就是物体的像； ⑧若两条折射光线在透镜另一侧不相交，反向延长，交于物体与透镜的同侧； ⑨过这一点作垂直主光轴的线，用虚线表示其成的像为虚像，如图所示: 二、凸透镜成像规律口决记忆法： 口诀一： 一焦（点）分虚实，二焦（距）分大小；成虚像时：物近像近像变小；成实像时：物近像远像变大。 口诀二： 物远实像小而近，物近实像大而远， 如果物放焦点内，正立放大虚像现； 幻灯放像像好大，物处一焦二焦间， 相机缩你小不点，物处二倍焦距外。 口诀三： 凸透镜，本领大，照相、幻灯和放大； 二倍焦外倒实小，二倍焦内倒实大； 若是物放焦点内，像物同侧虚像大； 一条规律记在心，物近像远像变大。 注1：为了使幕上的像“正立”（朝上），幻灯片要倒着插。 注2：照相机的镜头相当于一个凸透镜，暗箱中的胶片相当于光屏，我们调节调焦环，并非调焦距，而是调镜头到胶片的距离，物离镜头越远，胶片就应靠近镜头。 三、放大倍数： κ =初中阶段不必掌握，但应知道：①、当ν＞μ时，成放大的像；②、当物体位于凸透镜一倍焦距以内时，物体越靠近焦点，所成的虚像越大。 经典例题透析: 凸透镜的应用 1、在使用照相机时，下列做法中正确的是 A.拍摄远景时，应当将镜头向前伸 B.拍摄近景时，应当将镜头向前伸 C.阴天拍摄景物时，应当把光圈的数值调小 D.阴天拍摄景物时，应当缩小光圈 一、初中物理凸透镜成像的规律 1．小明用放大镜看自己的指纹，如图所示。随后小明拿着同一个放大镜看窗外的物体，并且离窗外的物体越来越远，如图所示。以下说法正确的是（） A．小明用放大镜看自己的指纹，看到的是正立、放大的实像 B．小明用放大镜看自己的指纹，看到的是倒立、放大的虚像 C．小明拿同一个放大镜看窗外的物体，离窗外的物体越来越远时，看到的是像越来越小D．小明拿同一个放大镜看窗外的物体，离窗外的物体越来越远时，看到的是像虚像 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 AB．小明用放大镜看自己的指纹，看到的是正立、放大的虚像，不是实像，也不是倒立的，A、B错误； CD．小明拿同一个放大镜看窗外的物体，离窗外的物体越来越远时，根据凸透镜的动态成像规律可知，物体到凸透镜的距离越大时，像到凸透镜的距离越小，所成的像是越来越小的，并且是实像；C正确、D错误。 故选C。 2．两平面镜AM，AN之间的夹角为90°，凸透镜的主光轴恰好是该直角的角平分线，凸透镜的光心为O，A点恰好是凸透镜的焦点，光源S位于主光轴上，通过该系统，光源S 所成的像为（） A．四个虚像，三个实像B．四个虚像，一个实像 C．三个虚像，一个实像D．三个虚像，两个实像 【答案】B 【解析】 【详解】 S 通过两个平面镜成3个虚像，（因为其中两个重合了），分别是S 1、S 2、S 3； S 1、S 2分别在凸透镜的焦点处，则不能成像，只有S 3在凸透镜的焦点以外，且通过凸透镜的光心，可以成一个实像S 4； S 在凸透镜的焦点以内，由u ＜f ，成正立放大的虚像S ′；综上分析，通过该系统，光源S 所成的像有四个虚像，一个实像。 3．凸透镜成像实验中，移动物体到某位置时，能在光屏上成清晰放大的像，则下面说法正确的是 A ．将物体靠近透镜后，无论如何移动光屏，光屏上都不能呈现物体的像，则一定成虚像 B ．保持透镜位置不变，将物体和光屏位置互换，一定可以在光屏上得到清晰缩小的像 C ．如果物体靠近透镜，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏必须远离透镜且光屏移动距离小于物体移动距离 D ．将透镜遮挡一部分，则一定不能成完整的像 【答案】B 【解析】 【详解】 A ．由题意可知，移动物体到某位置时，能在光屏上成清晰放大的像，说明此时2f u f >>，2v f >；将物体靠近透镜后，只要物距仍在2f u f >>这个范围，此时只需要把光屏远离凸透镜，还可以成放大的实像；故A 项错误； B ．保持透镜位置不变，将物体和光屏位置互换后，此时2f v f >>，2u f >，故此一定可以在光屏上得到清晰缩小的像；故B 项正确； C ．物体靠近透镜即物距减小，像距增大，光屏应远离透镜，当2u f >时光屏移动距离小于物体移动距离，当2f u f >>时光屏移动距离大于物体移动距离，故C 项错误； D ．凸透镜成实像时，所有透过透镜的光会聚到光屏上成像，当将透镜的下半部分挡住后，整个物体发出的光虽有一部分被挡住，但总会有一部分光通过上半部分凸透镜而会聚成像，因此，像与原来相同，仍然完整；由于透镜的一半被遮住，因此折射出的光线与原来相比减少了一半，故亮度会减弱，像会变暗。故D 项错误； 4．将一物体放在凸透镜前，使物距依次为6cm 、18cm 和24cm ，分别得到放大的虚像、放 小动物活体成像技术 李冬梅万春丽李继承 摘要：随着小动物成像技术的发展，活体小动物非侵袭性成像在临床前研究中发挥着越来越重要的作用。本文围绕五种小动物成像专用设备，综述其特点及主要应用，比较各种设备的优势和劣势，总结小动物活体成像设备的发展趋势。 关键词：小动物；活体；成像技术 Small living animal imaging technology LI Dong-Mei1 WAN Chun-li 2 LI Ji-Cheng 1 （1Medical college of Zhejiang university，2Shanghai sciencelight biology sci&tech Co.,Ltd.）Abstract: With the development of small animal imaging technology, non-invasive imaging in small living animal models has gained increasing importance in pre-clinical research. Based on five kinds of small animal imaging special equipments, this article reviews their characteristics and illustrates their main applications. Meanwhile, this article also compares the advantages and limitations of these equipments and summarizes the trends of small living animal imaging equipments. Key words: small animal;living; imaging technology 动物模型是现代生物医学研究中重要的实验方法与手段，有助于更方便、更有效地认识人类疾病的发生、发展规律和研究防治措施，同时大鼠、天竺鼠、小鼠等小动物由于诸多优势在生命科学、医学研究及药物开发等多个领域应用日益增多。近年来各种影像技术在动物研究中发挥着越来越重要的作用，涌现出各种小动物成像的专业设备，为科学研究提供了强有力的工具。 动物活体成像技术是指应用影像学方法，对活体状态下的生物过程进行组织、细胞和分子水平的定性和定量研究的技术。动物活体成像技术主要分为光学成像(optical imaging)、核素成像（PET/SPECT）、核磁共振成像（magnetic resonance imaging ，MRI）、计算机断层摄影（computed tomography，CT）成像和超声（ultrasound）成像五大类。 活体成像技术是在不损伤动物的前提下对其进行长期纵向研究的技术之一。成像技术可以提供的数据有绝对定量和相对定量两种。在样本中位置而改变，这类技术提供的为绝对定量信息，如CT、MRI和PET提供的为绝对定量信息；图像数据信号为样本位置依赖性的，如可见光成像中的生物发光、荧光、多光子显微镜技术属于相对定量范畴，但可以通过严格设计实验来定量[1]。其中可见光成像和核素成像特别适合研究分子、代谢和生理学事件，称为功能成像；超声成像和CT则适合于解剖学成像，称为结构成像，MRI介于两者之间。 1 可见光成像 体内可见光成像包括生物发光与荧光两种技术[2]。生物发光是用荧光素酶基因标记DNA，利用其产生的蛋白酶与相应底物发生生化反应产生生物体内的光信号；而荧光技术则采用荧光报告基因（GFP、RFP）或荧光染料（包括荧光量子点）等新型纳米标记材料进行标记，利用报告基因产生的生物发光、荧光蛋白质或染料产生的荧光就可以形成体内的生物光源。前者是动物体内的自发荧光，不需要激发光源，而后者则需要外界激发光源的激发[3]。 1.1 生物发光：哺乳动物生物发光，一般是将萤火虫荧光素酶（Firefly luciferase）基因整合到需观察细胞的染色体DNA上，以表达荧光素酶，培养出能稳定表达荧光素酶的细胞株，当细胞分裂、转移、分化时，荧光素酶也会得到持续稳定的表达[4]。标记后的荧光素酶 凸透镜成像规律总结 1．成像规律 二．记忆口诀 一倍焦距分虚实；二倍焦距分大小； 物远像近像变小；物近像远像变大。 （物和像的移动方向一样） 三．考点归纳： 1.凸透镜焦距的测量：用平行光（太阳光或远距离的手电筒）垂直照射凸透镜，在凸透镜的另一侧的光屏上承接到最小最亮的亮点，用刻度尺测量出亮点到凸透镜中心的距离，即是凸透镜的焦距。由此可知，凸透镜对光线具有会聚作用。 2.实验器材的摆放顺序：先将凸透镜、蜡烛、光屏依次放在光具座上。 3.点燃蜡烛后，调节烛焰中心、透镜中心、光屏中心，使它们在同一高度上。目的是使像成在光屏中央。 4.无论怎样移动光屏都找不到像的原因： （1）烛焰在一倍焦距以内成虚像； （2）烛焰在一倍焦距处不成像； （3）烛焰、凸透镜和光屏的中心不在同一高度。 5.成像变化情况：要使光屏上的像变大，物体靠近凸透镜，同时光屏远离凸透镜；（物近像远像变大）； 6.成实像时，物体越靠近焦点处，像越大；成虚像时，物体越靠近焦点处，像也越大。（实像都是倒立的，虚像都是正立的） 7.蜡烛燃烧后会变短，光屏上烛焰的像位置会上升。 8.实验中选择蜡烛的缺点：蜡烛燃烧会变短，光屏上像的位置会上升;烛焰会晃动，成像不稳定。改进：选发光二极管，优点：成像更稳定，容易对比大小。 9.发光二极管图案的选择：最好左右不对称，上下不对称。 10.实验后，在凸透镜前加凹透镜后，像和像距都变大，光屏需要远 离凸透镜，相当于近视眼的原理。 11.实验后，在凸透镜前加凸透镜后，像和像距都变小，光屏需要靠近凸透镜，相当于远视眼的原理。 12.实验中在光屏上得到了清晰的像，如果用遮光布遮住透镜的一半，则屏上的像是亮度稍暗的完整的像。 13.用该凸透镜做成像实验，把蜡烛放在凸透镜如图所示，移动光屏，光屏上出现清晰的像，若撤去光屏，则人眼在图示位置能观察到蜡 烛的像。 14.完成实验后，给透镜戴上远视眼镜，调节光屏的位置，使烛焰在 光屏上成一个清晰的像，取下远视眼镜，保持蜡烛和凸透镜的位置 不变，为使光屏上再次得到清晰的像，光屏应该远离透镜。 15.把蜡烛放在一倍焦点处，移动光屏，光屏上无像，但是会有大小 不变的光斑。 16.把蜡烛放在一倍焦点以内，移动光屏，光屏上无像，但是会出现 大小变化的光斑。 凸透镜成像规律易错题辨析 凸透镜成像规律的掌握是同学们学习的难点，它涉及到的规律多，对数学基本功也有较高要求，特别是熟练应用不等式来解决成像问题。在凸透镜成像的动态调节中，同学们往往考虑不全，容易顾此失彼。考试中，以下问题出错频率较高。 1. 凸透镜成像与不等式 例1、一物体沿凸透镜的主光轴移动，当物体距凸透镜20cm时，能在凸透镜的另一侧光屏上得到一个放大、倒立的像，当物体离凸透镜9cm时，则（） A. 一定成正立、放大的虚像 B. 一定成倒立、缩小的实像 C. 可能成倒立、缩小的实像 D. 可能成正立、放大的虚像 错解：D。解析：受思维定势影响，对于拿不定主意的选项，同学们很容易排除“一定”，只喜欢在“可能”中寻找答案，故排除A、B。而物距越小成的像应该越大，错选D。 正解：本题考查凸透镜成像的规律和不等式的解法，根据成像条件和成像性质，正确列式求解是一项很细致的工作，各种成像情况不能混淆。当u=20cm时，能在凸透镜的另一侧光屏上得到一个放大、倒立的像，则f<20cm<2f，即10cm初二物理凸透镜成像规律重点难点地总结
中学物理凸透镜成像原理及规律
备战中考物理凸透镜成像的规律热点考点难点含答案
小动物活体成像技术_浙江大学汇总
(完整版)凸透镜成像规律归纳总结
凸透镜成像规律易错题库辨析
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