显微镜基础知识及主要参数说明
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显微镜光学参数【实用版】目录一、显微镜的定义与作用二、显微镜的性能参数1.放大率2.数值孔径3.分辨率4.视场5.景深6.镜像亮度7.镜像清晰度8.工作距离9.机械筒长三、参数间的影响和制约关系四、光学显微镜的使用与维护正文一、显微镜的定义与作用显微镜是一种精密的放大仪器,它可以将微小的物体放大到人眼可见的范围,使我们能够观察到细胞、细菌等微观世界。
显微镜的发明使人类对生命活动规律有了更深入的认识,为生物学、医学、化学等科学领域的研究提供了重要的技术手段。
二、显微镜的性能参数1.放大率:显微镜的放大率是指显微镜对物体的放大倍数,通常用目镜和物镜的放大倍数相乘来表示。
放大率越大,观察到的物体越清晰,但也可能导致视野范围变小。
2.数值孔径:数值孔径(NA)是物镜前透镜与被检物体之间介质的折射率(n)和孔径角(u)半数的正弦之乘积。
数值孔径越大,进入物镜的光通量越大,放大率和分辨率越高,但视野和景深会相应减小。
3.分辨率:分辨率是指显微镜对物体细节的清晰程度,通常用每毫米内的线数来表示。
分辨率越高,观察到的物体越清晰,但也可能导致放大率降低。
4.视场:视场是指显微镜中可见的物体范围。
视场越大,观察到的物体范围越广,但也可能导致放大率降低。
5.景深:景深是指在显微镜中能够保持清晰焦点的深度范围。
景深越大,可以观察到的物体深度范围越广,但也可能导致放大率降低。
6.镜像亮度:镜像亮度是指显微镜中成像的明亮程度。
镜像亮度越高,观察到的物体越明亮,但也可能导致分辨率降低。
7.镜像清晰度:镜像清晰度是指显微镜中成像的清晰程度。
镜像清晰度越高,观察到的物体越清晰,但也可能导致放大率降低。
8.工作距离:工作距离是指物镜与被检物体之间的距离。
工作距离越近,放大率越高,但视野范围会相应减小。
9.机械筒长:机械筒长是指显微镜的镜筒长度。
机械筒长越长,放大率越高,但视野范围会相应减小。
三、参数间的影响和制约关系显微镜的各项性能参数之间存在一定的制约关系。
一、光学系统无限远是指共轭距离为无限远。
在显微镜的光学系统中标本所在的平面为物平面,第一次中间像所在的面为像平面,物平面与像平面之间的距离即为共轭距离。
在有限远光学系统中共轭距离为有限的(大多数为195mm,也有185mm的)。
在无限远光学系统中物镜将标本成像于无限远处(即从物镜出来的光线为平行光),需用镜间透镜再次将其成像于目镜的视场光栏处。
有限远光学系统和无限远光学系统所用的物镜是不一样的当然光学系统也是不一样的。
二、160指该显微镜的机械筒长为160mm。
机械筒长是指物镜安装端面与目镜安装端面之间的距离(指镜筒中间无任何光学器件的直筒时,如果中间有任何光学器件则应换算成等效筒长)。
160mm加物镜的光学长度(物平面到物镜安装面的距离),再减掉10mm(目镜安装面到中间像平的距离)即为显微镜的共轭距离。
无限大即指该物镜适用于无限远光学系统。
三、无限远光学系统:现在生产的显微镜,一般采用无限远光学系统无限远与有限远的区别:有限远是指固定有一定镜筒长度的光学系统.机械筒长:指从物镜的装卸端到目镜插入筒的一端(即目镜接口上端面)的距离,在国际上将显微镜标准筒长定为160mm(leica曾为170mm);金属显微镜200mm。
在有限远光学系统里它与放大倍率有关总放大倍率M=物镜放大率Mob*目镜放大率MocMob=标准镜筒长度160mm/物镜焦距F1 Moc=明示距离250/目镜焦距F2无限远光学系统就是在物镜与中间像平面之间装上一个结像透镜,使中间光线转为平行光束,理论上光束可延伸到无限远,不受机械筒长的限制;所以无限远光学系统中间可附加多个光学附件,并不影响成像质量;而且并不受以上公式限制。
四、如果无限远光学系统,在物镜上会标示出“8”;有限远的话一般会标出机械筒长如160mm 等。
标示的为光学系统而非物镜系统。
至于个别品牌广告上或许会出现“无限远色差校正xxx光学系统”等,其中无限远指的是其光学系统,色差校正则是物镜对透镜成像产生的位置色差校正的能力,以现在光学发展的水平,现在生产的物镜都具有消色差功能。
显微镜物镜的五个基本参数一、数值孔径(NA)子午光线能进入或离开纤芯(光学系统或挂光学器件)的最大圆锥的半顶角之正弦,乘以圆锥顶所在介质的折射率,数值孔径是判断物镜性能(分辨率、焦深、亮度等)的重要指数。
数值孔径又叫镜口率,简写为NA。
它是由物体与物镜间媒质的折射率(n)与物镜孔径角的一半(θ\2)的正弦值的乘积,其大小由下式决定:NA=n×sinθ/2。
数值孔径简写NA(蔡司显微镜的数值孔径简写CF),数值孔径是物镜和聚光镜的主要技术参数,是判断两者(尤其对物镜而言)性能高低(即消位置色差的能力,蔡司公司的数值孔代表消位置色差和倍率色差的能力)的重要标志。
其数值大小分别标在物镜和聚光镜的外壳上。
孔径角又称“镜口角”,是物镜光轴上的物体点与物镜前透镜的有效直径所形成的角度。
孔径角越大,进入物镜的光通亮就越大,它与物镜的有效直径成正比,与焦点的距离成反比。
显微镜观察时,若想增大NA值,孔径角是无法增大的,唯一的办法是增大介质率n 值。
基于这一原理,就产生了水浸系物镜和油浸物镜,因介质的折射率n值大于1,NA值就能大于1。
数值孔径最大值为,这个数值在理论上和技术上都达到了极限。
目前,有用折射率高的溴萘作介质,溴萘的折射率为,所以NA 值可大于。
与其他参数的关系:数值孔径是显微镜物镜的重要参数,决定了物镜的分辨率。
与物镜的放大倍数,工作距离,景深有直接关系。
一般来说,它与分辨率成正比,与放大率成正比,焦深与数值孔径的平方成反比,NA值增大,视场宽度与工作距离都会相应的变小。
容易产生的误区:数值孔径与分辨率成正比,但这并不是说在选择物镜的时候一定要选择数值孔径(NA)最大才是最好,因为物镜还会有很多其他重要参数,比如荧光透过率、工作距离等等,最好根据自己的实验选择。
二、焦深焦深也叫景深,其定义是:指使用显微镜观察和拍摄样品表面时,从对准焦点的位置开始,改变物镜与样品表面的距离时,对焦能够保持清晰的范围。
引言概述:显微镜是一种用于观察微小物体的光学设备,它通过放大被观察物体的图像,使我们能够看到肉眼无法察觉到的微小细节。
在科学研究、医学诊断以及工业制造等领域中,显微镜都扮演着重要的角色。
本文将对显微镜的相关知识点进行梳理,包括显微镜的原理、分类、主要组成部分、应用以及日常维护等方面。
正文内容:一、显微镜的原理1. 光学放大原理:显微镜利用透镜或物镜将光线聚焦到焦点上,然后利用目镜放大焦点上的光线,从而实现对样品的放大观察。
2. 分辨率原理:分辨率是指显微镜能够分辨的最小距离。
它受到物镜数值孔径、波长以及眼睛的分辨能力等因素的影响。
3. 像差原理:显微镜在设计和制造过程中需要考虑多种像差,如球差、色差、像散等,以提高成像质量。
二、显微镜的分类1. 光学显微镜:光学显微镜是使用可见光进行观察的一种显微镜,分为单镜显微镜和复合显微镜两种类型。
2. 电子显微镜:电子显微镜利用电子束代替光线,以提高分辨率和放大倍数。
包括透射电子显微镜和扫描电子显微镜两种类型。
3. 荧光显微镜:荧光显微镜利用荧光染料标记样品,通过激发荧光的方式观察样品的细胞结构和功能。
4. 原子力显微镜:原子力显微镜利用微型探针来感知样品的表面,能够达到原子尺度的分辨率。
5. 红外显微镜:红外显微镜利用红外辐射来观察样品的分子结构和化学成分。
三、显微镜的主要组成部分1. 物镜:物镜是显微镜的一个重要组成部分,它负责在样品上产生放大的像。
2. 目镜:目镜位于显微镜的顶部,负责放大物镜产生的像,并将其投影到人眼中。
3. 照明系统:照明系统包括光源、聚光透镜和光阑等部分,用于照亮样品并提供足够的光线。
4. 操作系统:操作系统包括对焦调节、缩放调节等功能,以便用户能够观察到所需的细小结构。
5. 支撑结构:支撑结构包括显微镜的支架、台座和臂等部分,需要稳定支撑显微镜的各个组件。
四、显微镜的应用1. 生物学研究:显微镜在生物学研究中扮演着重要角色,可以观察细胞结构、细菌、微生物以及生物分子等。
光学显微镜参数光学显微镜是一种用于研究微小物体的仪器。
它通过聚光镜和物镜将物体放大,然后通过目镜观察。
不同的光学显微镜有不同的参数,这些参数对于观察微小物体和分析样品非常重要。
1. 放大倍数放大倍数是光学显微镜最基本的参数之一。
它表示物体在显微镜中被放大的倍数。
放大倍数越高,观察到的细节就越清晰。
但是放大倍数也有限制,如果放大倍数过高,会导致光线的散射和衍射,使图像变模糊。
2. 数值孔径数值孔径是物镜的一个参数,它表示物镜的接收光线的能力。
数值孔径越大,显微镜的分辨率就越高。
但是数值孔径也受到波长、视场和放大倍数的影响。
因此,在选择数值孔径时需要根据实际需求进行平衡。
3. 工作距离工作距离是物镜和样品之间的距离。
它表示样品可以放置在显微镜中的最大距离。
工作距离越大,样品就越容易被放置在显微镜中。
但是工作距离也会影响显微镜的分辨率和放大倍数。
4. 视场视场是显微镜中可以被观察到的区域。
视场大小取决于物镜和目镜的焦距以及显微镜的放大倍数。
视场越大,可以观察到的区域就越广阔。
但是视场大小也会影响显微镜的分辨率和亮度。
5. 深度聚焦深度聚焦是显微镜中一个非常重要的参数。
它表示显微镜在焦点附近可以实现的聚焦深度。
深度聚焦越大,可以观察到的深度就越深。
但是深度聚焦也会影响显微镜的分辨率和亮度。
6. 暗场和相衬显微镜暗场显微镜和相衬显微镜是两种常见的显微镜。
暗场显微镜可以观察到不透明样品,它利用一个特殊的装置使样品周围的光线被消除。
相衬显微镜则利用样品中不同组织的折射率不同来产生不同的相位差,从而观察到高对比度的图像。
总结光学显微镜参数对于显微镜的观察效果和分析结果非常重要。
在选择显微镜时,需要根据实际需求选择适合的参数。
同时,在使用显微镜时,也需要根据实际情况进行调整和使用。
通过正确的使用和调整,可以获得清晰、准确的显微镜图像,为科学研究提供有力的支持。
初一生物显微镜相关知识点详解显微镜是初中生物学习中的重要工具,通过显微镜,我们可以观察到肉眼无法看到的微小结构。
本文将详细介绍显微镜的构造、使用方法、常见问题及其解决方法等知识点,帮助初一学生更好地掌握显微镜的使用技巧。
一、显微镜的构造显微镜主要由以下几个部分组成:1. 镜座:显微镜的底座,用以支持整个镜体。
镜座通常较重,以确保显微镜在使用过程中稳定不易倾倒。
2. 镜臂:取放显微镜时手握的部位,连接镜座和镜筒。
镜臂的设计通常符合人体工程学,便于握持和操作。
3. 镜筒:连接在镜臂的前上方,上端装有目镜,下端装有物镜转换器。
镜筒的长度和直径会影响显微镜的放大倍数和视野范围。
4. 载物台:位于镜筒下方,用以放置玻片标本,中央有通光孔,两侧有压片夹固定玻片标本。
载物台通常可以上下移动,以便调节焦距。
5. 遮光器:上有大小不等的圆孔,称为光圈,用以调节光线强弱。
遮光器的设计可以帮助用户在不同光照条件下获得最佳的观察效果。
6. 粗准焦螺旋:用于快速调节物镜和标本之间的距离,使物象呈现于视野中,通常在使用低倍镜时使用。
粗准焦螺旋的调节范围较大,适合初步对焦。
7. 细准焦螺旋:用于缓慢调节物镜和标本之间的距离,使物象更加清晰,通常在使用高倍镜时使用。
细准焦螺旋的调节范围较小,但精度较高,适合精细对焦。
8. 反光镜:装在镜座上,可向任意方向转动,有平面镜和凹面镜两种,分别适用于光线较强和较弱的情况。
反光镜的选择和调整对显微镜的成像质量有重要影响。
9. 目镜:用于放大物象,目镜越长,放大倍数越小。
目镜的放大倍数通常在5倍到20倍之间。
10. 物镜:用于放大物象,物镜越长,放大倍数越大。
物镜的放大倍数通常在4倍到100倍之间。
二、显微镜的使用方法显微镜的使用方法包括以下几个步骤:1. 取镜和安放:右手握住镜臂,左手托住镜座,将显微镜放在实验台距边缘约7厘米处,略偏左。
安装好目镜和物镜。
确保显微镜放置稳固,避免在使用过程中发生倾倒。
显微镜的基本知识与使用显微镜是一种用来观察微小物体的重要工具。
它可以放大物体,使我们能够看到肉眼无法察觉的细小结构和细胞。
以下是关于显微镜的基本知识与使用的详细说明。
1.显微镜的种类:(1)光学显微镜:它主要由物镜、目镜、光源和放大倍率调节器组成。
光线经过物镜放大物体后,再经过目镜投射到人眼上。
(2)电子显微镜:它使用电子束而非光线来放大物体。
根据电子束的加速方式,可以进一步分为透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)两种。
2.主要部件:(1)物镜:它是显微镜最重要的部件,可以放大被观察物体的图像。
物镜的放大倍率一般为4×、10×、40×和100×等。
(2)目镜:也称为眼镜,是位于显微镜顶部的一组镜片。
它可以进一步放大物镜产生的物体放大图像。
(3)光源:用于照亮被观察物体。
常见的光源有白炽灯、荧光灯和LED灯等。
光源的亮度对观察物体的影响很大。
(4)舞台:放置被观察物体的平台。
(5)焦调节器:用于调节物镜与被观察物体之间的距离。
3.显微镜的使用:(1)准备:确保显微镜以及被观察物体的表面都是干净的,以保证图像的清晰度。
(2)调节光源:找到光源的开关,在观察之前,根据需要调节光源的强度。
(3)放置样本:将被观察物体放在舞台上,确保物体位于物镜下方。
(4)调焦:将物镜缓慢地向下或向上移动,直到观察到清晰的图像。
可以使用焦调节器微调焦距。
(5)调整放大倍率:根据需要,可以通过更换不同放大倍率的物镜和目镜来调整放大倍率。
(6)观察和记录:观察被放大的图像,注意细节,并使用笔记本或照相机记录下来。
(7)保养:使用后,清理显微镜,确保它处于干燥的环境中,并避免碰撞或震动。
4.注意事项:(1)避免触摸物镜和目镜,因为手指上的油脂会导致光的折射和减弱图像的亮度。
(2)在调节焦距时要小心,以免物镜或目镜与被观察物体接触。
(3)使用显微镜时要保持良好的体姿,以确保观察的舒适度和准确性。
高中生物:显微镜的使用知识总结(一)显微镜的基础知识:1.显微镜的成像:光源(天然光或人工光源)→反光镜→光圈→物体→物镜→在镜筒内形成物体放大的实像→目镜→把经物镜形成的放大实像进一步放大。
2.显微镜放大倍数=物镜放大倍数×目镜放大倍数。
放大倍数是指物体的长度或宽度或直径的放大倍数,而不是面积和体积的放大倍数3.镜头长度与放大倍数关系:目镜的长度与放大倍数成反比,物镜的长度与放大倍数成正比。
4.物像移动与装片移动的关系:物像移动的方向与载玻片移动的方向相反5.调节视野亮度的方法:①增强或减弱光源亮度;②增大或缩小光圈;③反光镜使用平面镜或凹面镜(二)使用低倍镜观察的步骤:1.取镜与安放:(1)右手握镜臂,左手托镜座;(2)把显微镜放在实验台的前方稍偏左2.对光:(1)转动转换器,使低倍物镜对准通光孔;(2)选一较大的光圈对准通光孔,左眼注视目镜,右眼同时睁开。
转动反光镜,使光线通过通光孔反射到镜筒内,通过目镜,可以看到白亮的视野。
3.低倍镜观察:(1)把要观察的玻片标本放在载物台上,用压片夹压住,标本正对通光孔的中心;(2)转动粗准焦螺旋,使镜筒缓缓下降,直到物镜接近玻片标本为止(眼睛从侧面看着物镜镜头与标本之间,防止两者相撞);(3)左眼看目镜内,同时反向缓缓转动粗准焦螺旋,使镜筒上升,直到看到物像为止,再稍稍转动细准焦螺旋,使看到的物像更加清晰。
(三)使用高倍镜观察的步骤:1.操作步骤:(1)低倍镜观察(先对光,后调焦)(2)移动玻片,将要放大的物像移到视野正中央(3)转动转换器,移走低倍物镜,换上高倍物镜(4)调节光圈和反光镜,使视野亮度适宜(5)转动细准焦螺旋,使物像清晰2.注意事项:(1)调节粗准焦螺旋使镜筒下降时,双眼要注视物镜与玻片之间的距离,到快接近(约0.5cm)时或者粗准焦螺旋不能再向下转动为止时停止下降(2)使用高倍镜观察时,不能转动粗准焦螺旋。
显微镜的构造及知识点总结一、显微镜的构造1. 显微镜的基本结构(1)物镜:即观察的物体通过物镜放大后,成像在目镜焦面上。
一般显微镜所有的放大倍率除了物镜外,还包括目镜的倍率。
(2)目镜:显微镜的目镜是用来观察物体显微图像时用的透镜。
目镜的放大倍率是比较小的,通常为5倍、10倍、15倍等。
目镜与物镜的焦距必须匹配,这样才能看到清晰的放大像。
2. 显微镜的光学系统(1)照明系统:比如反射光源和透射光源的照明系统;(2)镜筒系统:用于目镜和物镜的安装的镜筒系统;(3)焦平面系统:用于放大像的成像系统。
3. 显微镜的机械系统(1)镜架:是显微镜的承托物,是显微镜的主要支撑构件;(2)镜座:显微镜的显示端的支架,用于稳固显微镜设备。
4. 显微镜的附件(1)测微鼓飞机械:用来观测目镜放大倍率的装置;(2)准直镜:用于调整光线的平行程度。
二、显微镜的知识点总结1. 显微镜的类型(1)光学显微镜:指用透射光形成放大像的显微镜。
透射光显微镜是最早发明的显微镜,它是通过物镜底部有一光源的透镜式显微镜。
(2)电子显微镜:主要包括透射电子显微镜和扫描电子显微镜。
电子显微镜即利用电子束替代光束对被测物进行成像和分析的一种高分辨率显微镜。
2. 显微镜的应用(1)生物显微镜:主要用于观察和研究生物细胞、微生物等微小的生物体。
(2)医用显微镜:用于临床医学的病理学诊断,通过显微镜观察病理标本的形态结构。
(3)材料显微镜:用于观察材料的显微结构和组织成分。
(4)学术研究:科学研究人员利用显微镜观察和研究各种微小结构。
3. 显微镜的原理(1)放大原理:通过物镜和目镜的合作,使被观察物体得以放大。
(2)成像原理:显微镜使用透镜或反射镜将物体的物理像放大到目镜处。
4. 显微镜的调节和使用(1)焦距调节:通过移动物镜或目镜来实现清晰成像。
(2)曝光调节:用于调节观察物体的光线强弱。
(3)放大倍率调节:根据被观察物体的大小和结构特点进行调节。
普通光学显微镜基础知识普通光学显微镜是一种精密的光学仪器。
以往最简单的显微镜仅由几块透镜组成,而当前使用的显微镜由一套透镜组成。
普通光学显微镜通常能将物体放大1500~2000倍。
(一)显微镜的构造普通光学显微镜的构造可分为两大部分:一为机械装置,一为光学系统,这两部分很好的配合,才能发挥显微镜的作用。
1、显微镜的机械装置显微镜的机械装置包括镜座、镜筒、物镜转换器、载物台、推动器、粗动螺旋、微动螺旋等部件(1)镜座镜座是显微镜的基本支架,它由底座和镜臂两部分组成。
在它上面连接有载物台和镜筒,它是用来安装光学放大系统部件的基础。
(2)镜筒镜筒上接接目镜,下接转换器,形成接目镜与接物镜(装在转换器下)间的暗室。
从物镜的后缘到镜筒尾端的距离称为机械筒长。
因为物镜的放大率是对一定的镜筒长度而言的。
镜筒长度的变化,不仅放大倍率随之变化,而且成像质量也受到影响。
因此,使用显微镜时,不能任意改变镜筒长度。
国际上将显微镜的标准筒长定为160mm,此数字标在物镜的外壳上。
(3)物镜转换器物镜转换器上可安装3—4个接物镜,一般是三个接物镜(低倍、高倍、油镜)。
Nikon显微镜装有四个物镜。
转动转换器,可以按需要将其中的任何一个接物镜和镜筒接通,与镜筒上面的接目镜构成一个放大系统。
(4)载物台载物台中央有一孔,为光线通路。
在台上装有弹簧标本夹和推动器,其作用为固定或移动标本的位置,使得镜检对象恰好位于视野中心。
(5)推动器是移动标本的机械装置,它是由一横一纵两个推进齿轴的金属架构成的,好的显微镜在纵横架杆上刻有刻度标尺,构成很精密的平面座标系。
如果我们须重复观察已检查标本的某一部分,在第一次检查时,可记下纵横标尺的数值,以后按数值移动推动器,就可以找到原来标本的位置。
(6)粗动螺旋粗动螺旋是移动镜筒调节接物镜和标本间距离的机件,老式显微镜粗螺旋向前扭,镜头下降接近标本。
新近出产的显微镜(如Nikon显微镜)镜检时,右手向前扭载物台上升,让标本接近物镜,反之则下降,标本脱离物镜。
生物七年级知识点显微镜生物七年级知识点-显微镜显微镜是一种用于放大小物体的仪器,也是生物学领域必不可少的工具之一。
它的发明为人们研究微观世界打开了一扇窗户。
在生物七年级的学习中,显微镜的应用非常普遍,因此对于显微镜的了解和掌握非常关键。
本文旨在介绍生物七年级常见显微镜及其结构、工作原理和使用方法,帮助初学者快速掌握显微镜的基础知识。
一、常见显微镜及其结构在生物学的实验室中,常见的显微镜种类有光学显微镜、透射电镜和扫描电镜等。
但是,在初中生物学的学习中,光学显微镜是最常用的类型,因此我们主要介绍光学显微镜的结构和组成部分。
光学显微镜主要由以下几部分组成:1.目镜:顾名思义,就是用来观察样本的镜头,也称为接目镜。
2.物镜:负责将样本放大的镜头,通常有3-4个不同倍率的物镜。
3.旋转镜:可以旋转的镜片,可用于切换不同倍率的物镜。
4.聚光镜:位于物镜下方的一组镜片,主要用于聚焦样本,调节样本的清晰度。
5.台子:支撑样本的平台。
6.光源:提供样本照明所需要的光源。
二、光学显微镜的工作原理光学显微镜的工作原理是利用两个凸透镜使得光线在通过物镜后会聚在焦点上,并且这个焦点位于目镜的焦点上,从而实现放大的效果。
在正常使用显微镜的时候,我们需要分别调整物镜和目镜的位置,调节聚光镜,使得样本清晰可见。
不同倍率的物镜和目镜会带来不同的放大倍数,因此需要根据待观察的样本特性和希望达到的放大倍数来选择合适的物镜和目镜。
三、使用显微镜的方法1.调节样本位置:将待观察的样本放置于显微镜的台子上,并用卡子固定好,使其与物镜成为垂直方向。
2.聚焦:先用最小的物镜将聚光镜调至最佳状态,再根据需要逐渐调整到大倍镜,这样可以使样本的清晰度更高。
3.调节焦距:通过旋转调节聚光镜,让样本在不同方向上的清晰度都尽量相等。
4.调节光源:根据不同的样本需求来调整照明的光源,以达到合理的亮度和明暗状态。
四、拓展应用随着科学技术的发展,显微镜的应用已经拓展到许多领域。
引言:显微镜是一种常用的科学工具,能够帮助我们观察微观世界。
它在生物学、医学、物理学等领域有着广泛的应用。
本文将介绍显微镜的基本知识,包括显微镜的原理、类型、使用方法和维护保养等方面的内容。
概述:显微镜是一种利用光学原理放大微观目标物体的仪器。
它通过光源和物镜等部件,将目标物体的细节放大到可见或可测量范围,使我们能够观察和研究微观世界中的细胞、细菌、组织等。
正文:一、显微镜的原理1.光学原理:显微镜利用透镜的焦距和放大倍率,可以放大目标物体,使其变得清晰可见。
2.折射原理:光线从一个透明介质进入另一个透明介质时会发生折射,显微镜利用这一原理来改变光线的路径。
3.成像原理:显微镜通过物镜和目镜的配合使用产生放大图像,然后通过眼睛或相机来观察或记录图像。
二、显微镜的类型1.光学显微镜:最常见的显微镜类型,利用可见光的折射原理来观察样本。
2.电子显微镜:利用电子束代替可见光来观察样本,可以获得更高的放大倍率和更高的分辨率。
3.原子力显微镜:利用原子之间的相互作用来观察样本表面的原子排列和形貌。
三、显微镜的使用方法1.样本制备:显微镜观察样本需要进行适当的制备,例如切片、染色、固定等,以便更好地展示细胞结构和物质成分。
2.聚焦调节:显微镜需要通过调节物镜和目镜的位置来聚焦样本,得到清晰的图像。
3.放大倍率选择:不同的观察需求需要选择不同的放大倍率,显微镜通常具有多个物镜和目镜供选择。
4.光源控制:显微镜使用的光源需要适度控制强度和角度,以获得最佳的观察效果。
5.观察记录:显微镜观察的结果可以通过绘图、拍照或记录数据的方式进行保存和分享。
四、显微镜的维护保养1.清洁:显微镜的镜片和镜筒需要定期清洁,避免灰尘和油脂污染影响观察效果。
2.保护:显微镜在非使用时应该保存在干燥、防尘的地方,避免碰撞和摔落。
3.维修:如果显微镜出现故障或损坏,应该及时联系专业维修人员进行检修或更换零件。
4.校正:显微镜的校正是确保观察结果准确性的关键,定期进行校正可以保证显微镜的正常运行。
一文看懂显微镜的基本光学原理及重要光学参数第一章:显微镜简史随着科学技术的进步,人们越来越需要观察微观世界,显微镜正是这样的设备,它突破了人类的视觉极限,使之延伸到肉眼无法看清的细微结构。
显微镜是从十五世纪开始发展起来。
从简单的放大镜的基础上设计出来的单透镜显微镜,到1847年德国蔡司研制的结构复杂的复式显微镜,以及相差,荧光,偏光,显微观察方式的出现,使之更广范地应用于金属材料,生物学,化工等领域。
第二章:显微镜的基本光学原理一、折射和折射率光线在均匀的各向同性介质中,两点之间以直线传播,当通过不同密度介质的透明物体时,则发生折射现像,这是由于光在不同介质的传播速度不同造成的。
当与透明物面不垂直的光线由空气射入透明物体(如玻璃)时,光线在其介面改变了方向,并和法线构成折射角。
二、透镜的性能透镜是组成显微镜光学系统的最基本的光学元件,物镜、目镜及聚光镜等部件均由单个和多个透镜组成。
依其外形的不同,可分为凸透镜(正透镜)和凹透镜(负透镜)两大类。
当一束平行于光轴的光线通过凸透镜后相交于一点,这个点称“焦点”,通过交点并垂直光轴的平面,称“焦平面”。
焦点有两个,在物方空间的焦点,称“物方焦点”,该处的焦平面,称“物方焦平面”;反之,在像方空间的焦点,称“像方焦点”,该处的焦平面,称“像方焦平面”。
光线通过凹透镜后,成正立虚像,而凸透镜则成正立实像。
实像可在屏幕上显现出来,而虚像不能。
三、影响成像的关键因素—像差由于客观条件,任何光学系统都不能生成理论上理想的像,各种像差的存在影响了成像质量。
下面分别简要介绍各种像差。
1.色差(Chromatic aberration)色差是透镜成像的一个严重缺陷,发生在多色光为光源的情况下,单色光不产生色差。
白光由红橙黄绿青蓝紫七种组成,各种光的波长不同,所以在通过透镜时的折射率也不同,这样物方一个点,在像方则可能形成一个色斑。
光学系统最主要的功能就是消色差。
色差一般有位置色差,放大率色差。
初中生物显微镜知识点一、显微镜的基本原理1. 显微镜的结构:- 目镜:观察样本的镜头,位于显微镜的上方,观察者通过它来查看放大的图像。
- 物镜:接近样本的镜头,负责初步放大样本。
- 粗微调螺旋:用于大幅度调整物镜与样本之间的距离,使样本进入视野。
- 细微调螺旋:用于小幅度调整物镜与样本之间的距离,使图像更清晰。
- 载玻片:放置样本的平台,通常样本被放在一个薄的玻璃片上。
- 光源:提供照明,使样本可见。
2. 显微镜的成像原理:- 显微镜通过物镜和目镜的组合放大样本。
物镜首先放大样本,然后目镜进一步放大物镜形成的图像。
二、显微镜的使用方法1. 取镜和安放:- 右手握住镜臂,左手托住镜座。
- 将显微镜放在实验台上,略偏左,安装好目镜和物镜。
2. 对光:- 转动转换器,使低倍物镜对准通光孔。
- 选择适当的光圈对准通光孔。
- 左眼注视目镜,右眼睁开,便于观察画图和记录。
- 转动反光镜,直到看到一个明亮的视野。
3. 观察:- 放置载玻片标本。
- 先使用粗微调螺旋降低物镜与载玻片的距离,但要避免物镜与载玻片接触。
- 观察时,先注视着物镜,然后慢慢转动粗微调螺旋,直到基本看清物像。
- 微调细调螺旋,使图像清晰。
三、显微镜的保养1. 使用后的清理:- 取下目镜和物镜,用擦镜纸擦拭。
- 清理载玻片和机械部分,保持干燥。
- 将显微镜放回镜箱中,存放在干燥、避光的地方。
2. 注意事项:- 不要随意拆卸显微镜的部件。
- 避免显微镜受到剧烈震动或撞击。
- 不要用手直接触摸镜头,以免留下指纹或油渍。
四、显微镜在生物学习中的应用1. 细胞观察:- 通过显微镜观察植物细胞和动物细胞的结构。
- 学习细胞的基本组成部分,如细胞核、细胞质、细胞膜等。
2. 组织观察:- 观察不同类型的组织,如上皮组织、结缔组织、肌肉组织和神经组织。
- 了解它们在生物体内的功能和特点。
3. 微生物观察:- 使用显微镜观察细菌、真菌和原生动物等微生物。
- 学习微生物的形态特征和生活习性。
显微镜的基本光学原理及重要技术参数显微镜是一种利用透镜来放大微小物体的仪器。
它的原理基于光的折射现象和透镜成像原理。
其基本光学原理由两个主要部分构成:目镜和物镜。
1.目镜(又称为接眼镜):目镜是显微镜中位于物镜与眼睛之间的透镜,它的主要功能是对物镜成像的物体进行进一步放大。
物体所形成的实像通过物镜,进一步被目镜放大并投射到人的眼睛中,通过眼睛来观察。
2.物镜:物镜是显微镜中最重要的组成部分之一,它在显微镜上方装入了一个透镜系统。
当物体被照射光线穿过物镜后,物体所形成的实像会根据透镜的放大倍数放大,并通过目镜进一步放大。
显微镜的重要技术参数:显微镜的性能参数直接影响到显微镜在实际应用中的成像质量和观察能力。
以下是显微镜的一些重要技术参数:1.放大倍数:指物体在显微镜中被放大多少倍。
显微镜的放大倍数由目镜和物镜的镜头组成,通常放大倍数以形式如10x、40x、100x等表示。
2.分辨率:指显微镜可以分辨出的最小细节大小。
分辨率越高,显微镜就能够显示出更小和更接近的细节。
3.视场:指通过显微镜目镜看到的实际宽度范围,通常以直径表示。
视场越大,显微镜可以显示更大范围的物体。
4.数字孔径:表示物镜对高空间频率成分的显示能力。
数字孔径越大,显微镜就能够显示更细微的细节。
5.工作距离:指从物镜到被观察样品之间的距离。
工作距离越大,显微镜就能够观察到更大和更厚的样品。
6.照明方式:指显微镜的光源类型和照明方式。
常见的照明方式有明场、暗场、偏光、荧光等。
7.调焦方式:指显微镜的调焦方式,常见的有粗调和细调。
细调可以实现更精细的对焦控制。
8.形象平面:指显微镜的透镜系统是否能够在成像过程中保持样品平面上的图像清晰。
以上是显微镜的基本光学原理及重要技术参数的详细介绍。
显微镜的光学原理和技术参数决定了显微镜的成像效果和使用范围,不同的参数可根据具体需求进行选择和调整。
显微镜物镜五个基本参数显微镜物镜的五个基本参数一、数值孔径(NA)子午光线能进入或离开纤芯(光学系统或挂光学器件)的最大圆锥的半顶角之正弦,乘以圆锥顶所在介质的折射率,数值孔径是判断物镜性能(分辨率、焦深、亮度等)的重要指数。
数值孔径又叫镜口率,简写为NA。
它是由物体与物镜间媒质的折射率(n)与物镜孔径角的一半( θ\2) 的正弦值的乘积,其大小由下式决定:NA=n× sin θ。
/2数值孔径简写NA(蔡司显微镜的数值孔径简写CF),数值孔径是物镜和聚光镜的主要技术参数,是判断两者(尤其对物镜而言)性能高低(即消位置色差的能力,蔡司公司的数值孔代表消位置色差和倍率色差的能力)的重要标志。
其数值大小分别标在物镜和聚光镜的外壳上。
孔径角又称“镜口角”,是物镜光轴上的物体点与物镜前透镜的有效直径所形成的角度。
孔径角越大,进入物镜的光通亮就越大,它与物镜的有效直径成正比,与焦点的距离成反比。
显微镜观察时,若想增大NA 值,孔径角是无法增大的,唯一的办法是增大介质率n 值。
基于这一原理,就产生了水浸系物镜和油浸物镜,因介质的折射率n 值大于1,NA 值就能大于1。
数值孔径最大值为,这个数值在理论上和技术上都达到了极限。
目前,有用折射率高的溴萘作介质,溴萘的折射率为,所以NA 值可大于。
与其他参数的关系:数值孔径是显微镜物镜的重要参数,决定了物镜的分辨率。
与物镜的放大倍数,工作距离,景深有直接关系。
一般来说,它与分辨率成正比,与放大率成正比,焦深与数值孔径的平方成反比,NA 值增大,视场宽度与工作距离都会相应的变小。
容易产生的误区:数值孔径与分辨率成正比,但这并不是说在选择物镜的时候一定要选择数值孔径(NA)最大才是最好,因为物镜还会有很多其他重要参数,比如荧光透过率、工作距离等等,最好根据自己的实验选择。
二、焦深焦深也叫景深,其定义是:指使用显微镜观察和拍摄样品表面时,从对准焦点的位置开始,改变物镜与样品表面的距离时,对焦能够保持清晰的范围。
第一章:显微镜的几个重要光学技术参数在镜检时,人们总是希望能清晰而明亮的理想图象,这就需要显微镜的各项光学技术参数达到一定的标准,并且要求在使用时,必须根据镜检的目的和实际情况来协调各参数的关系。
只有这样,才能充分发挥显微镜应有的性能,得到满意的镜检效果。
显微镜的光学技术参数包括:数值孔径、分辨率、放大率、焦深、视场宽度、工作距离、覆盖差等。
这些参数并不都是越高越好,它们之间是相互联系又相互制约的,在使用时,应根据镜检的目的和实际情况来协调参数间的关系,但应以保证分辨率为准。
1.数值孔径:(Numerical aperture)简写NA数值孔径是判断物镜性能(分辨率,焦深和亮度)的关键要素,计算公式如下:N.A.=n×Sin(u/2)n = 试样与物镜之间介质的折射率(空气:n=1、油:n=1.515)u:孔径角又称“镜口角”,是物镜光轴上的物体点与物镜前透镜的有效直径所形成的角度,也是光轴与离物镜中心最远折射光形成的角度。
孔径角越大,进入物镜的光通亮就越大,它与物镜的有效直径成正比,与焦点的距离成反比。
空气的折射率为n=1,孔径角最大不能超过180度,否则会因为物镜工作距离等于零而无法工作。
Sin(180/2)=1,所以空气介质的NA值小于1。
显微镜观察时,若想增大NA值,孔径角是无法增大的,唯一的办法是增大介质的折射率n值。
基于这一原理,就产生了水浸系物镜和油浸物镜,因介质的折射率n值大于1,NA 值就能大于1。
数值孔径最大值为1.4,这个数值在理论上和技术上都达到了极限。
目前,有用折射率高的溴萘作介质,溴萘的折射率为1.66,所以NA值可大于1.4。
这里必须指出,为了充分发挥物镜数值孔径的作用,在观察时,聚光镜的NA值应等于或略大于物镜的NA值,数值孔径与其他技术参数有着密切的关系,它几乎决定和影响着其他各项技术参数。
它与分辨率成正比,与放大率成正比,与焦深成反比,NA值增大,视场宽度与工作距离都会相应地变小。
2.分辨率(Resolving power)分辨率又称“鉴别率”,“解像力”。
是衡量显微镜性能的又一个重要技术参数。
显微镜的分辨率用公式表示为:d=l/NA式中d为最小分辨距离;l为光线的波长;NA为物镜的数值孔径。
可见物镜的分辨率是由物镜的NA值与照明光源的波长两个因素决定。
NA值越大,照明光线波长越短,则d值越小,分辨率就越高。
要提高分辨率,即减小d值,可采取以下措施:(1) 降低波长l值,使用短波长光源。
(2) 曾大介质n值和提高NA值(NA= n×Sin(u/2))。
(3) 增大孔径角。
(4) 增加明暗反差。
提高分辨率的效果如上图3.放大率(Magnification)放大率就是放大倍数,是指被检验物体经物镜放大再经目镜放大后,人眼所看到的最终图象的大小对原物体大小的比值,是物镜和目镜放大倍数的乘积。
放大率也是显微镜的重要参数,但也不能盲目相信放大率越高越好,在选择时应首先考虑物镜的数值孔径。
有效放大倍率:显微镜放大倍率的极限即有效放大倍率。
分辨率和放大倍率是两个不同的但又互有联系的概念。
有关系式:500NA <放大率 < 1000NA当选用的物镜数值孔径不够大,即分辨率不够高时,显微镜不能分清物体的微细结构,此时即使过度地增大放大倍率,得到的也只能是一个轮廓虽大但细节不清的图像,称为无效放大倍率。
反之如果分辨率已满足要求而放大倍率不足,则显微镜虽已具备分辨的能力,但因图像太小而仍然不能被人眼清晰视见。
所以为了充分发挥显微镜的分辨能力,应使数值孔径与显微镜总放大倍率合理匹配。
根据:总放大率 = 物距/物镜焦距×相距(250mm)/目镜焦距;增大物距即镜筒长度,可以提高放大率,但是镜筒不能无限拉长,通常国际标准长度为160mm。
4.焦深(Depth of focus)焦深为焦点深度的简称,即在使用显微镜时,当焦点对准某一物体时,不仅位于该点平面上的各点都可以看清楚,而且在此平面的上下一定厚度内,也能看得清楚,这个清楚部分的厚度就是焦深。
焦深大,可以看到被检物体的全层,而焦深小,则只能看到被检物体的一薄层,焦深与其他技术参数有以下关系:(1) 焦深与总放大倍数及物镜的数值孔镜成反比。
(2) 焦深大,分辨率降低。
由于低倍物镜的景深较大,所以在低倍物镜照相时造成困难。
在显微照相时将详细介绍。
5.视场直径(Field of view)观察显微镜时,所看到的明亮的原形范围叫视场,它的大小,是由目镜里的视场光阑决定的。
视场直径也称视场宽度,是指在显微镜下看到的圆形视场内所能容纳被检物体的实际范围。
视场直径愈大,愈便于观察。
计算公式如下:F=FN/MobF: 视场直径FN:视场数(Field Number, 简写为FN),标刻在目镜的镜筒外侧。
Mob:物镜放大率。
由公式可看出:(1) 视场直径与视场数成正比。
(2) 增大物镜的倍数,则视场直径减小。
因此,若在低倍镜下可以看到被检物体的全貌,而换成高倍物镜,就只能看到被检物体的很小一部份。
6. 工作距离(Work distance)工作距离也叫物距,即指物镜前透镜的表面到被检物体之间的距离。
镜检时,被检物体应处在物镜的一倍至二倍焦距之间。
因此,它与焦距是两个概念,平时习惯所说的调焦,实际上是调节工作距离。
在物镜数值孔径一定的情况下,工作距离短孔径角则大。
数值孔径大的高倍物镜,其工作距离小。
7.覆盖差显微镜的光学系统也包括盖玻片在内。
由于盖玻片的厚度不标准,光线从盖玻片进入空气产生折射后的光路发生了改变,从而产生了相差,这就是覆盖差。
覆盖差的产生影响了显微镜的成相质量。
国际上规定,盖玻片的标准厚度为0.17mm,许可范围在0.16—0.18mm.,在物镜的制造上已将此厚度范围的相差计算在内。
物镜外壳上标的0.17,即表明该物镜要求盖玻片的厚度。
第二章:关于物镜的区别光学显微镜按照象差校正程度基本有如下4个:(1)消色差(ACH):最基本,消除红蓝色差,但是不确保平场性,即视野内周边和中心不能同时清晰.(2)平场消色差(PLAN ACH):即在ACH物镜基础上进行像场弯曲校正,确保整个视野内的同时清晰(3)平场半复消色差(PLAN SEMI-APO):即在PLAN ACH物镜基础上对绿色色差进行了部分校正,基本接近复消色差物镜的水平(4)平场复消色差(PLAN APO):最高档次物镜,对绿色色差进行了完全校正。
第三章:明场、暗场1. 色的切片,所有显微镜均能完成此功能。
2.(Dark field)野不同,不直接观察到照明的光线,而观呈现明亮的象。
暗视野的原理是根据光学上的丁道尔现象,微尘在强光直射通过的情况下,人眼不能观察,这是因为强光绕射造成的。
若把光线斜射它,由于光的反射,微粒似乎增大了体积,为人眼可见。
暗视野观察所需要的特殊附件是暗视野聚光镜。
它的特点是不让光束由下至上的通过被检物体,而是将光线改变途径,使其斜射向被检物体,使照明光线不直接进入物镜,利用被检物体表面反射或衍射光形成的明亮图象。
暗视野观察的分辨率远高于明视野观察,最高达0.02—0.004 m..3. 相差镜检法(Phase contrast)在光学显微镜的发展过程中,相差镜检术的发明成功,是近代显微镜技术中的重要成就。
我们知道,人眼只能区分光波的波长(颜色)和振幅(亮度),对于无色通明的生物标本,当光线通过时,波长和振幅变化不大,在明场观察时很难观察到标本.相差显微镜利用被检物体的光程之差进行镜检,也就是有效地利用光的干涉现象,将人眼不可分辨的相位差变为可分辨的振幅差,即使是无色透明的物质也可成为清晰可见。
这大大便利了活体细胞的观察,因此相差镜检法广泛应用于倒置显微镜。
明视野观察(Bright field)明视野镜检是大家比较熟悉的一种镜检方式,广泛应用于病理、检验,用于观察被染 暗视野观察暗视野实际是暗场照明发。
它的特点和明视察到的是被检物体反射或衍射的光线。
因此,视场成为黑暗的背景,而被检物体则4. 微分干涉称镜检术(Di e contrast DIC)观察无色透明的物体,而且图象呈现出浮雕壮的立体感,并具有相衬镜检术所不能达到的某些优点,观察效果更为逼真。
roscope )物质细微结构光学性质的一种显微镜。
凡具有双折射的物质,在偏光显微镜下就能分辨的清楚,当然这些物质也可用染色发来进行观察,但有射(各向同行)或双折射性(各向异性)。
双折射性是晶体的基本特性。
因此,偏光显微镜被显微镜(RC)原理:斜射光照射到标本产生折射、衍射,光线通过物镜光密度梯度调节器产生不同阴影,度¾ 图象显示阴影或近似三维结构而不会产生光晕;fferential interferenc 微分干涉镜检术出现于60年代,它不仅能5. 偏光显微镜(Polarizing mic 偏光显微镜的应用:偏光显微镜是鉴定些则不可能,而必须利用偏光显微镜。
偏光显微镜的特点,就是将普通改变为偏光进行镜检的方法,以鉴别某一物质是单折广泛地应用在矿物,化学等领域。
在生物学和植物学也有应用。
6. 浮雕相衬1975年,Robert Hoffman 博士发明2002年,专利到期,各显微镜厂家纷纷推出采用以自己名义命名的RC技术产品。
从而使透明标本表面产生明暗差异,增加观察对比特点:¾ 提高未染色标本的可见性和对比度;¾ 可检测双折射物质(岩石切片、水晶、骨头) ;¾ 可检测玻璃,塑料等培养皿中的细胞,器官和组织;¾ 聚光镜的工作距离可以设计的更长;¾ RC物镜也可用于明场,暗场和荧光观察(1) 荧光显微镜(Fluorescence Microscopy)荧光镜检术是用短波长的光线照射用荧光素染色过的被检物体,使之受激发后而产生长波长的荧光,然后观察。
优点:¾ 能进行多重染色¾ 物体构造的观察——荧光素质判别——抗体荧光等¾ 发荧光量的测定对物质定性、定量分析¾ 检出能力高(放大作用)¾ 对细胞的刺激小(可以活体染色)用途:¾ 荧光的有无、色调比较进行物。