Koje su glavne primjene optičkih mikroskopa
Optički mikroskop je staro i mlado naučno oruđe. Od svog rođenja, ima istoriju dugu tri stotine godina. Optički mikroskopi imaju široku primenu, na primer u biologiji, hemiji, fizici, astronomiji itd. U nekim naučno-istraživačkim radovima sve je to neodvojivo od mikroskopa.
Trenutno je gotovo postao imidž za nauku i tehnologiju. Dovoljno je vidjeti njegova česta pojavljivanja u medijskim izvještajima o nauci i tehnologiji da biste vidjeli da je to istina.
U biologiji, laboratorij je neodvojiv od ovog eksperimentalnog instrumenta, koji može pomoći učenicima da proučavaju nepoznati svijet; da razumem svet.
Bolnice su najveća mjesta primjene mikroskopa. Uglavnom se koriste za ispitivanje promjena u tjelesnim tekućinama pacijenata, bakterija koje napadaju ljudsko tijelo, promjena u ćelijskoj strukturi, itd., te daju liječnicima referentne i verifikacijske metode za formuliranje planova liječenja. U mikrohirurgiji, mikroskop je jedini doktorov alat; u poljoprivredi, uzgoju, suzbijanju štetočina i drugim poslovima ne može bez pomoći mikroskopa; u industrijskoj proizvodnji moguća je obrada, kontrola i montaža finih dijelova, te proučavanje svojstava materijala. Mjesto za pokazivanje svojih talenata; kriminalistički istražitelji se često oslanjaju na mikroskope za analizu različitih mikroskopskih zločina, kao važno sredstvo za utvrđivanje pravog krivca; odjeli za zaštitu okoliša također koriste mikroskope za otkrivanje različitih čvrstih zagađivača; geološki i rudarski inženjeri i kulturni relikti i arheolozi koriste se pomoću mikroskopa. Tragovi pronađeni mikroskopom mogu se koristiti za suđenje dubokih podzemnih rudnika ili zaključivanje prave slike prašnjave istorije; čak je i svakodnevni život ljudi neodvojiv od mikroskopa, kao što je kozmetička i frizerska industrija, koja može koristiti mikroskop za otkrivanje kože, kose, itd. Dobijte najbolje rezultate. Može se vidjeti koliko je mikroskop blisko povezan s ljudskom proizvodnjom i životom.
Prema različitim namjenama primjene, mikroskopi se mogu grubo klasificirati, a postoje četiri uobičajene kategorije: biološki mikroskopi, metalografski mikroskopi, stereo mikroskopi i polarizacijski mikroskopi. Kao što naziv govori, biološki mikroskopi se uglavnom koriste u biomedicini, a objekti posmatranja su uglavnom prozirna ili prozirna mikroskopska tijela; metalografski mikroskopi se uglavnom koriste za posmatranje površine neprozirnih objekata, kao što su metalografska struktura i površinski defekti materijala; Kada se objekat uveća i slika, on takođe čini orijentaciju objekta i slike u odnosu na ljudsko oko konzistentnom, i ima osećaj dubine, što je u skladu sa konvencionalnim vizuelnim navikama ljudi; polarizirani svjetlosni mikroskop koristi karakteristike prijenosa ili refleksije različitih materijala na polariziranu svjetlost da razlikuje različite mikro objekte Komponenta. Osim toga, mogu se podijeliti i neki posebni tipovi, kao što je obrnuti biološki mikroskop ili mikroskop za kulturu, koji je biološki mikroskop koji se uglavnom koristi za posmatranje kulture kroz dno posude za kulturu; fluorescentni mikroskop koristi određene supstance da apsorbuje specifičnu svetlost kraće talasne dužine i karakteristike emitovanja specifične svetlosti duže talasne dužine, da pronađe postojanje ovih supstanci i odredi njihov sadržaj; uporedni mikroskopi mogu formirati jedan pored drugog ili superponiran slike dva objekta u istom vidnom polju, kako bi se uporedile sličnosti i razlike dva objekta.
Tradicionalni optički mikroskopi se uglavnom sastoje od optičkih sistema i mehaničkih struktura koje ih podržavaju. Optički sistemi uključuju sočiva objektiva, okulare i kondenzatore, koji su složena lupa napravljena od različitih optičkih stakala. Sočivo objektiva uvećava uzorak, a njegovo uvećanje M je određeno sljedećom formulom: M objekt =Δ∕f'object , gdje je f'objek žižna daljina sočiva objektiva, a Δ se može shvatiti kao udaljenost između sočiva objektiva i okulara. Okular ponovo uvećava sliku koju formira sočivo objektiva, formirajući virtuelnu sliku na 250 mm ispred očiju ljudi za posmatranje. Ovo je najudobniji položaj za posmatranje za većinu ljudi. Uvećanje okulara je M oko=250/f' oko, f' oko je žižna daljina okulara. Ukupno uvećanje mikroskopa je proizvod sočiva objektiva i okulara, odnosno M=Mobject*Meye=Δ*250∕f'eye*f;objekta. Vidi se da će smanjenje žižne daljine objektiva i okulara povećati ukupno uvećanje, što je ključno da se mikroskopom vide mikroorganizmi poput bakterija, a ujedno je i razlika između njega i obične lupe.
Dakle, da li se može zamisliti beskonačno smanjivanje f' objekta f' mreže kako bi se povećalo povećanje tako da možemo vidjeti suptilnije objekte? Odgovor je ne! To je zato što je svjetlost koja se koristi za snimanje u suštini elektromagnetski val, tako da će se tokom procesa širenja neminovno pojaviti difrakcija i smetnje, baš kao što talasi na površini vode koje vidimo u svakodnevnom životu mogu zaobići kada naiđu na prepreke i kada dva stuba vodenih talasa se susreću, mogu jačati jedni druge. ili oslabljen. Kada svjetlosni val koji emituje tačka u obliku tačke koja emituje svetlost uđe u sočivo objektiva, okvir objektiva ometa širenje svetlosti, što dovodi do difrakcije i interferencije. Postoji niz oreola sa slabim intenzitetom koji postepeno slabi. Centralnu svijetlu tačku nazivamo Airy disk. Kada su dve tačke koje emituju svetlost blizu određene udaljenosti, dve svetlosne tačke će se preklapati sve dok se ne mogu potvrditi kao dve svetlosne tačke. Rayleigh je predložio kriterij, a to je da kada je udaljenost između centara dvije svjetlosne točke jednaka radijusu Airy diska, dvije svjetlosne mrlje se mogu razlikovati. Nakon izračunavanja, rastojanje između dve tačke koje emituju svetlost u ovom trenutku je e=0.61 ∕n.sinA=0.61 In ∕ NA , u formuli, in je talasna dužina svetlosti talasa, talasna dužina svetlosnog talasa koji ljudsko oko može da primi je oko 0.4-0.7um, n je indeks prelamanja medijuma gde se nalazi tačka koja emituje svetlost, kao što je u vazduh, n≈1, u vodi, n≈1,33, a A je polovina ugla otvaranja svetleće tačke u odnosu na okvir sočiva objektiva, a NA se naziva numerički otvor sočiva objektiva. Iz gornje formule može se vidjeti da je udaljenost između dvije tačke koje objektiv objektiva može razlikovati ograničena talasnom dužinom svjetlosti i numeričkim otvorom. Pošto je talasna dužina najoštrijeg ljudskog oka oko 0.5um, ugao A ne može preći 90 stepeni, a sinA je uvek manji od 1. Maksimalni indeks prelamanja za raspoloživi medij koji prenosi svetlost je oko 1,5, tako da je vrijednost e uvijek veća od 0.2um, što je najmanja granična udaljenost koju optički mikroskop može razlučiti. Kroz mikroskopsko uvećanje, ako želite povećati udaljenost tačke objekta e koju može razlučiti sočivo objektiva sa određenom NA vrijednošću dovoljnom da se razlikuje ljudskom oku, Me veće od ili jednako 0.15 mm, gdje je {{30}}.15mm eksperimentalno dobijeno ljudsko oko Minimalna udaljenost između dva mikro-objekta postavljena 250mm ispred očiju koji se mogu razlikovati, dakle M Veće ili jednako (0,15∕0,61 in) NA≈500N.A, da posmatranje ne bi bilo previše naporno, dovoljno je udvostručiti M, odnosno 500N. A Manje ili jednako M Manje ili jednako 1000N.A je razuman raspon izbora za ukupno povećanje mikroskopa. Bez obzira koliko je veliko ukupno povećanje, ono je besmisleno, jer je numerički otvor sočiva objektiva ograničio minimalnu razlučivu udaljenost. Mali objekti su detaljni.
Kontrast slike je još jedno ključno pitanje u optičkim mikroskopima. Takozvani kontrast je crno-bijeli kontrast ili razlika u boji između susjednih dijelova na površini slike. Ljudskom oku je teško procijeniti razliku u svjetlini ispod 0.02. malo osetljiviji. Neki objekti za promatranje mikroskopom, kao što su biološki uzorci, imaju vrlo malu razliku u svjetlini između detalja. Osim toga, greške u dizajnu i proizvodnji optičkog sistema mikroskopa dodatno smanjuju kontrast slike i otežavaju razlikovanje. U ovom trenutku, detalji objekta se ne mogu jasno vidjeti, ne zato što je ukupno povećanje premalo. , nije zato što je numerički otvor objektiva premali, već zato što je kontrast površine slike prenizak.
Tokom godina, ljudi su naporno radili na poboljšanju moći razlučivanja i kontrasta slike mikroskopa. Uz kontinuirani napredak kompjuterske tehnologije i alata, teorija i metode optičkog dizajna se također konstantno poboljšavaju. Kontinuirano unapređenje metoda detekcije i inovacija metoda posmatranja učinili su kvalitet slike optičkih mikroskopa blizu savršenog stepena granice difrakcije. Može se prilagoditi istraživanju svih vrsta uzoraka. Iako su instrumenti za uvećanje i snimanje, kao što su elektronski mikroskop i ultrazvučni mikroskop, uzastopno izlazili posljednjih godina, oni imaju povoljne performanse u nekim aspektima, ali još uvijek ne mogu biti jeftini, praktični i intuitivni, posebno pogodni za istraživanje živih organizama. Suparnički svjetlosni mikroskopi, koji još uvijek čvrsto drže svoje tlo. S druge strane, u kombinaciji sa laserom, kompjuterom, novom tehnologijom materijala i informatičkom tehnologijom, drevni optički mikroskop podmlađuje i pokazuje snažnu vitalnost. Digitalni mikroskop, laserski konfokalni skenirajući mikroskop, mikroskop za skeniranje bliskog polja, dvofotonski mikroskop i instrumenti s raznim novim funkcijama ili prilagodljivi različitim novim uvjetima okoline pojavljuju se u beskrajnom toku, dodatno proširujući polje primjene optičkih mikroskopa, kao primjer. Kako su uzbudljive mikroskopske slike kamenih formacija prenesene sa rovera na Mars! Možemo u potpunosti vjerovati da će optički mikroskop koristiti čovječanstvu novim stavom.
