U kojim oblastima se uglavnom koriste optički mikroskopi?
Naučni mikroskop je drevno i mlado naučno sredstvo. Ima istoriju dugu tri stotine godina od svog rođenja. Optički mikroskopi se široko koriste, kao što su biologija, hemija, fizika, astronomija, itd. u nekim naučno-istraživačkim radovima Sve bez mikroskopa.
Trenutno je gotovo postao imidž za nauku i tehnologiju. Dovoljno je da vidite njegovu brojku koja se često pojavljuje u medijskim izvještajima o nauci i tehnologiji da biste vidjeli da je ova izjava istinita.
U biologiji, laboratorij je neodvojiv od ove vrste eksperimentalne opreme, koja može pomoći učenicima da proučavaju nepoznati svijet; da razumem svet.
Bolnice su najveća mjesta primjene mikroskopa, koji se uglavnom koriste za provjeru informacija kao što su promjene u tjelesnim tekućinama pacijenta, invazija klica u ljudsko tijelo, promjene u strukturi ćelijskog tkiva, itd., i pružaju ljekarima referentne i verifikacijske metode za formuliranje liječenja planove. U mikrohirurgiji, mikroskop je jedini alat za doktore; u poljoprivredi, uzgoju, suzbijanju štetočina i drugim poslovima ne može bez pomoći mikroskopa; u industrijskoj proizvodnji, kontrola obrade i montaža finih dijelova, te istraživanje svojstava materijala moguće je uz mikroskop. Mjesto za pokazivanje svojih talenata; kriminalistički istražitelji se često oslanjaju na mikroskope za analizu različitih mikroskopskih zločina, kao važno sredstvo za utvrđivanje pravog ubice; odjelima za zaštitu okoliša također su potrebni mikroskopi za otkrivanje različitih čvrstih zagađivača; geološki i rudarski inženjeri i kulturne relikvije koje koriste arheolozi Tragovi pronađeni mikroskopom mogu suditi o duboko zakopanim mineralnim naslagama ili zaključiti o prašnjavoj istorijskoj istini; čak ni svakodnevni život ljudi ne može bez mikroskopa, kao što je kozmetička i frizerska industrija, koja pomoću mikroskopa može otkriti kvalitet kože i kose. Može postići najbolje rezultate. Može se vidjeti koliko je mikroskop blisko povezan s ljudskom proizvodnjom i životom.
Prema različitim svrhama primjene, mikroskopi se mogu grubo klasificirati u četiri 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 mikro tijela; metalografski mikroskopi se uglavnom koriste za posmatranje površine neprozirnih objekata, kao što su metalografska struktura i površinski defekti materijala; Dok se objekat uvećava i slika, orijentacija objekta i slike u odnosu na ljudsko oko je takođe konzistentna, a postoji i osećaj dubine, što je u skladu sa konvencionalnim vizuelnim navikama ljudi; Polarizacijski mikroskopi koriste karakteristike prijenosa ili refleksije različitih materijala za polariziranu svjetlost kako bi razlikovali različite komponente mikro objekata. Osim toga, mogu se podijeliti i neki posebni tipovi, kao što je obrnuti biološki mikroskop ili mikroskop za kulturu, koji se uglavnom koristi za posmatranje kulture kroz dno posude za kulturu; fluorescentni mikroskop koristi određene supstance da apsorbuje specifično svetlo kraće talasne dužine. Karakteristike emitovanja specifične svetlosti duže talasne dužine da bi se otkrilo postojanje ovih supstanci i procenio njihov sadržaj; uporedni mikroskop može formirati suprotne ili superponirane 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 njihovih nosećih mehaničkih struktura. Optički sistemi uključuju sočiva objektiva, okulare i kondenzatorske leće, a sve su to složena lupa napravljena od različitih optičkih stakala. Objektivno sočivo povećava sliku uzorka, a njegovo uvećanje M objekta određuje se sljedećom formulom: M objekt=Δ∕f' objekt , gdje je f' objekt žižna daljina objektivnog sočiva, a Δ može se shvatiti kao udaljenost između sočiva objektiva i okulara. Okular ponovo uvećava sliku koju formira sočivo objektiva i formira virtuelnu sliku na 250 mm ispred ljudskog oka za posmatranje. Ovo je najudobniji položaj za posmatranje za većinu ljudi. Uvećanje okulara M eye=250/f' eye, f' eye je žižna daljina okulara. Ukupno povećanje mikroskopa je proizvod sočiva objektiva i okulara, odnosno M=M objekt*M oko=Δ*250/f' oko *f; objekt. Vidi se da će smanjenjem žižne daljine sočiva objektiva i okulara povećati ukupno uvećanje, koje je ključno za gledanje bakterija i drugih mikroorganizama mikroskopom, a ujedno je i razlika između njega i obične lupe.
Dakle, da li je moguće da se f' objekt f' mreža smanji bez ograničenja, tako da se poveća uvećanje, tako da možemo vidjeti suptilnije objekte? Odgovor je ne! To je zato što je svjetlost koja se koristi za snimanje u suštini vrsta elektromagnetnog vala, tako da će se pojave difrakcije i interferencije neizbježno pojaviti tokom procesa širenja, baš kao što se talasi na površini vode koji se mogu vidjeti u svakodnevnom životu mogu obilaziti kada naiđu na prepreke. , a dvije kolone vodenih valova mogu se međusobno ojačati kada se sretnu Ili oslabiti iste. Kada svjetlosni val emitiran iz svjetlećeg objekta u obliku tačke uđe u sočivo objektiva, okvir objektiva ometa širenje svjetlosti, što rezultira difrakcijom i interferencijom. Postoji niz svjetlosnih prstenova slabog intenziteta 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 standard prosuđivanja, misleći da kada je udaljenost između centara dvije svjetlosne točke jednaka radijusu Airy diska, dvije svjetlosne mrlje se mogu razlikovati. Nakon izračunavanja, udaljenost između dvije tačke koje emituju svjetlost u ovom trenutku je e=0.61 入/n.sinA=0.61 I/NA, gdje je I talasna dužina svjetlosti, talasna dužina svjetlosti koju ljudsko oko može primiti je oko 0.4-0.7um, a n je indeks prelamanja medija gdje se nalazi tačka emitiranja svjetlosti, kao što je u zraku, n ≈1, u vodi, n≈1,33, a A je polovina ugla otvaranja tačke koja emituje svetlost prema okviru sočiva objektiva, a NA se naziva numerički otvor sočiva objektiva. Iz gornje formule može se vidjeti da je udaljenost između dvije tačke koje se mogu razlikovati sočivom objektiva ograničena talasnom dužinom svjetlosti i numeričkim otvorom. Budući da je talasna dužina najakutnijeg vida ljudskog oka oko 0.5um, a ugao A ne može preći 90 stepeni, sinA je uvijek manji od 1. Maksimalni indeks prelamanja dostupnih medij koji propušta svjetlost je oko 1,5, tako da je vrijednost e uvijek veća od 0.2um, što je minimalna granična udaljenost koju optički mikroskop može razlikovati. Povećajte sliku kroz mikroskop, ako želite povećati udaljenost tačke objekta e koju može razlučiti sočivo objektiva sa određenom NA vrijednošću dovoljnom da je razriješi ljudsko oko, potreban vam je Me veći od ili jednak {{26 }}.15mm, gdje je {{30}}.15mm eksperimentalna vrijednost ljudskog oka Minimalna udaljenost između dva mikro-objekta koja se mogu razlikovati na 250mm ispred očiju, dakle M Veća od ili jednak (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 ukupnog povećanja mikroskopa. Bez obzira koliko je veliko ukupno povećanje, ono je besmisleno, jer je numerički otvor sočiva objektiva ograničio minimalnu razlučivu udaljenost, te je povećanjem povećanja nemoguće razlikovati više. Mali objekti su detaljni.
Kontrast slike je još jedno ključno pitanje optičkih mikroskopa. Takozvani kontrast se odnosi na crno-bijeli kontrast ili razliku u boji između susjednih dijelova na površini slike. Ljudskom oku je teško procijeniti razliku u svjetlini ispod 0.02. je malo osetljiviji. Za neke objekte za promatranje mikroskopom, kao što su biološki uzorci, razlika u svjetlini između detalja je vrlo mala, a 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, niti je numerički otvor sočiva objektiva premali, već zato što je kontrast ravni slike prenizak.
Tokom godina, ljudi su naporno radili na poboljšanju rezolucije i kontrasta slike mikroskopa. Uz kontinuirano unapređenje kompjuterske tehnologije i alata, teorija i metode optičkog dizajna se također kontinuirano poboljšavaju. Zajedno sa poboljšanjem performansi sirovog materijala, procesa i Kontinuirano poboljšanje metoda detekcije i inovacija metoda posmatranja učinili su kvalitet slike optičkog mikroskopa blizu savršenstva granice difrakcije. Ljudi će koristiti bojenje uzoraka, tamno polje, fazni kontrast, fluorescenciju, interferenciju, polarizaciju i druge tehnike posmatranja kako bi napravili optički mikroskop. Može se prilagoditi istraživanju svih vrsta uzoraka. Iako se elektronski mikroskopi, ultrazvučni mikroskopi i drugi instrumenti za uvećanje slika pojavljuju uzastopno posljednjih godina, i imaju superiorne performanse u nekim aspektima, još uvijek nisu dostupni u smislu jeftine, praktičnosti, intuicije, a posebno pogodni za istraživanje živih organizama. Suparnik svjetlosnom mikroskopu, koji još uvijek čvrsto drži svoje tlo. S druge strane, u kombinaciji sa laserom, kompjuterom, novom tehnologijom materijala i informatičkom tehnologijom, drevni optički mikroskop podmlađuje i pokazuje energičnu vitalnost. Digitalni mikroskop, laserski konfokalni skenirajući mikroskop, mikroskop za skeniranje bliskog polja, dvofotonski mikroskop i Postoje razne nove funkcije ili instrumenti koji se mogu prilagoditi raznim novim uvjetima okoline pojavljuju se u beskrajnom toku, što dodatno proširuje polje primjene optičkih mikroskopa. Kako su uzbudljive mikroskopske slike kamenih formacija prenesene sa rovera na Mars! Možemo u potpunosti vjerovati da će optički mikroskop koristiti čovječanstvu sa ažuriranim stavom.
