Hva er de viktigste bruksområdene for optiske mikroskoper
Optisk mikroskop er et eldgammelt og ungt vitenskapelig verktøy. Siden fødselen har den en historie på tre hundre år. Optiske mikroskoper er mye brukt, for eksempel i biologi, kjemi, fysikk, astronomi, osv. I noen vitenskapelige forskningsarbeid er alt uatskillelig fra mikroskopet.
For tiden har det nesten blitt en bildegodkjenning av vitenskap og teknologi. Du trenger bare å se hans hyppige opptredener i medieoppslag om vitenskap og teknologi for å se at dette er sant.
I biologi er laboratoriet uatskillelig fra dette eksperimentelle instrumentet, som kan hjelpe elever til å studere den ukjente verden; å forstå verden.
Sykehus er de største bruksstedene for mikroskoper. De brukes hovedsakelig til å undersøke endringer i pasientenes kroppsvæsker, bakterier som invaderer menneskekroppen, endringer i cellestruktur osv., og gi leger referanse- og verifiseringsmetoder for å formulere behandlingsplaner. I mikrokirurgi er mikroskopet legens eneste verktøy; i landbruk, avl, skadedyrbekjempelse og annet arbeid kan ikke klare seg uten hjelp av mikroskopet; i industriell produksjon er bearbeiding, inspeksjon og monteringsjustering av fine deler, og studiet av materialegenskaper mulig. Et sted å vise sine talenter; kriminelle etterforskere er ofte avhengige av mikroskoper for å analysere ulike mikroskopiske forbrytelser, som et viktig middel for å fastslå den virkelige skyldige; miljøvernavdelinger bruker også mikroskoper for å oppdage ulike faste forurensninger; geologiske og gruveingeniører og kulturminner og arkeologer bruker hjelp av mikroskoper. Ledetrådene funnet av mikroskopet kan brukes til å bedømme de dype underjordiske gruvene eller utlede det sanne bildet av den støvete historien; selv folks daglige liv er uatskillelig fra mikroskopet, som skjønnhets- og frisørindustrien, som kan bruke mikroskopet til å oppdage hud, hår osv. Få de beste resultatene. Man kan se hvor tett mikroskopet er integrert med menneskers produksjon og liv.
I henhold til forskjellige bruksformål kan mikroskoper grovt klassifiseres, og det er fire vanlige kategorier: biologiske mikroskoper, metallografiske mikroskoper, stereomikroskoper og polariserende mikroskoper. Som navnet tilsier, brukes biologiske mikroskoper hovedsakelig i biomedisin, og observasjonsobjektene er for det meste gjennomsiktige eller gjennomskinnelige mikroskopiske kropper; metallografiske mikroskoper brukes hovedsakelig til å observere overflaten til ugjennomsiktige gjenstander, slik som metallografisk struktur og overflatedefekter av materialer; Når objektet forstørres og avbildes, gjør det også orienteringen av objektet og bildet i forhold til det menneskelige øyet konsistent, og har en følelse av dybde, som er i tråd med folks konvensjonelle visuelle vaner; det polariserte lysmikroskopet bruker transmisjons- eller refleksjonsegenskapene til forskjellige materialer til polarisert lys for å skille forskjellige mikroobjekter Komponent. I tillegg kan noen spesielle typer også deles inn, for eksempel et invertert biologisk mikroskop eller et kulturmikroskop, som er et biologisk mikroskop som hovedsakelig brukes til å observere kulturen gjennom bunnen av kulturkaret; fluorescensmikroskopet bruker visse stoffer for å absorbere spesifikt lys med kortere bølgelengde og Egenskapene ved å sende ut spesifikt lys med lengre bølgelengde, for å finne eksistensen av disse stoffene og bestemme innholdet deres; sammenligningsmikroskoper kan danne side-ved-side eller overlagrede bilder av to objekter i samme synsfelt, for å sammenligne likhetene og forskjellene til de to objektene.
Tradisjonelle optiske mikroskoper er hovedsakelig sammensatt av optiske systemer og de mekaniske strukturene som støtter dem. De optiske systemene inkluderer objektivlinser, okularer og kondensatorer, som er kompliserte forstørrelsesglass laget av ulike optiske briller. Objektivlinsen forstørrer prøven, og forstørrelsen M bestemmes av følgende formel: M objekt =Δ∕f'objekt , der f'objekt er brennvidden til objektivlinsen, og Δ kan forstås som avstanden mellom objektivlinsen og okularet. Okularet forstørrer bildet som dannes av objektivlinsen igjen, og danner et virtuelt bilde på 250 mm foran folks øyne for observasjon. Dette er den mest komfortable observasjonsposisjonen for de fleste. Forstørrelsen av okularet er M øye=250/f' øye, f' øye er okularets brennvidde. Den totale forstørrelsen av mikroskopet er produktet av objektivlinsen og okularet, det vil si M=Mobject*Meye=Δ*250∕f'eye*f;objekt. Man kan se at reduksjon av brennvidden til objektivlinsen og okularet vil øke den totale forstørrelsen, som er nøkkelen til å se mikroorganismer som bakterier med et mikroskop, og det er også forskjellen mellom det og vanlige forstørrelsesglass.
Så er det tenkelig å redusere f'-objektet f'-maske uendelig for å øke forstørrelsen slik at vi kan se mer subtile objekter? Svaret er nei! Dette er fordi lyset som brukes til avbildning i hovedsak er en elektromagnetisk bølge, så diffraksjon og interferens vil uunngåelig oppstå under forplantningsprosessen, akkurat som krusningene på vannoverflaten som vi ser i dagliglivet kan omveie når vi møter hindringer, og når to søyler av vannbølger møtes, kan de styrke hverandre. eller svekket. Når lysbølgen som sendes ut fra et punktformet lysemitterende objektpunkt kommer inn i objektivlinsen, hindrer rammen til objektivlinsen spredningen av lys, noe som resulterer i diffraksjon og interferens. Det er en serie glorier med svak og gradvis svekkende intensitet. Vi kaller det sentrale lyspunktet en luftig disk. Når de to lyspunktene er nær en viss avstand, vil de to lyspunktene overlappe hverandre til de ikke kan bekreftes som to lyspunkter. Rayleigh foreslo et kriterium, som er at når avstanden mellom sentrene til de to lysflekkene er lik radiusen til Airy-skiven, kan de to lysflekkene skilles. Etter beregning er avstanden mellom de to lysemitterende punktene på dette tidspunktet e=0.61 ∕n.sinA=0.61 I ∕ NA, i formelen, er in bølgelengden til lyset bølge, bølgelengden til lysbølgen som det menneskelige øyet kan motta, er omtrent 0.4-0.7um, n er brytningsindeksen til mediet der det lysemitterende punktet er plassert, slik som i luften, n≈1, i vannet, n≈1,33, og A er halvparten av åpningsvinkelen til lyspunktet til rammen til objektivlinsen, og NA kalles den numeriske blenderåpningen til objektivlinsen. Det kan sees fra formelen ovenfor at avstanden mellom de to punktene som objektivlinsen kan skille er begrenset av lysets bølgelengde og den numeriske blenderåpningen. Siden bølgelengden til det skarpeste menneskelige øyet er omtrent 0.5um, kan ikke vinkelen A overstige 90 grader, og sinA er alltid mindre enn 1. Den maksimale brytningsindeksen for det tilgjengelige lystransmitterende mediet er omtrent 1,5, så e-verdien er alltid større enn 0.2um, som er den minste grenseavstanden som et optisk mikroskop kan løse. Gjennom mikroskopforstørrelse, hvis du ønsker å forstørre objektets punktavstand e som kan løses av en objektivlinse med en viss NA-verdi nok til å skilles ut av det menneskelige øyet, Me Større enn eller lik 0.15 mm, hvor {{30}}.15 mm er det eksperimentelt oppnådde menneskelige øyet Minimumsavstanden mellom to mikroobjekter plassert 250 mm foran øynene som kan skilles fra hverandre, altså M større enn eller lik (0.15∕0.61) in) NA≈500N.A, for å gjøre observasjonen ikke for arbeidskrevende, er det nok å doble M, det vil si 500N. A Mindre enn eller lik M Mindre enn eller lik 1000N.A er et rimelig utvalgsområde for den totale forstørrelsen av mikroskopet. Uansett hvor stor den totale forstørrelsen er, er den meningsløs, fordi den numeriske blenderåpningen til objektivlinsen har begrenset den minste oppløselige avstanden. Små gjenstander er detaljerte.
Bildekontrast er et annet nøkkelproblem i optiske mikroskoper. Den såkalte kontrasten er svart-hvitt-kontrasten eller fargeforskjellen mellom tilstøtende deler på bildeoverflaten. Det er vanskelig for det menneskelige øyet å bedømme forskjellen i lysstyrke under 0.02. litt mer følsom. Noen mikroskopobservasjonsobjekter, for eksempel biologiske prøver, har svært liten forskjell i lysstyrke mellom detaljer. I tillegg reduserer design- og produksjonsfeilene til det optiske mikroskopsystemet ytterligere bildekontrasten og gjør det vanskelig å skille. På dette tidspunktet kan ikke detaljene til objektet sees tydelig, ikke fordi den totale forstørrelsen er for lav. , er det ikke fordi den numeriske blenderåpningen til objektivlinsen er for liten, men fordi kontrasten på bildeoverflaten er for lav.
Gjennom årene har folk jobbet hardt for å forbedre oppløsningskraften og bildekontrasten til mikroskoper. Med den kontinuerlige utviklingen av datateknologi og verktøy, blir teorien og metodene for optisk design også stadig bedre. Den kontinuerlige forbedringen av deteksjonsmetoder og innovasjonen av observasjonsmetoder har gjort bildekvaliteten til optiske mikroskoper nær den perfekte diffraksjonsgrensen. Den kan tilpasse seg forskningen til alle slags prøver. Selv om forstørrelses- og bildeinstrumentene som elektronmikroskop og ultralydmikroskop har kommet ut suksessivt de siste årene, har de fordelaktig ytelse i noen aspekter, men de kan fortsatt ikke være billige, praktiske og intuitive, spesielt egnet for forskning på levende organismer. Konkurrerende lysmikroskoper, som fortsatt holder bakken godt. På den annen side, kombinert med laser, datamaskin, ny materialteknologi og informasjonsteknologi, er det eldgamle optiske mikroskopet foryngende og viser sterk vitalitet. Digitalt mikroskop, laser konfokalt skanningsmikroskop, nærfelt skanningsmikroskop, to-foton mikroskop og instrumenter med ulike nye funksjoner eller tilpasningsdyktige til ulike nye miljøforhold dukker opp i en endeløs strøm, og utvider bruksområdet til optiske mikroskoper, som et eksempel. Hvor spennende er de mikroskopiske bildene av fjellformasjoner lastet opp fra Mars-roveren! Vi kan fullt ut tro at det optiske mikroskopet vil gagne menneskeheten med en ny holdning.
