Apakah bidang yang digunakan terutamanya oleh mikroskop optik?
Mikroskop saintifik adalah alat saintifik kuno dan muda. Ia mempunyai sejarah tiga ratus tahun sejak kelahirannya. Mikroskop optik digunakan secara meluas, seperti dalam biologi, kimia, fizik, astronomi, dll. dalam beberapa kerja penyelidikan saintifik Semuanya tanpa mikroskop.
Pada masa ini, ia hampir menjadi sokongan imej sains dan teknologi. Anda hanya perlu melihat angkanya yang kerap muncul dalam laporan media tentang sains dan teknologi untuk melihat bahawa kenyataan ini adalah benar.
Dalam biologi, makmal tidak dapat dipisahkan daripada peralatan eksperimen seperti ini, yang boleh membantu pelajar mempelajari dunia yang tidak diketahui; untuk memahami dunia.
Hospital adalah tempat aplikasi terbesar untuk mikroskop, yang digunakan terutamanya untuk memeriksa maklumat seperti perubahan dalam cecair badan pesakit, kuman yang menyerang tubuh manusia, perubahan dalam struktur tisu sel, dll., dan menyediakan kaedah rujukan dan pengesahan kepada doktor untuk merumuskan rawatan. rancangan. Dalam pembedahan mikro, mikroskop adalah satu-satunya alat untuk doktor; dalam pertanian, pembiakan, kawalan perosak dan kerja lain tidak boleh dilakukan tanpa bantuan mikroskop; dalam pengeluaran perindustrian, pemeriksaan pemprosesan dan pelarasan pemasangan bahagian halus, dan penyelidikan sifat bahan semuanya boleh dilakukan dengan mikroskop. Tempat untuk menunjukkan bakat mereka; penyiasat jenayah sering bergantung pada mikroskop untuk menganalisis pelbagai jenayah mikroskopik, sebagai cara penting untuk menentukan pembunuh sebenar; jabatan perlindungan alam sekitar juga memerlukan mikroskop untuk mengesan pelbagai bahan pencemar pepejal; jurutera geologi dan perlombongan serta peninggalan budaya yang digunakan oleh ahli arkeologi Petunjuk yang ditemui oleh mikroskop boleh menilai mendapan mineral yang tertimbus dalam atau menyimpulkan kebenaran sejarah yang berdebu; Malah kehidupan seharian manusia tidak boleh dilakukan tanpa mikroskop, seperti industri kecantikan dan dandanan rambut, yang boleh menggunakan mikroskop untuk mengesan kualiti kulit dan rambut. Boleh dapat hasil yang terbaik. Ia boleh dilihat betapa rapat mikroskop itu disepadukan dengan pengeluaran dan kehidupan manusia.
Mengikut tujuan aplikasi yang berbeza, mikroskop boleh dikelaskan secara kasar kepada empat kategori: mikroskop biologi, mikroskop metalografi, mikroskop stereo, dan mikroskop polarisasi. Seperti namanya, mikroskop biologi digunakan terutamanya dalam bioperubatan, dan objek pemerhatian kebanyakannya adalah badan mikro telus atau lut cahaya; mikroskop metalografik digunakan terutamanya untuk memerhati permukaan objek legap, seperti struktur metalografi dan kecacatan permukaan bahan; Walaupun objek diperbesarkan dan diimej, orientasi objek dan imej relatif kepada mata manusia juga konsisten, dan terdapat rasa kedalaman, yang selaras dengan tabiat visual konvensional orang; Mikroskop polarisasi menggunakan ciri penghantaran atau pantulan bahan yang berbeza untuk cahaya terkutub untuk membezakan objek mikro yang berbeza Komponen. Di samping itu, beberapa jenis khas juga boleh dibahagikan, seperti mikroskop biologi terbalik atau mikroskop kultur, yang digunakan terutamanya untuk memerhati kultur melalui bahagian bawah kapal kultur; mikroskop pendarfluor menggunakan bahan tertentu untuk menyerap cahaya panjang gelombang yang lebih pendek. Ciri-ciri memancarkan cahaya panjang gelombang yang lebih panjang untuk mengetahui kewujudan bahan ini dan menilai kandungannya; mikroskop perbandingan boleh membentuk imej bercantum atau bertindih dua objek dalam bidang pandangan yang sama, untuk membandingkan persamaan dan perbezaan kedua-dua objek.
Mikroskop optik tradisional terutamanya terdiri daripada sistem optik dan struktur mekanikal sokongannya. Sistem optik termasuk kanta objektif, kanta mata dan kanta pemeluwap, semuanya adalah cermin mata pembesar rumit yang diperbuat daripada pelbagai cermin mata optik. Kanta objektif membesarkan imej spesimen, dan pembesarannya M objek ditentukan oleh formula berikut: M objek=Δ∕f' objek , di mana f' objek ialah panjang fokus kanta objektif, dan Δ boleh difahami sebagai jarak antara kanta objektif dan kanta mata. Kanta mata membesarkan imej yang dibentuk oleh kanta objektif sekali lagi, dan membentuk imej maya pada 250mm di hadapan mata manusia untuk pemerhatian. Ini adalah kedudukan pemerhatian yang paling selesa untuk kebanyakan orang. Pembesaran kanta mata M mata=250/f' mata, f' mata ialah panjang fokus kanta mata. Jumlah pembesaran mikroskop ialah hasil darab kanta objektif dan kanta mata, iaitu, M=M objek*M mata=Δ*250/f' mata *f; objek. Ia boleh dilihat bahawa mengurangkan jarak fokus kanta objektif dan kanta mata akan meningkatkan jumlah pembesaran, yang merupakan kunci untuk melihat bakteria dan mikroorganisma lain dengan mikroskop, dan ia juga merupakan perbezaan antaranya dan cermin mata pembesar biasa.
Jadi, adakah ia boleh difikirkan untuk mengurangkan f' objek f' mesh tanpa had, untuk meningkatkan pembesaran, supaya kita boleh melihat objek yang lebih halus? Jawapannya adalah tidak! Ini kerana cahaya yang digunakan untuk pengimejan pada asasnya adalah sejenis gelombang elektromagnet, maka fenomena pembelauan dan gangguan pasti akan berlaku semasa proses perambatan, sama seperti riak di permukaan air yang boleh dilihat dalam kehidupan seharian boleh berkeliling apabila menghadapi halangan. , dan dua tiang gelombang air boleh menguatkan satu sama lain apabila bertemu Atau melemahkan yang sama. Apabila gelombang cahaya yang dipancarkan daripada objek bercahaya berbentuk titik memasuki kanta objektif, bingkai kanta objektif menghalang perambatan cahaya, mengakibatkan pembelauan dan gangguan. Terdapat satu siri cincin cahaya dengan keamatan lemah dan beransur-ansur melemah. Kami memanggil titik terang pusat sebagai cakera Airy. Apabila dua titik pemancar cahaya berada dekat dengan jarak tertentu, kedua-dua titik cahaya akan bertindih sehingga ia tidak dapat disahkan sebagai dua titik cahaya. Rayleigh mencadangkan piawaian penghakiman, memikirkan bahawa apabila jarak antara pusat dua titik cahaya adalah sama dengan jejari cakera Airy, kedua-dua titik cahaya boleh dibezakan. Selepas pengiraan, jarak antara dua titik pemancar cahaya pada masa ini ialah e=0.61 入/n.sinA=0.61 I/NA, di mana I ialah panjang gelombang cahaya, panjang gelombang cahaya yang boleh diterima oleh mata manusia ialah kira-kira 0.4-0.7um, dan n ialah indeks biasan medium di mana titik pemancar cahaya terletak, seperti di udara, n ≈1, dalam air , n≈1.33, dan A ialah separuh daripada sudut bukaan titik pemancar cahaya kepada bingkai kanta objektif, dan NA dipanggil bukaan berangka bagi kanta objektif. Dari formula di atas dapat dilihat bahawa jarak antara dua titik yang boleh dibezakan oleh kanta objektif adalah dihadkan oleh panjang gelombang cahaya dan apertur berangka. Memandangkan panjang gelombang penglihatan mata manusia yang paling tajam ialah kira-kira 0.5um, dan sudut A tidak boleh melebihi 90 darjah, sinA sentiasa kurang daripada 1. Indeks biasan maksimum yang tersedia medium pemancar cahaya ialah kira-kira 1.5, jadi nilai e sentiasa lebih besar daripada 0.2um, iaitu jarak had minimum yang boleh dibezakan oleh mikroskop optik. Besarkan imej melalui mikroskop, jika anda ingin membesarkan jarak titik objek e yang boleh diselesaikan oleh kanta objektif dengan nilai NA tertentu yang cukup untuk diselesaikan oleh mata manusia, anda memerlukan Saya Lebih Besar daripada atau sama dengan {{26 }}.15mm, dengan {{30}}.15mm ialah nilai percubaan mata manusia Jarak minimum antara dua objek mikro yang boleh dibezakan pada 250mm di hadapan mata, jadi M Lebih besar daripada atau bersamaan dengan (0.15∕0.61 in) NA≈500N.A, untuk membuat pemerhatian tidak terlalu susah, cukup untuk menggandakan M, iaitu 500N. A Kurang daripada atau sama dengan M Kurang daripada atau sama dengan 1000N.A ialah julat pemilihan yang munasabah bagi jumlah pembesaran mikroskop. Tidak kira berapa besar jumlah pembesaran, ia tidak bermakna, kerana apertur berangka kanta objektif telah mengehadkan jarak boleh diselesaikan minimum, dan adalah mustahil untuk membezakan lebih banyak dengan meningkatkan pembesaran. Objek kecil diperincikan.
Kontras pengimejan adalah satu lagi isu utama mikroskop optik. Kontras yang dipanggil merujuk kepada kontras hitam-putih atau perbezaan warna antara bahagian bersebelahan pada permukaan imej. Sukar untuk mata manusia menilai perbezaan kecerahan di bawah 0.02. adalah sedikit lebih sensitif. Bagi sesetengah objek pemerhatian mikroskop, seperti spesimen biologi, perbezaan kecerahan antara butiran adalah sangat kecil, dan ralat reka bentuk dan pembuatan sistem optik mikroskop mengurangkan lagi kontras pengimejan dan menjadikannya sukar untuk dibezakan. Pada masa ini, butiran objek tidak dapat dilihat dengan jelas, bukan kerana jumlah pembesaran terlalu rendah , bukan juga apertur berangka kanta objektif terlalu kecil, tetapi kerana kontras satah imej terlalu rendah.
Selama bertahun-tahun, orang telah bekerja keras untuk meningkatkan resolusi dan kontras pengimejan mikroskop. Dengan kemajuan berterusan teknologi dan alatan komputer, teori dan kaedah reka bentuk optik juga terus ditambah baik. Ditambah dengan peningkatan prestasi bahan mentah, proses dan Penambahbaikan berterusan kaedah pengesanan dan inovasi kaedah pemerhatian telah menjadikan kualiti pengimejan mikroskop optik hampir kepada kesempurnaan had pembelauan. Orang ramai akan menggunakan pewarnaan spesimen, medan gelap, kontras fasa, pendarfluor, gangguan, polarisasi dan teknik pemerhatian lain untuk membuat mikroskop optik Ia boleh menyesuaikan diri dengan penyelidikan semua jenis spesimen. Walaupun mikroskop elektron, mikroskop ultrasonik dan instrumen pengimejan pembesar lain telah keluar berturut-turut dalam beberapa tahun kebelakangan ini, dan mempunyai prestasi yang unggul dalam beberapa aspek, ia masih tidak tersedia dari segi murah, kemudahan, gerak hati, dan terutamanya sesuai untuk penyelidikan tentang organisma hidup. Saingan dengan mikroskop cahaya, yang masih memegang tanahnya dengan kukuh. Sebaliknya, digabungkan dengan laser, komputer, teknologi bahan baharu dan teknologi maklumat, mikroskop optik purba meremajakan dan menunjukkan daya hidup yang cergas. Mikroskop digital, mikroskop pengimbasan confocal laser, mikroskop pengimbasan medan dekat, mikroskop dua foton dan Terdapat pelbagai fungsi atau instrumen baharu yang boleh menyesuaikan diri dengan pelbagai keadaan persekitaran baharu muncul dalam aliran yang tidak berkesudahan, yang meluaskan lagi bidang aplikasi mikroskop optik. Betapa menariknya gambar mikroskopik formasi batuan yang dimuat naik dari rover Marikh! Kami boleh percaya sepenuhnya bahawa mikroskop optik akan memberi manfaat kepada manusia dengan sikap yang dikemas kini.
