Какое изображение дает микроскоп биолам

Какое изображение дает микроскоп биолам

Микроскоп — это оптический прибор, позволяющий получить обратное изображение изучаемого объекта и рассмотреть мелкие детали его строения, размеры которых лежат за пределами разрешающей способности глаза.

Разрешающая способность микроскопа дает раздельное изображение двух близких друг другу линий. Невооруженный человеческий глаз имеет разрешающую способность около 1/10 мм или 100 мкм. Лучший световой микроскоп примерно в 500 раз улучшает возможность человеческого глаза, т. е. его разрешающая способность составляет около 0,2 мкм или 200 нм.

Разрешающая способность и увеличение не одно и тоже. Если с помощью светового микроскопа получить фотографии двух линий, расположенных на расстоянии менее 0,2 мкм, то, как бы не увеличивать изображение, линии будут сливаться в одну. Можно получить большое увеличение, но не улучшить его разрешение.

Различают полезное и бесполезное увеличения. Под полезным понимают такое увеличение наблюдаемого объекта, при котором можно выявить новые детали его строения. Бесполезное — это увеличение, при котором, увеличивая объект в сотни и более раз, нельзя обнаружить новых деталей строения. Например, если изображение, полученное с помощью микроскопа, увеличить еще во много раз, спроецировав его на экран, то новые, более тонкие детали строения при этом не выявятся, а лишь соответственно увеличатся размеры имеющихся структур.

В учебных лабораториях обычно используют световые микроскопы, на которых микропрепараты рассматриваются с использованием естественного или искусственного света. Наиболее распространены световые биологические микроскопы: БИОЛАМ, МИКМЕД, МБР (микроскоп биологический рабочий), МБИ (микроскоп биологический исследовательский) и МБС (микроскоп биологический стереоскопический). Они дают увеличение в пределах от 56 до 1350 раз. Стереомикроскоп (МБС) обеспечивает подлинно объемное восприятие микрообъекта и увеличивает от 3,5 до 88 раз.

В микроскопе выделяют две системы: оптическую и механическую. К оптической системе относят объективы, окуляры и осветительное устройство (конденсор с диафрагмой и светофильтром, зеркало или электроосветитель).

Устройство световых микроскопов изображено на рис. 1.

Рис. 1. Устройство световых микроскопов:

А — МИКМЕД-1; Б — БИОЛАМ.

1 — окуляр, 2 — тубус, 3 — тубусодержатель, 4 — винт грубой наводки, 5 — микрометренный винт, 6 — подставка, 7 — зеркало, 8 — конденсор, ирисовая диафрагма и светофильтр, 9 — предметный столик, 10 — револьверное устройство, 11 — объектив, 12 — корпус коллекторной линзы, 13 — патрон с лампой, 14 — источник электропитания.

Объектив — одна из важнейших частей микроскопа, поскольку он определяет полезное увеличение объекта. Объектив состоит из металлического цилиндра с вмонтированными в него линзами, число которых может быть различным. Увеличение объектива обозначено на нем цифрами. В учебных целях используют обычно объективы х8 и х40. Качество объектива определяет его разрешающая способность.

Окуляр устроен намного проще объектива. Он состоит из 2-3 линз, вмонтированных в металлический цилиндр. Между линзами расположена постоянная диафрагма, определяющая границы поля зрения. Нижняя линза фокусирует изображение объекта, построенное объективом в плоскости диафрагмы, а верхняя служит непосредственно для наблюдения. Увеличение окуляров обозначено на них цифрами: х7, х10, х15. Окуляры не выявляют новых деталей строения, и в этом отношении их увеличение бесполезно. Таким образом, окуляр, подобно лупе, дает прямое, мнимое, увеличенное изображение наблюдаемого объекта, построенное объективом.

Для определения общего увеличения микроскопа следует умножить увеличение объектива на увеличение окуляра.

Осветительное устройство состоит из зеркала или электроосветителя, конденсора с ирисовой диафрагмой и светофильтром, расположенных под предметным столиком. Они предназначены для освещения объекта пучком света.

Зеркало служит для направления света через конденсор и отверстие предметного столика на объект. Оно имеет две поверхности: плоскую и вогнутую. В лабораториях с рассеянным светом используют вогнутое зеркало.

Электроосветитель устанавливается под конденсором в гнездо подставки.

Конденсор состоит из 2-3 линз, вставленных в металлический цилиндр. При подъеме или опускании его с помощью специального винта соответственно конденсируется или рассеивается свет, падающий от зеркала на объект.

Ирисовая диафрагма расположена между зеркалом и конденсором. Она служит для изменения диаметра светового потока, направляемого зеркалом через конденсор на объект, в соответствии с диаметром фронтальной линзы объектива и состоит из тонких металлических пластинок. С помощью рычажка их можно то соединить, полностью закрывая нижнюю линзу конденсора, то развести, увеличивая поток света.

Кольцо с матовым стеклом или светофильтром уменьшает освещенность объекта. Оно расположено под диафрагмой и передвигается в горизонтальной плоскости.

Механическая система микроскопа состоит из подставки, коробки с микрометренным механизмом и микрометренным винтом, тубуса, тубусодержателя, винта грубой наводки, кронштейна конденсора, винта перемещения конденсора, револьвера, предметного столика.

Подставка — это основание микроскопа.

Коробка с микрометренным механизмом, построенном на принципе взаимодействующих шестерен, прикреплена к подставке неподвижно. Микрометренный винт служит для незначительного перемещения тубусодержателя, а, следовательно, и объектива на расстояния, измеряемые микрометрами. Полный оборот микрометренного винта передвигает тубусодержатель на 100 мкм, а поворот на одно деление опускает или поднимает тубусодержатель на 2 мкм. Во избежание порчи микрометренного механизма разрешается крутить микрометренный винт в одну сторону не более чем на половину оборота.

Тубус или трубка — цилиндр, в который сверху вставляют окуляры. Тубус подвижно соединен с головкой тубусодержателя, его фиксируют стопорным винтом в определенном положении. Ослабив стопорный винт, тубус можно снять.

Револьвер предназначен для быстрой смены объективов, которые ввинчиваются в его гнезда. Центрированное положение объектива обеспечивает защелка, расположенная внутри револьвера.

Тубусодержатель несет тубус и револьвер.

Винт грубой наводки используют для значительного перемещения тубусодержателя, а, следовательно, и объектива с целью фокусировки объекта при малом увеличении.

Предметный столик предназначен для расположения на нем препарата. В середине столика имеется круглое отверстие, в которое входит фронтальная линза конденсора. На столике имеются две пружинистые клеммы — зажимы, закрепляющие препарат.

Кронштейн конденсора подвижно присоединен к коробке микрометренного механизма. Его можно поднять или опустить при помощи винта, вращающего зубчатое колесо, входящее в пазы рейки с гребенчатой нарезкой.

Дата добавления: 2016-02-10 ; просмотров: 3178 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Читайте также:

  1. I. Правила оформления отчета по практике
  2. II. Общие требования и правила оформления текстов исследовательских работ.
  3. II. Основные принципы и правила служебного поведения государственных (муниципальных) служащих
  4. IV. Правила внешнего оформления курсовых и ВКР
  5. Альтернативные правила игры для 2-4 игроков.
  6. Беседа-знакомство
  7. Библиографический аппарат и правила библиографического описания документов
  8. Биологическая продуктивность экосистем. Правила пирамид.
  9. Валюта і митні правила.
  10. Введение «правила Юрьева дня» было связано с принятием
  11. Вернувшись в город и отзвонив Мужчине Ее Мечты, Кэрри отправилась в бар
  12. Взаимодействие спроса и предложения. Четыре правила спроса и предложения.

БИЛЕТ №

1. Минимальное расстояние между двумя точками препарата, которые можно рассмотреть при данном увеличении объектива называется:

а) Фокусное расстояние б) Рабочее расстояние

в) Разрешающая способность г) Радиус поля зрение

2. Чему равно фокусное расстояние 40х объектива?

а) 0,5 мм б) 1 мм в) 0,5 см г) 1 см

3. Правило микроскопирования при работе с малым увеличением заключается в следующем:

а) Глядя сбоку на объектив, пользуясь макровинтом опустить объектив, поставить микроскоп в рабочее положение (расстояние до препарата 1,5 см), затем, глядя в окуляр, опустить объектив до фокусного расстояния и навести на резкость

б) Глядя в окуляр опустить объектив ниже фокусного расстояния, используя макровинт, а затем, используя микровинт, навести на резкость

в) Глядя сбоку на объектив, пользуясь макровинтом опустить объектив ниже фокусного расстояния, затем, глядя в окуляр, поднимать объектив до фокусного расстояния, затем, с помощью микровинта навести на резкость

г) Глядя в окуляр медленно вращая микровинтом опустить объектив до момента появления изображения в поле зрения окуляра.

4. Какая из перечисленных деталей микроскопа относится к механической системе?

а) Диафрагма б) Револьвер в) Конденсор г) Окуляр

5. Чему равно фокусное расстояние 8х объектива?

а) 0,5 мм б) 1 мм в) 0,5 см г) 1 см

6. Какое изображение дает микроскоп «Биолам»?

а) Действительное, прямое, увеличенное б) Действительное, мнимое, увеличенное

Читайте также:  Система для промывки носа

в) Перевернутое, прямое, увеличенное г) Перевернутое, мнимое, увеличенное

7. При большом увеличении микроскопа видно большое количество изолированных друг от друга клеток овальной формы с голубым или темно-синим ядром и розоватой цитоплазмой. Какие клетки видны в микроскоп?

а) Эритроциты человека б) Лимфоциты человека

в) Эритроциты лягушки г) Нейтрофилы лягушки

8. Половина поля зрения в окуляре ярко освещена, половина – затемнена. Каковы причины этого недостатка?

а) Не открыта диафрагма б) Не откинута линза

в) Не зафиксирован револьвер г) Не настроено зеркало

9. Когда следует центрировать препарат?

а) Перед сменой объектива малого увеличения на объектив большого увеличения

б) После смены объектива малого увеличения на объектив большого увеличения

в) При установке микроскопа в рабочее положение

г) При детальном изучении препарата с использованием объектива большого увеличения

10. Какую деталь осветительной системы микроскопа используют при работе на малом увеличении и НЕ используют при работе на большом увеличении?

а) Конденсор б) Диафрагму в) Откидную линзу г) Плоскую сторону зеркала

БИЛЕТ №

11. Какая из перечисленных деталей микроскопа относится к механической системе?

а) Диафрагма б) Окуляр в) Конденсор г) Револьвер

12. Правило микроскопирования при работе с малым увеличением заключается в следующем:

а) Глядя сбоку на объектив, пользуясь макровинтом опустить объектив, поставить микроскоп в рабочее положение (расстояние до препарата 1,5 см), затем, глядя в окуляр, опустить объектив до фокусного расстояния и навести на резкость

б) Глядя сбоку на объектив, пользуясь макровинтом опустить объектив ниже фокусного расстояния, затем, глядя в окуляр, поднимать объектив до фокусного расстояния, затем, с помощью микровинта навести на резкость

в) Глядя в окуляр опустить объектив ниже фокусного расстояния, используя макровинт, а затем, используя микровинт, навести на резкость

г) Глядя в окуляр медленно вращая микровинтом опустить объектив до момента появления изображения в поле зрения окуляра.

13. Минимальное расстояние между двумя точками препарата, которые можно рассмотреть при данном увеличении объектива называется:

а) Фокусное расстояние б) Разрешающая способность

в) Рабочее расстояние г) Радиус поля зрение

14. Какую деталь осветительной системы микроскопа используют при работе на малом увеличении и НЕ используют при работе на большом увеличении?

а) Конденсор б) Откидную линзу

в) Диафрагму г) Плоскую сторону зеркала

15. Когда следует центрировать препарат?

а) При детальном изучении препарата с использованием объектива большого увеличения

б) После смены объектива малого увеличения на объектив большого увеличения

в) При установке микроскопа в рабочее положение

г) Перед сменой объектива малого увеличения на объектив большого увеличения

16. Чему равно фокусное расстояние 8х объектива?

а) 0,5 мм б) 1 мм в) 0,5 см г) 1 см

17. Какое изображение дает микроскоп «Биолам»?

а) Действительное, прямое, увеличенное б) Перевернутое, мнимое, увеличенное

в) Перевернутое, прямое, увеличенное г) Действительное, мнимое, увеличенное

18. При большом увеличении микроскопа видно большое количество изолированных друг от друга клеток овальной формы с голубым или темно-синим ядром и розоватой цитоплазмой. Какие клетки видны в микроскоп?

а) Эритроциты человека б) Лимфоциты человека

в) Нейтрофилы лягушки г) Эритроциты лягушки

19. Чему равно фокусное расстояние 40х объектива?

а) 0,5 мм б) 1 мм в) 0,5 см г) 1 см

20. Половина поля зрения в окуляре ярко освещена, половина – затемнена. Каковы причины этого недостатка?

а) Не открыта диафрагма б) Не зафиксирован револьвер

в) Не откинута линза г) Не настроено зеркало

  1. Чему равно фокусное расстояние 8х объектива?

а) 0,5 мм б) 1 мм в) 0,5 см г) 1 см

  1. При большом увеличении микроскопа видно большое количество изолированных друг от друга клеток овальной формы с голубым или темно-синим ядром и розоватой цитоплазмой. Какие клетки видны в микроскоп?

а) Эритроциты лягушки б) Лимфоциты человека

в) Эритроциты человека г) Нейтрофилы лягушки

  1. Когда следует центрировать препарат?

а) При установке микроскопа в рабочее положение

б) После смены объектива малого увеличения на объектив большого увеличения

в) Перед сменой объектива малого увеличения на объектив большого увеличения

г) При детальном изучении препарата с использованием объектива большого увеличения

  1. Минимальное расстояние между двумя точками препарата, которые можно рассмотреть при данном увеличении объектива называется:

а) Разрешающая способность б) Рабочее расстояние

в) Фокусное расстояние г) Радиус поля зрение

  1. Какую деталь осветительной системы микроскопа используют при работе на малом увеличении и НЕ используют при работе на большом увеличении?

а) Конденсор б) Диафрагму в) Плоскую сторону зеркала г) Откидную линзу

  1. Правило микроскопирования при работе с малым увеличением заключается в следующем:

а) Глядя сбоку на объектив, пользуясь макровинтом опустить объектив ниже фокусного расстояния, затем, глядя в окуляр, поднимать объектив до фокусного расстояния, затем, с помощью микровинта навести на резкость

б) Глядя в окуляр опустить объектив ниже фокусного расстояния, используя макровинт, а затем, используя микровинт, навести на резкость

в) Глядя сбоку на объектив, пользуясь макровинтом опустить объектив, поставить микроскоп в рабочее положение (расстояние до препарата 1,5 см), затем, глядя в окуляр, опустить объектив до фокусного расстояния и навести на резкость

г) Глядя в окуляр медленно вращая микровинтом опустить объектив до момента появления изображения в поле зрения окуляра.

  1. Чему равно фокусное расстояние 40х объектива?

а) 0,5 мм б) 1 мм в) 0,5 см г) 1 см

  1. Половина поля зрения в окуляре ярко освещена, половина – затемнена. Каковы причины этого недостатка?

а) Не открыта диафрагма б) Не откинута линза

в) Не настроено зеркало г) Не зафиксирован револьвер

  1. Какая из перечисленных деталей микроскопа относится к механической системе?

а) Револьвер б) Диафрагма в) Конденсор г) Окуляр

  1. Какое изображение дает микроскоп «Биолам»?

а) Действительное, прямое, увеличенное б) Действительное, мнимое, увеличенное

в) Перевернутое, мнимое, увеличенное г) Перевернутое, прямое, увеличенное

БИЛЕТ №

  1. Когда следует центрировать препарат?

а) При установке микроскопа в рабочее положение

б) После смены объектива малого увеличения на объектив большого увеличения

в) Перед сменой объектива малого увеличения на объектив большого увеличения

г) При детальном изучении препарата с использованием объектива большого увеличения

  1. Чему равно фокусное расстояние 8х объектива?

а) 0,5 мм б) 1 мм в) 0,5 см г) 1 см

  1. Половина поля зрения в окуляре ярко освещена, половина – затемнена. Каковы причины этого недостатка?

а) Не зафиксирован револьвер б) Не откинута линза

в) Не открыта диафрагма г) Не настроено зеркало

  1. При большом увеличении микроскопа видно большое количество изолированных друг от друга клеток овальной формы с голубым или темно-синим ядром и розоватой цитоплазмой. Какие клетки видны в микроскоп?

а) Эритроциты человека б) Эритроциты лягушки

в) Лимфоциты человека г) Нейтрофилы лягушки

  1. Минимальное расстояние между двумя точками препарата, которые можно рассмотреть при данном увеличении объектива называется:

а) Фокусное расстояние б) Разрешающая способность

в) Рабочее расстояние г) Радиус поля зрение

  1. Какую деталь осветительной системы микроскопа используют при работе на малом увеличении и НЕ используют при работе на большом увеличении?

а) Откидную линзу б) Диафрагму в) Конденсор г) Плоскую сторону зеркала

  1. Чему равно фокусное расстояние 40х объектива?

а) 0,5 мм б) 1 мм в) 0,5 см г) 1 см

  1. Правило микроскопирования при работе с малым увеличением заключается в следующем:

а) Глядя сбоку на объектив, пользуясь макровинтом опустить объектив, поставить микроскоп в рабочее положение (расстояние до препарата 1,5 см), затем, глядя в окуляр, опустить объектив до фокусного расстояния и навести на резкость

б) Глядя в окуляр опустить объектив ниже фокусного расстояния, используя макровинт, а затем, используя микровинт, навести на резкость

в) Глядя в окуляр медленно вращая микровинтом опустить объектив до момента появления изображения в поле зрения окуляра.

г) Глядя сбоку на объектив, пользуясь макровинтом опустить объектив ниже фокусного расстояния, затем, глядя в окуляр, поднимать объектив до фокусного расстояния, затем, с помощью микровинта навести на резкость

  1. Какое изображение дает микроскоп «Биолам»?
Читайте также:  Антенна волновой канал dvb t2

а) Перевернутое, мнимое, увеличенное б) Действительное, мнимое, увеличенное

в) Перевернутое, прямое, увеличенное г) Действительное, прямое, увеличенное

  1. Какая из перечисленных деталей микроскопа относится к механической системе?

а) Диафрагма б) Окуляр в) Конденсор г) Револьвер

Микроскоп (от греч. mikros — малый и skopeo — смотрю) — оптический прибор для получения увеличенного изображения мелких объектов и их деталей, невидимых невооруженным глазом.

Первый из известных микроскопов был создан в 1590 году в Нидерландах потомственными оптиками Захарием и Хансом Янсенами, смонтировавшими две выпуклые линзы внутри одной трубки. Позднее Декарт в своей книге "Диоптрика" (1637) описал более сложный микроскоп, составленный из двух линз — плоско-вогнутой (окуляр) и двояковыпуклой (объектив). Дальнейшее же совершенствование оптики позволило Антони ван Левенгуку в 1674 г. изготовить линзы с увеличением, достаточным для проведения простых научных наблюдений и впервые в 1683 году описать микроорганизмы.

Современный микроскоп (рисунок 1) состоит из трех основных частей: оптической, осветительной и механической.

1 — основание микроскопа; 2 — коробка с механизмом микрометрического фокусирования; 3 — микрометрический винт; 4 — макрометрический винт; 5 и 6 — винты для перемещения столика; 7 — тубусодержатель; 8 — головка микроскопа; 9 — насадка монокулярная (тубус с окуляром); 10 — винт для крепления насадки; 11 — винт, фиксирующий револьвер относительно тубуса; 12 — револьвер с объективами; 13 — предметный столик; 14 — винт для крепления конденсора; 15 — конденсор; 16 — дополнительная линза; 17 — рукоятка кронштейна; 18 — зеркало; 19 — кронштейн. Рисунок 1 — Схема микроскопа «Биолам»

Основными деталями оптической части микроскопа являются две системы увеличительных линз: обращенный к глазу исследователя окуляр и обращенный к препарату объектив. Окуляры имеют две линзы, верхняя из которых называется главной, а нижняя собирательной. На оправе окуляров обозначают производимое ими увеличение (×5, ×7, ×10, ×15). Количество окуляров у микроскопа может быть различным, в связи с чем различат монокулярные и бинокулярные микроскопы (предназначены для наблюдения за объектом одним или двумя глазами), а также тринокуляры, позволяющие подключать к микроскопу системы документирования (фото- и видеокамеры).

Объективы представляют собой систему линз, заключенных в металлическую оправу, из которых передняя (фронтальная) линза производит увеличение, а лежащие за ней коррекционные линзы устраняют недостатки оптического изображения. На оправе объективов цифрами также указано производимое ими увеличение (×8, ×10, ×40, ×100). Большинство моделей, предназначенных для микробиологических исследований, имеют в комплекте несколько объективов с разными степенями увеличения и поворотный механизм, предназначенный для их быстрой смены – турель, часто называемый «револьверной головкой».

Осветительная часть предназначена для создания светового потока, который позволяет осветить объект таким образом, чтобы оптическая часть микроскопа предельно точно выполняла свои функции. Осветительная часть в прямых микроскопа проходящего света расположена за объектом под объективом и включает в себя источник света (лампу и электрический блок питания) и оптико-механическую систему (конденсор, полевую и апертурную регулируемую диафрагмы). Конденсор состоит из системы линз, которые предназначены для собирания идущих от источника света лучей в одной точке – фокусе, которая должна находиться в плоскости рассматриваемого объекта. В свою очередь диафрагма расположена под конденсором и предназначена для регулирования (увеличения или уменьшения) потока лучей, проходящих от источника света.

Механическая часть микроскопа содержит детали, объединяющие описанные выше оптическую и осветительную части, а также позволяющие размещать и перемещать исследуемый препарат. Соответственно, механическая часть состоит из основания микроскопа и держателя, к верхней части которого прикрепляются тубус – полая трубка, предназначенная для размещения объектива, а также упомянутая выше револьверная головка. Ниже находится предметный столик, на который устанавливаются предметные стекла с исследуемыми образцами. Предметный столик может перемещаться в горизонтальной плоскости с использованием соответствующего устройства, а также вверх и вниз, что обеспечивает настройку резкости изображения с помощью грубого (макрометрического) и точного (микрометрического) винтов.

Увеличение, которое дает микроскоп, определяется произведением увеличения объектива на увеличение окуляра. Кроме светопольной микроскопии широкое применение в специальных методах исследования плучили: темнопольная, фазово-контрастная, люминесцентная (флюоресцентная) и электронная микроскопия.

Метод светлого поля в проходящем свете применяется для изучения прозрачных объектов с неоднородными включениями (простейшие и бактерии в жидкостях, тонкие срезы растительных и животных тканей, тонкие полированные пластинки некоторых минералов). При выполнении данного вида микроскопии пучок лучей из осветительной системы проходит сквозь препарат и дает равномерно освещенное поле в плоскости изображения. В свою очередь элементы структуры препарата частично поглощают и отклоняют падающий на них свет, что и обусловливает появление изображения.

Темнопольная и фазово-контрастная микроскопия

Возможность наблюдения микроорганизмов в живом (неокрашенном) состоянии обеспечивается использованием темнопольной и фазово-контрастной микроскопии, требующих использования специальных конденсоров и позволяющих получать черно-белые изображения исследуемых микроорганизмов с возможностями изучения их формы, подвижности, деления и т.д.

Темнопольная микроскопия основана на эффекте Тиндаля, известным примером которого служит обнаружение пылинок в воздухе при освещении их узким лучом солнечного света. Данный вид микроскопии впервые был предложен австрийскими учеными Р. Зигмонди и Р. Зидентопфом в 1903 г. При его выполнеии объект освещают не снизу, а сбоку, в результате чего прямые лучи от осветителя в объектив микроскопа не попадают и поле зрения остается темным. Подобный тип освещения достигается использованием специального темнопольного конденсора (параболоида или кардиоида) с затемненной центральной частью.

Кроме того, чтобы в объектив не попадали прямые лучи от осветителя, апертура объектива должна быть меньше, чем апертура конденсора (для уменьшения апертуры в обычный объектив помещают диафрагму или пользуются специальными объективами, снабженными ирисовой диафрагмой). В свою очередь объект освещается косыми боковыми лучами и в объектив микроскопа попадают только лучи, рассеянные частицами, находящимися в препарате. Сказанное объясняет, почему при темнопольной микроскопии микроорганизмы выглядят ярко светящимися на черном фоне (рисунок 3). Ограничениями же темнопольной микроскопии является то, что она позволяет увидеть только контуры объекта, но не дает возможности изучать его внутреннюю структуру.

В основе метода фазово-контрастной микроскопии, также предназначенного для наблюдения микроорганизмов в живом (неокрашенном) состоянии лежит иной физический принцип, впервые предложенный Ф. Цернике в1935 году (Нобелевская премия по физике, 1953 г.). Суть его заключается в том, что в обычных условиях при прохождении пучка света через неокрашенный объект, отличающихся от окружающей среды только по показателю преломления, изменяется лишь фаза колебания световой волны, не воспринимаемая человеческим глазом.

Чтобы изображение стало контрастным необходимо превратить фазовые изменения световой волны в видимые амплитудные, что достигается с помощью специального фазово-контрастного устройства. Основными деталями подобного устройства, которое может быть установлено на любом световом микроскопе, являются фазовоконтрастный конденсор и фазовый объектив. Фазовоконтрастный конденсор представляет собой револьверную конструкцию, в которой установлены кольцевые диафрагмы, обеспечивающие освещение препарата полным конусом света и соответствующие фазовым пластинкам в каждом из объективов.

В свою очередь фазовый объектив отличаются от обычных тем, что в их главном фокусе расположена фазовая пластинка, имеющая форму кольца и получаемая нанесением солей редкоземельных элементов на объектив. При этом установку освещения проводят так, чтобы весь свет, прошедший через кольцевидную диафрагму конденсора, в дальнейшем прошел через расположенное в объективе фазовое кольцо.

При изучении препарата весь свет, прошедший через его участки, в которых нет каких-либо объектов, без изменений пройдет и через фазовое кольцо, обусловив светлое изображение фона. В свою очередь свет, прошедший через имеющиеся в препарате частицы, например, бактериальные клетки, получит некоторое изменение фазы и, кроме того, разделится на два луча — недифрагированный и дифрагированный.

Недифрагированные лучи, пройдя в дальнейшем через кольцевидную фазовую пластинку в объективе, получат дополнительный сдвиг фазы. Дифрагированные лучи пройдут мимо фазовой пластинки, и их фаза не изменится. В плоскости же полевой диафрагмы окуляра произойдет интерференция (наложение) дифрагированного и недифрагированного лучей, а так как они идут в разных фазах, произойдет их взаимное частичное гашение с уменьшением амплитуды. Благодаря применению этого метода микроскопии контраст живых неокрашенных микроорганизмов относительно фона резко увеличивается и они выглядят темными на светлом фоне (позитивный фазовый контраст).

Читайте также:  Простая цветомузыка на светодиодах своими руками схема

Фaзoвoму кoнтpacту пpиcущ эффeкт Гaлo — появление светящегося ореола по контуру изображения объекта, что затрудняет изучение cвoйcтв кpaeвыx cтpуктуp наблюдаемых объектов, нaпpимep, не позволяет тoчнo зaмepять углы или расстояния. Для устранения данного недостатка используется вариант фазово-контрастной микроскопии – так называемый «хоффмановский контраст». Другой разновидностью данного метода является аноптральная микроскопия, преимуществами которой являются большая разрешающая способность с выявлением минимальных разностей плотности в неокрашенных препаратах.

Люминесцентная (флюоресцентная) микроскопия

Основы люминесцентной микроскопии были заложены А. Келером, обосновавшим принципиальную возможность подобного метода исследования. Первое устройство для его осуществления впервые было создано в 1911 г., однако широкое распространение получило двумя десятилетиями позже, когда для окрашивания препаратов были предложены специальные вещества – флюорохромы, избирательно связывающиеся с определенными структурами клеток (М. Хайтингер, 1933-1935). Чуть позже было предложено коньюгировать флюорохромы с антителами, что положило начало метода иммунофлюоресценции (А.Н. Кунс, 1942). В бывшем СССР наибольший вклад в развитие метода люминесцентной микроскопии и создание отечественной промышленностью люминесцентных микроскопов и устройств, основанных на этом принципе, внес М.Н. Мейсель (1953).

В основе люминесцентной микроскопии (от лат. lumen — свет; греч. micros — малый + skopeo — рассматривать) лежит принцип люминесценции (видимого глазом свечения) микроорганизмов, клеток, тканей или отдельных структур. При этом физические основы возникновения свечения связаны с процессом поглощения определенными молекулами падающего на них света с последующим испусканием квантов с другой (большей) длиной волны (правило Стокса).

Первичная (собственная) флюоресценция возникает без специальной обработки препаратов и присуща ряду биологически активных веществ, таких, как ароматические аминокислоты, порфирины, хлорофилл, витамины А, В2, В1 , некоторые антибиотики (тетрациклин) и химиотерапевтические вещества (акрихин, риванол). Вторичная (наведенная) флюоресценция возникает в результате обработки микроскопируемых объектов флюоресцирующими красителями – флюорохромами. Некоторые из этих красителей диффузно распределяются в клетках, другие избирательно связываются с определёнными структурами клеток или даже с определёнными химическими веществами.

Для проведения данного вида микроскопии используются специальные люминесцентные (флюоресцентные) микроскопы, отличающиеся от обычного светового микроскопа наличием мощного источника освещения (ртутно-кварцевая лампа сверхвысокого давления или галогеновая кварцевая лампа накаливания), излучающего преимущественно в длинноволновой ультрафиолетовой или коротковолновой (сине-фиолетовой) области видимого спектра.

Данный источник используется для возбуждения флюоресценции, прежде, чем испускаемый им свет проходит через специальный возбуждающий (сине-фиолетовый) светофильтр и отражается интерференционной светоделительной пластинкой, почти полностью отсекающими более длинноволновое излучение и пропускающими только ту часть спектра, которая возбуждает флюоресценцию. При этом в современных моделях люминесцентных микроскопов возбуждающее излучение попадает на препарат через объектив (!) После же возбуждения флюоресценции возникающий свет вновь попадает в объектив, после чего проходит через расположенный перед окуляром запирающий (желтый) светофильтр, отсекающий коротковолновое возбуждающее излучение и пропускающий свет люминесценции от препарата к глазу наблюдателя.

В силу использования подобной системы светофильтров интенсивность свечения наблюдаемого объекта обычно невелика, в связи с чем люминесцентную микроскопию следует проводить в специальных затемненных помещениях.

Важным требованием при выполнении данного вида микроскопии является также применение нефлюоресцирующих иммерсионных и заключающих сред. В частности, для гашения собственной флюоресценции кедрового или иного иммерсионного масла к нему добавляют небольшие количества нитробензола (от 2 до 10 капель на 1 г). В свою очередь в качестве заключающих сред для препаратов могут быть использованы буферный раствор глицерина, а также нефлюоресцирующие полимеры (полистирол, поливиниловый спирт). В остальном при проведении люминесцентной микроскопии применяют обычные предметные и покровные стёкла, пропускающие излучение в используемой части спектра и не обладающие собственной люминесценцией.

Соответственно, важными преимуществами люминесцентной микроскопии являются:

1) цветное изображение;

2) высокая степень контрастности самосветящихся объектов на черном фоне;

3) возможность исследования клеточных структур, избирательно поглощающих различные флуорохромы, являющиеся при этом специфическими цитохимическими индикаторами;

4) возможность определения функционально-морфологических изменений клеток в динамике их развития;

5) возможность специфического окрашивания микроорганизмов (с использованием иммунофлюоресценции).

Электронная микроскопия

Теоретические основы использования электронов для наблюдения микроскопических объектов были заложены У. Гамильтоном, установившим аналогию между прохождением световых лучей в оптически неоднородных средах и траекториями частиц в силовых полях, а также де Бройлем, выдвинувшим гипотезу о существовании у электрона одновременно корпускулярных и волновых свойств.

При этом, благодаря чрезвычайно малой длине волны электронов, которая уменьшается в прямой зависимости от подаваемого ускоряющего напряжения, теоретически рассчитанный предел разрешения, характеризующий способность прибора отобразить раздельно мелкие, максимально близко расположенные детали объекта, у электронного микроскопа составляет 2-3 Å (Ангстрем, где 1Å=10 -10 м), что в несколько тысяч раз выше, чем у оптического микроскопа. Первое изображение объекта, сформированное пучками электронов, было получено в 1931г. немецкими учеными М. Кноллем и Э. Руска.

В конструкциях современных электронных микроскопов источником электронов служит металл (обычно вольфрам), из которого после его нагревания до 2500 ºС в результате термоэлектронной эмиссии испускаются электроны. С помощью электрических и магнитных полей формирующийся поток электронов можно ускорять и замедлять, а также отклонять в любых направлениях и фокусировать. Таким образом, роль линз в электронном микроскопе играет совокупность соответствующим образом рассчитанных магнитных, электростатических и комбинированных устройств, называемых «электронными линзами».

Необходимым условием перемещения электронов в виде пучка на большое расстояние является также создание на их пути вакуума, поскольку в этом случае средняя длина свободного пробега электронов между столкновениями с газовыми молекулами будет значительно превышать расстояние, на которое они должны перемещаться. Для этих целей достаточно поддерживать в рабочей камере отрицательное давление приблизительно 10 -4 Па.

По характеру исследования объектов электронные микроскопы разделяют на просвечивающие, отражательные, эмиссионные, растровые, теневые и зеркальные, среди которых первые два являются наиболее часто используемыми.

Оптическая схема просвечивающего (трансмиссионного) электронного микроскопа полностью эквивалентна соответствующей схеме оптического микроскопа, в котором световой луч заменяется электронным лучом, а системы стеклянных линз заменяются системами электронных линз. Соответственно, просвечивающий электронный микроскоп состоит из следующих основных узлов: осветительной системы, камеры объекта, фокусирующей системы и блока регистрации конечного изображения, состоящего из фотокамеры и флуоресцирующего экрана.

Все эти узлы соединены друг с другом, образуя так называемую «колонну микроскопа», внутри которой поддерживается вакуум. Другим важным требованием, предъявляемым к исследуемому объекту, является его толщина менее чем 0,1 мкм. Окончательное же изображение объекта формируется после соответствующей фокусировки прошедшего сквозь него пучка электронов на фотопленке или флюоресцирующем экране, покрытом специальным веществом – люминофором (аналогичен экрану в кинескопах телевизоров) и превращающем электронное изображение в видимое.

При этом образование изображения в просвечивающем электронном микроскопе связано главным образом с различной степенью рассеяния электронов различными участками исследуемого образца и в меньшей мере с различием в поглощении электронов этими участками. Контраст усиливают также, применяя «электронные красители» (четырёхокись осмия, уранил и др.), избирательно связывающиеся с некоторыми участками объекта. Устроенные подобным образом современные просвечивающие электронные микроскопы обеспечивают максимальное полезное увеличение до 400000 раз, что соответствует разрешающей способности в 5,0 Å. Выявляемое с использованием просвечивающей электронной микроскопии тонкое строение бактериальных клеток называют ультраструктурой.

В отражательном (сканирующем) электронном микроскопе изображение создается с помощью электронов, отраженных (рассеянных) поверхностным слоем объекта при его облучении под малым углом (приблизительно несколько градусов) к поверхности. Соответственно, образование изображения обусловлено различием рассеяния электронов в разных точках объекта в зависимости от его поверхностного микрорельефа, а сам результат подобной микроскопии предстает в виде структуры поверхности наблюдаемого объекта. Контрастность может быть усилена напылением на поверхность объекта частиц металла. Достигнутая разрешающая способность микроскопов такого типа составляет порядка 100 Å.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Ссылка на основную публикацию
Как утеплить потолок в бане керамзитом
Утепление потолка бани керамзитом является, пожалуй, наиболее важным технологическим процессом, целью которого является сохранение тепла в помещении и экономия расходов...
Как сделать хрустящие баклажаны
Жареные баклажаны, конечно же, вкусны сами по себе, а благодаря кисло-сладкому соусу получаются безумно вкусными. Хрустящие снаружи и нежные внутри...
Как сделать хрустящую корочку на курице
Что может быть аппетитнее, чем курица в духовке с хрустящей корочкой? Приготовить ее весьма просто, если знать некоторые секреты и...
Как утеплить потолок второго этажа
Вопрос: Подскажите, как правильно утеплить потолок второго этажа двухэтажного дома? Чердак будет холодным. Дом не мансардного типа, крыша двускатная из...
Adblock detector