Общая биология: Устройство микроскопа

Микроскоп называется световым, так как он обеспечивает возможность изучать объект в проходящем свете в светлом и темном поле зрения, проводить фазово-контрастную, люминесцентную и другие виды микроскопии. На рис. 1.1 представлен общий вид микроскопа МИКМЕД-1. Механическая часть микроскопа состоит из основания микроскопа, тубусодержателя 13 с винтовым упором 18, подвижного предметного столика 5 и револьверного устройства 3.

 

 

Фокусировка на объект осуществляется перемещением тубусодержателя путем вращения рукояток 12. Диапазон грубой фокусировки микроскопа – 40 мм. Тонкая фокусировка производиться вращением рукоятки 11, выполненной в виде диска с накаткой. Один оборот диска соответствует перемещению тубусодержателя на 0,5 мм. Перемещение тубусодержателя при вращении диска от упора до упора – не менее 2 мм. 

 

Конденсор 6 (рис. 1.1) крепится на кронштейне и располагается между предметным столиком и коллекторной линзой. Его движение производиться вращением рукояткой 10. Общий вид его показан на рис. 1.2. Двухлинзовый конденсор с апертурой 1, 2 с дополнительной откидной линзой обеспечивает освещение полей на объекте при работе с объективами увеличением от 3,5 до 100.

 

Предметный столик 5 (рис. 1.1) укреплен на кронштейне. Координатное перемещение предметного столика, возможно, при вращении рукояток 4 и 5 (рис. 1.3). Крепление объекта на столике осуществляется держателями 1, 3. Держатели можно перемещать относительно друг друга. Отпустив вина 2, передвинуть по пазу рукой держатели и вновь закрепить винты. Координаты объекта и величина перемещения отсчитывается по шкалам с ценой деления 1 мм и нониусам с ценой деления 0,1 мм. Диапазон перемещения

объекта в продольном направлении 80 мм, в поперечном направлении – 40 мм.

 

Рис. 1.1   Общий вид микроскопа с бинокулярной насадкой:

1 – окуляры; 2 – бинокулярная насадка; 3 – револьверное устройство; 4 – объектив; 5 – предметный столик; 6 – конденсор; 7 – корпус коллекторной линзы; 

8 – патрон с лампой; 9 – шарнир; 10 – рукоятка перемещения кронштейна 

конденсора; 11 – рукоятка тонкой фокусировки; 12 – рукоятка грубой фокусировки;  13 – тубусодержатель; 14 – сетевая вилка; 15 – источник питания; 16 – гнездо для подключения штекера источника питания; 17 – штекер; 18 – винтовой упор  (ограничитель перемещения тубусодержателя при фокусировке); 19 – рукоятка  регулирования яркости горения лампы; 20 – световой индикатор; 21 – выключатель

 

 

 

Рис. 1.2   Конденсор:

1 – упор; 2 – рукоятка для раскрытия ирисовой апертурной диафрагмы;

3 – откидная рамка для матового  стекла, светофильтра, диафрагмы  темного поля или поля фильтра; 4 – откидная линза для работы  с объективами увеличением 10 и менее

{mospagebreak}

Оптическая часть микроскопа состоит из осветительной и наблюдательной систем. Осветительная система равномерно освещает поля зрения. Наблюдательная система предназначена для увеличения изображения наблюдаемого объекта.

 

Осветительная система находится под предметным столиком. Она состоит из коллекторной линзы в корпусе 7 (рис. 1.1), который ввинчивается в отверстие основания микроскопа и патрона 8 с установленной в него лампой. Патрон с лампой устанавливается в шарнир 9, при настройке их

Рис. 1.3   Предметный столик с координатным перемещением объекта:

1 – держатель объекта;

2 – винты для крепления 

держателей; 3 – держатель  объекта; 4 – рукоятка  перемещения объекта в 

поперечном направлении; 5 – рукоятка перемещения  объекта в продольном 

направлении

 

можно перемещать вдоль оси в горизонтальной плоскости. Питание осветителя микроскопа обеспечивается от сети переменного тока через настольный источник питания 15, подключаемый с помощью штекера 17 к гнезду 16, расположенному на передней стенке основания микроскопа. Включение лампы осветителя осуществляется выключателем 21, распложенным на источнике питания 15.

 

Наблюдательная система состоит из объективов 4, бинокулярной насадки 2 и окуляров 1 (рис.

1.1).

Объективы составляют самую важную, наиболее ценную и хрупкую часть микроскопа. От них зависит увеличение, разрешающая способность и качество изображения. Они представляют собой систему взаимно центрированных линз, заключенных в металлическую оправу. На верхнем конце оправы имеется резьба, при помощи которой объектив крепится в гнезде револьвера. Передняя (ближайшая к объекту) линза в объективе называется фронтальной, единственная в объективе, производящая увеличение. Все остальные линзы объектива называются коррекционными и служат для устранения недостатков оптического изображения. 

 

При прохождении через линзы пучка световых лучей с разной длиной волны возникает радужное окрашивание изображения – хроматическая аберрация. Неодинаковое преломление лучей на кривой поверхности линзы приводит к сферической аберрации, возникающей вследствие неравномерного преломления центральных и периферических лучей. В результате точечное изображение получается в виде размытого кружка.

 

К основным характеристикам микроскопа относятся увеличение и разрешающая способность. Общее увеличение, которое дает микроскоп, определяется как произведение увеличения объектива на увеличение окуляра (табл. 1). Однако увеличение не характеризует качества изображения, оно может быть четким и нечетким. Четкость получаемого изображения характеризуется разрешающей способностью микроскопа, т.е. той наименьшей величиной объектов или их деталей, которые можно увидеть с помощью этого прибора.

{mospagebreak}

 

Увеличение микроскопа вычислят по формуле

V = Vоб Vок,                                              (1.1)

где Vоб – увеличение объектива; Vок – увеличение окуляра.

Разрешающая способность микроскопа определяется минимальным (разрешающим) расстоянием между двумя точками (или двумя тончайшими штрихами), видимыми раздельно, и вычисляется по формуле

где d – минимальное (разрешающее) расстояние между двумя точками (штрихами); ? – длина волны используемого света; A1 и А2 – числовая апертура объектива (обозначена на его оправе) и конденсора.

 

Увеличить разрешающую способность (т.е. уменьшить абсолютную величину d, так как это обратные величины) можно следующими путями: освещать объект светом с более короткой длиной волны (например, ультрафиолетовыми или коротковолновыми лучами), использовать объективы с большей апертурой А1 или повышать апертуру конденсора А2.

Микроскопы снабжают тремя съемными объективами с собственными увеличениями x8, x40 и x90, обозначенными на металлической оправе. Увеличение объектива зависит от кривизны основной фронтальной линзы: чем больше кривизна, тем короче фокусное расстояние и тем больше увеличение. Это необходимо помнить при микроскопировании – чем большее увеличение дает объектив, тем меньше свободное рабочее расстояние и тем ниже следует опускать его над плоскостью препарата.

Все объективы разделяются на сухие и иммерсионные, или погружные. Сухим называется такой объектив, между фронтальной линзой которого и рассматриваемым препаратом находится воздух. При этом ввиду разницы показателя преломления стекла (1,52) и воздуха (1,0) часть световых лучей отклоняется и не попадает в глаз наблюдателя. Объективы сухой системы имеют обычно большое фокусное расстояние и дают малое (x8) или среднее (x40) увеличение.

{mospagebreak}

Рис. 1.4   Схема образования изображения  в световом микроскопе:

А – объект; О – объектив; Е – окуляр;  А' – изображение объекта; А, Х – линия  изображения; Z – действительное изображение

 

Рис. 1.5   Ход лучей в сухой и  иммерсионной системах:

I – V – лучи света

 

Иммерсионными, или погружными, называют такие объективы, между фронтальной линзой которых и препаратом помещается жидкая среда с показателем преломления, близким к показателю преломления стекла.

 

В качестве иммерсионной среды используют обычно кедровое масло. Можно использовать также воду, глицерин, прозрачные масла, монобромнафталин и др. При этом между фронтальной линзой объектива и препаратом устанавливается однородная (гомогенная) среда (стекло препарата – масло – стекло объектива) с одинаковым показателем преломления. Благодаря этому все лучи, не преломляясь и не изменяя направления, попадают в объектив, создавая условия наилучшего освещения препарата (рис. 1.5).

 

Величина (n) показателя преломления равна для воды 1,33, для кедрового масла 1,515, для монобромнафталина 1,6.

 

Окуляр микроскопа состоит из двух линз: глазной (верхней) и собирательной (нижней). Между линзами находится диафрагма. Боковые лучи диафрагма задерживает, близкие к оптической оси пропускает, что усиливает контрастность изображения. Назначение окуляра состоит в увеличении изображения, которое дает объектив. Окуляры имеют собственное увеличение x5, x7, x10, x12, x15 и x20, что указано на оправе. 

 

Общий принцип образования изображения в современных микроскопах показан на рис. 1.4. Объектив дает изображение увеличенное, обратное и действительное. Окуляр увеличивает это изображение и делает его мнимым.

 

 

 

 

29.06.2015