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光學(xué)顯微鏡原理

2025-1-3  閱讀(519)

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光學(xué)顯微鏡的原理很簡單:將光線照射到要觀察的物體上,并使用物鏡放大穿過物體的透射或反射光。

觀察者看到的虛像是物體的光(像)被物鏡放大,光(像)又被目鏡進(jìn)一步放大。光學(xué)顯微鏡的放大倍數(shù)是由物鏡和物鏡決定的。它表示為乘以放大倍數(shù)。放大倍率越高,您就越能放大和觀察較小的物體。

根據(jù)照明方式的不同,顯微鏡大致可分為“透射型"和“反射型"兩種。透射型用于透射光的物體,例如細(xì)胞和細(xì)菌等生物樣品,而反射型用于不透射光的物體,例如金屬和半導(dǎo)體。它們還根據(jù)觀察樣品的方向進(jìn)行分類,有兩種類型:正置型(物鏡放置在樣品上方)和倒置型(物鏡放置在樣品下方)。特別是,倒置型用于在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)的樣品,因?yàn)樾枰獜南旅嬗^察它們。下圖顯示了流行的正置透射型顯微鏡的示意圖。

光學(xué)顯微鏡的光學(xué)放大倍數(shù)由物鏡和目鏡的放大倍數(shù)決定。此外,當(dāng)使用光學(xué)顯微鏡觀察時,不僅放大倍數(shù)重要,分辨率和對比度也是重要因素。

分辨率是指能夠?qū)蓚€不同的點(diǎn)識別為兩個點(diǎn)的最小距離(δ),是能夠識別多少細(xì)節(jié)的指標(biāo)。在顯微鏡的情況下,分辨率由物鏡的數(shù)值孔徑(NA)和光的波長(λ)決定,并由以下公式表示。

δ = kλ/NA(k 為常數(shù))

此外,數(shù)值孔徑 NA 計(jì)算為 n x sin θ,其中 n 是物鏡和介質(zhì)之間的折射率,θ 是進(jìn)入物鏡的光線相對于光軸的最大角度。

接下來,我們來談?wù)剬Ρ取?/span>

生物樣品通常是透明的,因此即使您按原樣觀察樣品,它也可能透明到您可能無法識別其結(jié)構(gòu)。在這種情況下,需要通過用染料對樣品進(jìn)行染色或縮小光線來調(diào)整觀察條件。顏色和光線調(diào)整可增加圖像的對比度,以便更容易觀察物體。

近年來,除了染色和光圈調(diào)整之外,還建立了利用光散射、衍射和熒光的觀察方法,例如相差和微分干涉。還有專門用于這些觀察方法的光學(xué)顯微鏡,在光學(xué)顯微鏡中它們被稱為相差顯微鏡和微分干涉顯微鏡。對細(xì)胞進(jìn)行染色時,細(xì)胞會死亡,但如果使用相差顯微鏡或微分干涉顯微鏡,就可以觀察到活細(xì)胞。



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