Основные технические характеристики микроскопа

 

Микроскоп представляет оптическую систему, состоящую из 2-х ступеней увеличения: первая – основная, обеспечивается объективом, вторая – дополнительная, обеспечивается окуляром. Увеличение, которое дает микроскоп, определяется произведением увеличения объектива на увеличение окуляра.

Главной характеристикой микроскопа как оптической системы является его разрешающая способность. Она зависит от длины волны используемого света и числовой апертуры оптической системы микроскопа.

Разрешающая способность связана обратной связью с пределом разрешения - d - минимальным расстоянием между двумя точками, при котором еще можно различить каждую из них отдельно:

d = λ: (Аоб + А конд), (1)

 

где λ - длина волны используемого света, нм,

А об - числовая апертура объектива,

А конд - числовая апертура конденсора.

 

Таким образом, увеличение разрешающей способности микроскопа

достигается двумя путями:

- уменьшением длины волны света, которым освещается препарат,

- увеличением апертуры конденсора и объектива.

Числовая апертура А является мерой количества света, попадающего в линзу:

 

А = n sin u, (2)

где n - показатель преломления среды, граничащей с линзой,

u – отверстный угол - угол между оптической осью линзы и наиболее отклоняющимся лучом, попадающим в линзу (рисунок 3).

 

Uo Объектив

Конденсор U

Объект

 

 

Рисунок 3 – Отверстные углы конденсора (U) и объектива (U_o)

 

Числовая апертура любой линзы, граничащей с воздухом, не может быть больше единицы, так как показатель преломления воздуха n _возд =1, а угол u не может быть больше 90⁰. Увеличить апертуру линзы можно, увеличив показатель преломления среды или угол падения лучей света. Первого достигают, используя иммерсионные объективы, а также помещая иммерсионное масло между верхней линзой конденсора и нижней поверхностью предметного стекла (апертура "сухого" конденсора не более 0,95, апертура иммергированного конденсора повышается до 1,2). Числовая апертура объектива указана на его оправе.

Наилучшую четкость изображения получают, когда апертура конденсора соответствует апертуре объектива. Этого можно добиться, регулируя угол падения лучей от конденсора (sin u) с помощью ирисовой (апертурной) диафрагмы конденсора. При работе с иммерсионным объективом диафрагма должна быть полностью открыта, при работе с сухими объективами - прикрыта соответствующим образом (рисунок 4).

Обычно в световых микроскопах используются источники освещения видимой области спектра (λ = 400-700 нм), поэтому предел разрешения микроскопа в этом случае будет не выше 200-350 нм (0,2-0.35 мкм). При использовании ультрафиолетового света (λ =200-280 нм) разрешающая способность увеличивается до 100-140 нм.

 

Рисунок 4 – Соотношение между увеличением объектива и степенью раскрытия диафрагмы конденсора

 

Таким образом, все, что может дать световой микроскоп как вспомогательный прибор к человеческому глазу - это повысить разрешающую способность глаза примерно в 1000 раз, поскольку невооруженный глаз человека имеет предел разрешения около 100 мкм. При использовании видимой области спектра величина 0,2-0,3 мкм является конечным пределом разрешения светового микроскопа.

 

Правила микроскопирования

 

1. Конденсор поднять вверх до упора так, чтобы верхняя линза конденсора находилась на уровне предметного столика. Проверить положение откидной оправы светофильтра. Для смягчения освещенности поля зрения в оправу можно поместить матовое стекло или синий светофильтр.

2. Поместить препарат на предметный столик и укрепить его клеммами.

3. Микроскопирование начать с обзорного просмотра препарата при малом увеличении. Объектив 8х установить на оптической оси, вращая револьвер до щелчка, и опустить с помощью макрометрического винта на расстояние около 0,5 см от препарата. Привести в соответствие апертуру конденсора с апертурой используемого объектива, регулируя световой поток диафрагмой конденсора (рисунок 4).

4. Глядя в окуляр и медленно вращая макрометрический винт на себя, сфокусировать изображение препарата. Медленно передвигая препарат на предметном столике, найти подходящее для микроскопирования поле зрения - участок препарата, на котором микроорганизмы находятся в достаточном для просмотра количестве и располагаются равномерно в один слой.

5. Аналогично провести работу с объективом 40х. Объектив установить на оптической оси с помощью револьвера и опустить его почти до соприкосновения с препаратом (рисунок 4). Глядя в окуляр, медленно поднять тубус макрометрическим винтом до появления отчетливого изображения препарата.

6. Поднять тубус макрометрическим винтом, и на оптической оси установить объектив 90х. Полностью открыть диафрагму конденсора. На выбранный участок препарата нанести каплю иммерсионного масла. При визуальном наблюдении сбоку опустить тубус поворотом макрометрического винта до соприкосновения фронтальной линзы объектива с каплей масла и слегка раздавить ее. Необходимо следить за тем, чтобы не испортить линзу объектива и не раздавить предметное стекло! Глядя в окуляр, очень медленно поднять тубус макрометрическим винтом до появления контуров изображения. Точную фокусировку произвести микрометрическим винтом. Микрометрическим винтом пользуются только для тонкой окончательной фокусировки препарата, вращая его не более, чем на один полный оборот!

7. Зарисовать микроскопическую картину.

8. По окончании микроскопирования поднять тубус вращением макрометрического винта и убрать препарат с предметного столика. Запрещается вытаскивать препарат из-под опущенного объектива!

9. С фронтальной линзы иммерсионного объектива осторожно стереть масло сначала сухой хлопчатобумажной салфеткой, а затем салфеткой, слегка смоченной жидкостью, предназначенной для удаления масла. Оставленное на объективе масло портит оптику микроскопа!

10. С препарата иммерсионное масло стереть фильтровальной бумагой.

 

 

4 Оформление результатов работы

 

1. Ознакомиться с устройством светопольного микроскопа.

2. Записать правила микроскопирования в рабочий журнал.

3. Просмотреть демонстрационные фиксированные препараты микроорганизмов, последовательно используя объективы 8х, 40х, 90х. Сделать зарисовки препаратов в рабочем журнале.

 

5 Контрольные вопросы

 

1. Что входит в состав механической части микроскопа?

2. Каково назначение элементов, входящих в состав оптической части микроскопа?

3. Какой тип объективов дает наилучшее качество изображения?

4. Чем отличаются иммерсионные объективы от сухих?

5. Какие характеристики объективов и окуляров указаны на их оправах?

6. Что означает понятие "разрешающая способность" микроскопа? Как можно ее увеличить?

7. Определите числовую апертуру объективов 8х, 40х, 90х, пользуясь рисунком 3.

8. Каковы правила микроскопирования препаратов с иммерсионным объективом?

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2.