Katere so glavne uporabe optičnih mikroskopov
Optični mikroskop je staro in mlado znanstveno orodje. Od svojega rojstva ima tristoletno zgodovino. Optični mikroskopi se pogosto uporabljajo, na primer v biologiji, kemiji, fiziki, astronomiji itd. V nekaterih znanstvenoraziskovalnih delih je vse neločljivo povezano z mikroskopom.
Trenutno je skoraj postal podoba znanosti in tehnologije. Dovolj je, da vidite njegovo pogosto pojavljanje v medijskih poročilih o znanosti in tehnologiji, da vidite, da je to res.
V biologiji je laboratorij neločljivo povezan s tem eksperimentalnim instrumentom, ki lahko učencem pomaga preučevati neznani svet; razumeti svet.
Bolnišnice so največja mesta uporabe mikroskopov. Uporabljajo se predvsem za preučevanje sprememb v telesnih tekočinah bolnikov, bakterij, ki vdrejo v človeško telo, sprememb v celični strukturi itd., zdravnikom pa nudijo referenčne in verifikacijske metode za oblikovanje načrtov zdravljenja. V mikrokirurgiji je mikroskop edino zdravnikovo orodje; v kmetijstvu, vzreji, zatiranju škodljivcev in drugih delih ne gre brez pomoči mikroskopa; v industrijski proizvodnji so možne obdelava, pregled in prilagajanje montaže finih delov ter študij lastnosti materiala. Kraj, kjer lahko pokažejo svoje talente; kriminalistični preiskovalci se pogosto zanašajo na mikroskope za analizo različnih mikroskopskih kaznivih dejanj, saj so to pomembno sredstvo za določitev pravega krivca; oddelki za varstvo okolja uporabljajo tudi mikroskope za odkrivanje različnih trdnih onesnaževal; geološki in rudarski inženirji ter kulturne relikvije in arheologi uporabljajo mikroskope. Naslednje, ki jih najde mikroskop, se lahko uporabijo za presojo globokih podzemnih rudnikov ali sklepanje o resnični podobi zaprašene zgodovine; tudi vsakodnevno življenje ljudi je neločljivo povezano z mikroskopom, na primer kozmetična in frizerska industrija, ki lahko uporabljata mikroskop za zaznavanje kože, las itd. Dobite najboljše rezultate. Vidi se, kako tesno je mikroskop povezan s proizvodnjo in življenjem ljudi.
Glede na različne namene uporabe lahko mikroskope grobo razvrstimo in obstajajo štiri skupne kategorije: biološki mikroskopi, metalografski mikroskopi, stereo mikroskopi in polarizacijski mikroskopi. Kot že ime pove, se biološki mikroskopi uporabljajo predvsem v biomedicini, objekti opazovanja pa so večinoma prozorna ali prosojna mikroskopska telesa; metalografski mikroskopi se uporabljajo predvsem za opazovanje površine neprozornih predmetov, kot so metalografska struktura in površinske napake materialov; Ko je predmet povečan in upodobljen, sta tudi orientacija predmeta in slike glede na človeško oko konsistentna in ima občutek globine, ki je v skladu z običajnimi vizualnimi navadami ljudi; mikroskop s polarizirano svetlobo uporablja značilnosti prenosa ali odboja različnih materialov v polarizirano svetlobo za razlikovanje različnih mikro predmetov Komponenta. Poleg tega je mogoče razdeliti tudi nekatere posebne vrste, kot je invertni biološki mikroskop ali kulturni mikroskop, ki je biološki mikroskop, ki se uporablja predvsem za opazovanje kulture skozi dno posode za kulturo; fluorescenčni mikroskop uporablja določene snovi za absorpcijo specifične svetlobe s krajšo valovno dolžino in značilnosti oddajanja specifične svetlobe z daljšo valovno dolžino, da ugotovi obstoj teh snovi in določi njihovo vsebnost; primerjalni mikroskopi lahko tvorijo vzporedne ali prekrivajoče slike dveh predmetov v istem vidnem polju, tako da primerjajo podobnosti in razlike obeh predmetov.
Tradicionalni optični mikroskopi so v glavnem sestavljeni iz optičnih sistemov in mehanskih struktur, ki jih podpirajo. Optični sistemi vključujejo leče objektivov, okularje in kondenzorje, ki so zapletena povečevalna stekla, izdelana iz različnih optičnih stekel. Leča objektiva poveča vzorec, njena povečava M pa je določena z naslednjo formulo: M predmet =Δ∕f'object , kjer je f'objekt goriščna razdalja leče objektiva, Δ pa lahko razumemo kot razdalja med lečo objektiva in okularjem. Okular ponovno poveča sliko, ki jo oblikuje leča objektiva, in oblikuje virtualno sliko na 250 mm pred očmi ljudi za opazovanje. To je najudobnejši položaj za opazovanje za večino ljudi. Povečava okularja je M oko=250/f' oko, f' oko je goriščna razdalja okularja. Skupna povečava mikroskopa je produkt leče objektiva in okularja, to je M=Object*Meye=Δ*250∕f'eye*f;object. Vidimo lahko, da bo zmanjšanje goriščne razdalje leče objektiva in okularja povečalo skupno povečavo, ki je ključna za opazovanje mikroorganizmov, kot so bakterije z mikroskopom, in je tudi razlika med njim in navadnimi povečevalnimi stekli.
Torej, ali si je mogoče neskončno zmanjšati mrežo f' objekta f', da bi povečali povečavo, tako da lahko vidimo bolj subtilne predmete? Odgovor je ne! To je zato, ker je svetloba, ki se uporablja za slikanje, v bistvu elektromagnetno valovanje, zato bo med postopkom širjenja neizogibno prišlo do difrakcije in motenj, tako kot se valovanje na vodni površini, ki ga vidimo v vsakdanjem življenju, lahko obrne, ko naletimo na ovire in ko dva stolpca če se vodni valovi srečajo, se lahko okrepijo. ali oslabljena. Ko svetlobni val, ki ga oddaja točkasta točka oddajajoče svetlobe, vstopi v lečo objektiva, okvir leče objektiva ovira širjenje svetlobe, kar povzroči uklon in motnje. Obstaja serija halojev s šibko in postopoma slabečo intenzivnostjo. Osrednjo svetlo točko imenujemo Airyjev disk. Ko sta dve točki oddajanja svetlobe blizu določene razdalje, se bosta svetlobni točki prekrivali, dokler ju ni mogoče potrditi kot dve svetlobni točki. Rayleigh je predlagal merilo, ki je, da ko je razdalja med središčema dveh svetlobnih lis enaka polmeru Airyjevega diska, se svetlobni pegi lahko razlikujeta. Po izračunu je razdalja med obema točkama oddajanja svetlobe v tem trenutku e=0.61 ∕n.sinA=0.61 In ∕ NA je v formuli in valovna dolžina svetlobe val, valovna dolžina svetlobnega vala, ki ga lahko sprejme človeško oko, je približno 0.4-0.7um, n je lomni količnik medija, kjer se nahaja točka oddajanja svetlobe, kot npr. zrak, n≈1, v vodi, n≈1,33, in A je polovica odprtinskega kota svetlobne točke na okvir leče objektiva, NA pa se imenuje numerična apertura leče objektiva. Iz zgornje formule je razvidno, da je razdalja med obema točkama, ki ju lahko loči leča objektiva, omejena z valovno dolžino svetlobe in numerično odprtino. Ker je valovna dolžina najostrejšega človeškega očesa približno 0.5um, kot A ne more preseči 90 stopinj, sinA pa je vedno manjši od 1. Največji lomni količnik za razpoložljivi medij, ki prepušča svetlobo je približno 1,5, tako da je vrednost e vedno večja od 0.2um, kar je najmanjša mejna razdalja, ki jo lahko razloči optični mikroskop. Če želite s povečavo mikroskopa povečati razdaljo točke predmeta e, ki jo lahko loči leča objektiva z določeno vrednostjo NA, ki je dovolj velika, da jo človeško oko razloči, Me Večje ali enako 0,15 mm, kjer je {{30}}.15mm eksperimentalno pridobljeno človeško oko. Najmanjša razdalja med dvema mikroobjektoma, postavljenima 250 mm pred očmi, ki ju je mogoče razlikovati, tako da je M Večji ali enak (0,15∕0,61 in) NA≈500N.A, da opazovanje ne bo preveč naporno, je dovolj podvojiti M, to je 500N. A Manjše ali enako M Manjše ali enako 1000N.A je razumno izbirno območje za skupno povečavo mikroskopa. Ne glede na to, kako velika je skupna povečava, je nesmiselna, saj je numerična zaslonka leče objektiva omejila najmanjšo ločljivo razdaljo. Majhni predmeti so podrobno opisani.
Kontrast slike je še eno ključno vprašanje pri optičnih mikroskopih. Tako imenovani kontrast je črno-beli kontrast ali barvna razlika med sosednjimi deli na površini slike. Človeško oko težko oceni razliko v svetlosti pod 0.02. nekoliko bolj občutljiva. Nekateri predmeti opazovanja z mikroskopom, kot so biološki vzorci, imajo zelo majhno razliko v svetlosti med podrobnostmi. Poleg tega konstrukcijske in proizvodne napake optičnega sistema mikroskopa dodatno zmanjšajo slikovni kontrast in otežijo razlikovanje. V tem trenutku ni mogoče jasno videti podrobnosti predmeta, ne zato, ker je skupna povečava premajhna. , ni zato, ker je numerična zaslonka leče objektiva premajhna, temveč zato, ker je kontrast površine slike premajhen.
Skozi leta so ljudje trdo delali, da bi izboljšali ločljivost in slikovni kontrast mikroskopov. Z nenehnim napredkom računalniške tehnologije in orodij se nenehno izboljšujejo tudi teorija in metode optičnega načrtovanja. Nenehno izboljševanje metod zaznavanja in inovacije metod opazovanja so kakovost slike optičnih mikroskopov približale popolni stopnji meje uklona. Lahko se prilagodi raziskavam vseh vrst osebkov. Čeprav so se povečevalni in slikovni instrumenti, kot sta elektronski mikroskop in ultrazvočni mikroskop, pojavljali zaporedno v zadnjih letih, imajo v nekaterih pogledih ugodne zmogljivosti, vendar še vedno ne morejo biti poceni, priročni in intuitivni, še posebej primerni za raziskovanje živih organizmov. Konkurenčni svetlobni mikroskopi, ki še vedno trdno držijo svoje. Po drugi strani pa se starodavni optični mikroskop v kombinaciji z laserjem, računalnikom, tehnologijo novih materialov in informacijsko tehnologijo pomlajuje in kaže močno vitalnost. Digitalni mikroskop, laserski konfokalni vrstični mikroskop, vrstični mikroskop bližnjega polja, dvofotonski mikroskop in instrumenti z različnimi novimi funkcijami ali prilagodljivi različnim novim okoljskim razmeram se pojavljajo v neskončnem toku, kar še dodatno širi področje uporabe optičnih mikroskopov, na primer. Kako vznemirljive so mikroskopske slike kamnitih formacij, naložene z marsovskega roverja! Povsem lahko verjamemo, da bo optični mikroskop koristil človeštvu z novim odnosom.
