Conţinut
- Lentile într-un microscop compus
- Disecția pieselor și funcțiilor microscopului
- Istoria antică a lentilelor la microscop
- Primele microscopuri
- Avansuri în tehnologia microscopului
- Lentile microscopelor de astăzi
Aruncând o privire la microscop vă poate duce într-o lume diferită. Modurile în care microscoapele măresc obiectele la scară mică sunt similare cu modul în care ochelarii și lupa vă pot permite să vedeți mai bine.
Microscoapele compuse, în special, funcționează folosind un aranjament de lentile pentru refractarea luminii pentru a mări celulele și alte exemplare pentru a vă duce într-o lume de dimensiuni mici. Un microscop se numește microscop compus atunci când este format din mai multe seturi de lentile.
Microscoape compuse, cunoscut și sub denumirea de microscopuri optice sau de lumină, lucrează făcând o imagine să pară mult mai mare prin două sisteme de lentile. Primul este lentile oculare sau ocular, pe care îl analizați atunci când utilizați microscopul care se mărește de obicei la un interval între cinci ori 30 de ori. Al doilea este sistem obiectiv de lentile faptul că utilizează mărimi de la patru ori până la 100 de ori, iar microscopele compuse au de obicei trei, patru sau cinci dintre acestea.
Lentile într-un microscop compus
Sistemul obiectiv utilizează o distanță focală mică, distanța dintre obiectiv și exemplarul sau obiectul examinat. Imaginea reală a specimenului este proiectată prin lentila obiectivă pentru a crea o imagine intermediară din incidentul luminos de pe obiectiv care este proiectat pe planul imaginii conjugate obiective sau planul principal al imaginii.
Modificarea măririi obiectivului schimbare modifică modul în care această imagine este amplificată în această proiecție. lungimea tubului optic se referă la distanța de la planul focal din spate al obiectivului la planul primar al imaginii din corpul microscopului. Planul principal al imaginii este de obicei fie în interiorul corpului microscopului în sine, fie în ocular.
Imaginea reală este apoi proiectată pe ochiul persoanei cu ajutorul microscopului. Obiectivul ocular face acest lucru ca o lentilă simplă. Acest sistem de la obiectiv la ocular arată modul în care cele două sisteme de lentile funcționează unul după altul.
Sistemul de lentile compuse permite oamenilor de știință și alți cercetători să creeze și să studieze imagini la o mărire mult mai mare pe care altfel ar putea să o realizeze doar cu un singur microscop. Dacă ar fi să încerci să folosești un microscop cu un singur obiectiv pentru a obține aceste măriri, ar trebui să așezi obiectivul foarte aproape de ochi sau să folosești un obiectiv foarte larg.
Disecția pieselor și funcțiilor microscopului
Disecția părților și funcțiilor microscopului vă poate arăta cum lucrează toate împreună atunci când studiați probele. Puteți împărți aproximativ secțiuni ale microscopului în cap sau corp, bază și braț cu capul în partea de sus, baza în partea de jos și brațul între ele.
Capul are un ocular și un tub ocular care ține ocularul la locul său. Ocularul poate fi monocular sau binocular, acesta din urmă putând folosi un inel de reglare a dioptriei pentru a face imaginea mai consistentă.
Brațul microscopului conține obiectivele pe care le puteți alege și plasa pentru diferite niveluri de mărire. Majoritatea microscopelor folosesc lentile 4x, 10x, 40x și 100x care funcționează ca butoane coaxiale care controlează de câte ori obiectivul mărește imaginea. Aceasta înseamnă că sunt construite pe aceeași axă cu butonul folosit pentru focalizare fină, așa cum ar însemna cuvântul „coaxial”. Obiectivul obiectiv în funcția microscopului
În partea de jos se află baza care susține scena și sursa de lumină care se proiectează printr-o diafragmă și lasă imaginea să se proiecteze prin restul microscopului. Mărirea mai mare utilizează de obicei trepte mecanice care vă permit să utilizați două butoane diferite pentru a vă deplasa atât la stânga, cât și la dreapta și înainte și înapoi.
Oprirea raftului vă permite să controlați distanța dintre obiectivul obiectiv și tobogan pentru o privire și mai atentă asupra specimenului.
Reglarea luminii care vine de la bază este importantă. Condensatoarele primesc lumina primită și o concentrează pe epruvetă. Diafragma vă permite să alegeți câtă lumină atinge specimenul. Lentilele de la un microscop compus folosesc această lumină pentru a crea imaginea pentru utilizator. Unele microscoape folosesc oglinzi pentru a reflecta lumina pe specimen în loc de o sursă de lumină.
Istoria antică a lentilelor la microscop
Oamenii au studiat modul în care sticla se îndoaie lumina timp de secole. Matematicianul roman Claudius Ptolemeu a folosit matematica pentru a explica unghiul precis de refracție despre modul în care imaginea unui băț refractat atunci când este introdusă în apă. El ar folosi acest lucru pentru a determina constantă de refracție sau indice de refracție pentru apă.
Puteți utiliza indicele de refracție pentru a determina cât de mult se schimbă viteza luminii atunci când este trecută într-un alt mediu. Pentru un anumit mediu, utilizați ecuația pentru indicele de refracție n = c / v pentru indicele de refracție n, viteza luminii în vid c (3,8 x 108 m / s) și viteza luminii în mediu v.
Ecuațiile arată modul în care lumina încetinește atunci când intră în medii precum sticlă, apă, gheață sau orice alt mediu, indiferent dacă este solid, lichid sau gaz. Lucrările Ptolemys s-ar dovedi esențiale pentru microscopie, precum și pentru optică și alte domenii ale fizicii.
De asemenea, puteți utiliza legea Snells pentru a măsura unghiul la care un fascicul de lumină se refractă atunci când intră într-un mediu, la fel cum a dedus Ptolemeu. Legea vicleanelor este n1/ n2 = sinθ2/ sinθ1 pentru θ1 ca unghiul dintre linia fasciculului de lumină și linia marginii mediului înainte ca lumina să intre în mediu și θ2 pe măsură ce unghiul după lumină a intrat. n1 și _n2__ _are indicii de refracție pentru lumina medie a fost anterior în și lumina medie intră.
Pe măsură ce s-au făcut mai multe cercetări, savanții au început să profite de proprietățile sticlei în jurul secolului I d.Hr. În acea perioadă, romanii inventaseră sticla și începuseră să o testeze pentru utilizările sale pentru a mări ceea ce se poate vedea prin ea.
Au început să experimenteze cu diferite forme și dimensiuni de ochelari pentru a-și da seama de cea mai bună modalitate de a mări ceva, privind prin el, inclusiv cum ar putea direcționa razele solare către obiecte luminoase pe foc. Ei au numit aceste lentile „lupe” sau „ars ochelari”.
Primele microscopuri
Aproape de sfârșitul secolului al XIII-lea, oamenii au început să creeze ochelari folosind lentile. În 1590, doi bărbați olandezi, Zaccharias Janssen și tatăl său Hans, au efectuat experimente folosind lentilele. Au descoperit că așezarea lentilelor una peste alta într-un tub ar putea mări o imagine la o mărire mult mai mare decât o singură lentilă ar putea obține, iar Zaccharias a inventat în scurt timp microscopul. Această similitudine cu sistemul obiectiv al microscopelor arată cât de departe se duce ideea de a folosi lentile ca sistem.
Microscopul Janssen a folosit un trepied din aramă lung de aproximativ doi metri și jumătate. Janssen a modelat tubul principal de alamă pe care microscopul l-a folosit la aproximativ un centimetru sau jumătate de inch în rază. Tubul de aramă avea discuri la bază, precum și la fiecare capăt.
Alte concepții ale microscopului au început să apară de către oamenii de știință și ingineri.Unii dintre ei au folosit un sistem dintr-un tub mare care adăpostea alte două tuburi care au alunecat în ele. Aceste tuburi handmade ar mări obiectele și ar servi drept bază pentru proiectarea microscopelor moderne.
Cu toate acestea, aceste microscoape nu au fost utilizate pentru oamenii de știință. Aceștia vor mări imaginile de aproximativ nouă ori, lăsând imaginile pe care le-au creat greu de văzut. Ani mai târziu, până în 1609, astronomul Galilei Galilei studiază fizica luminii și cum ar interacționa cu materia în moduri care se vor dovedi benefice pentru microscop și telescop. El a adăugat, de asemenea, un dispozitiv pentru focalizarea imaginii la propriul microscop.
Omul de știință olandez Antonie Philips van Leeuwenhoek a folosit un microscop cu o singură lentilă în 1676, când va folosi sfere mici de sticlă pentru a deveni primul om care a observat direct bacteriile, devenind cunoscut drept „părintele microbiologiei”.
Când a privit o picătură de apă prin lentila sferei, a văzut bacteriile care pluteau în jurul apei. El ar continua să facă descoperiri în anatomia plantelor, să descopere celulele sanguine și să facă sute de microscopuri cu noi modalități de mărire. Un astfel de microscop a fost capabil să folosească mărirea de 275 ori folosind o singură lentilă cu un sistem de lupă dublu-convex.
Avansuri în tehnologia microscopului
Secolele următoare au adus mai multe îmbunătățiri la tehnologia microscopului. Secolele al XVIII-lea și al XIX-lea au văzut perfecționări la proiectarea microscopului pentru a optimiza eficiența și eficacitatea, cum ar fi făcând microscopele în sine mai stabile și mai mici. Diferite sisteme de lentile și puterea lentilelor în sine au abordat problemele de neclaritate sau lipsa de claritate a imaginilor produse de microscopuri.
Progresele în optica științei au adus o mai bună înțelegere a modului în care imaginile sunt reflectate pe diferite planuri pe care lentilele le-ar putea crea. Acest lucru permite creatorilor de microscoape să creeze imagini mai precise în timpul acestor progrese.
În anii 1890, studentul absolvent german german August Köhler și-a publicat lucrarea privind iluminarea Köhler care ar distribui lumina pentru a reduce strălucirea optică, focalizarea luminii pe microscop și utilizarea metodelor mai precise de control a luminii în general. Aceste tehnologii s-au bazat pe indicele de refracție, dimensiunea contrastului diafragmei dintre specimen și lumina microscopului, alături de un control mai mare a componentelor, cum ar fi diafragma și ocularul.
Lentile microscopelor de astăzi
Obiectivele de astăzi variază de la cele care se concentrează pe culori specifice, până la lentile care se aplică anumitor indici de refracție. Sistemele obiective ale obiectivului folosesc aceste lentile pentru a corecta aberațiile cromatice, disparitățile de culoare atunci când diferite culori de lumină diferă ușor în unghiul în care se refrag. Aceasta se datorează diferențelor de lungime de undă a diferitelor culori de lumină. Vă puteți da seama care lentilă este potrivită pentru ceea ce doriți să studiați.
Lentilele acromatice sunt utilizate pentru a face indici de refracție a două lungimi de undă diferite ale luminii. În general au un preț accesibil și, ca atare, sunt utilizate pe scară largă. Lentile semi-apocromaticesau lentilele fluorite, schimbă indicii de refracție a celor trei lungimi de undă ale luminii pentru a le face la fel. Acestea sunt utilizate în studiul fluorescenței.
Lentile apocromatice, pe de altă parte, utilizați o diafragmă mare pentru a lăsa lumina și a obține o rezoluție mai mare. Sunt folosite pentru observații detaliate, dar de obicei sunt mai scumpe. Lentilele plan abordează efectul aberației curburii de câmp, pierderea focalizării atunci când o lentilă curbă creează focalizarea cea mai ascuțită a unei imagini departe de planul destinată proiectării imaginii.
Lentilele de imersie cresc dimensiunea diafragmei folosind un lichid care umple spațiul dintre lentila obiectivă și specimen, ceea ce crește și rezoluția imaginii.
Odată cu progresele tehnologiei lentilelor și microscopelor, oamenii de știință și alți cercetători determină cauzele precise ale bolii și funcțiile celulare specifice care au guvernat procesele biologice. Microbiologia a arătat o lume întreagă de organisme dincolo de ochiul liber, care ar duce la mai mult teoretizarea și testarea a ceea ce însemna să fie un organism și cum a fost natura vieții.