Indhold
- Linser i et sammensat mikroskop
- Dissektion af mikroskopdele og -funktioner
- Ancient History of Microscope Lenses
- De første mikroskoper
- Fremskridt inden for mikroskopteknologi
- Linser af mikroskoper i dag
At tage et kig i et mikroskop kan føre dig til en anden verden. Måderne, hvor mikroskoper zoomer ind på objekter i lille skala, svarer til, hvordan briller og forstørrelsesglass kan give dig mulighed for at se bedre.
Blandede mikroskoper arbejder især ved hjælp af et arrangement af linser til refraktion af lys for at zoome ind på celler og andre prøver for at tage dig ind i en mikrostor verden. Et mikroskop kaldes et sammensat mikroskop, når det består af mere end et sæt linser.
Sammensatte mikroskoper, også kendt som optiske eller lysmikroskoper, fungerer ved at få et billede til at se meget større ud gennem to linsesystemer. Den første er okulær eller okularlinse, som du ser på, når du bruger mikroskopet, der typisk forstørres i et interval mellem fem gange og 30 gange. Den anden er objektivt linsesystem der zoomer ind ved hjælp af størrelser fra fire gange op til 100 gange, og sammensatte mikroskoper har normalt tre, fire eller fem af disse.
Linser i et sammensat mikroskop
Det objektive linsesystem bruger en lille fokalafstand, afstanden mellem linsen og prøven eller objektet, der undersøges. Det rigtige billede af prøven projiceres gennem objektivlinsen for at skabe et mellembillede fra lysforekomsten på linsen, der projiceres på objektivt konjugeret billedplan eller det primære billedplan.
Ændring af objektiv linseforstørrelse ændrer, hvordan dette billede skaleres op i denne projektion. Det optisk rørlængde henviser til afstanden fra objektets bagerste fokalplan til det primære billedplan i mikroskoplegemet. Det primære billedplan er normalt enten i mikroskoplegemet eller i okularet.
Det rigtige billede projiceres derefter på øjet af den person, der bruger mikroskopet. Den okulære linse gør dette som en enkel forstørrelseslinse. Dette system fra objektivt til okulært viser, hvordan de to linsesystemer fungerer efter hinanden.
Det sammensatte linse-system lader forskere og andre forskere skabe og studere billeder i en meget højere forstørrelse, som de ellers kun kunne opnå med et mikroskop. Hvis du skulle prøve at bruge et mikroskop med en enkelt linse for at opnå disse forstørrelser, skulle du placere objektivet meget tæt på dit øje eller bruge en meget bred linse.
Dissektion af mikroskopdele og -funktioner
At dissekere mikroskopdele og -funktioner kan vise dig, hvordan de alle fungerer sammen, når du studerer prøver. Du kan groft dele dele af mikroskopet i hovedet eller kroppen, basen og armen med hovedet øverst, basen i bunden og armen imellem.
Hovedet har et okular- og okularrør, der holder okularet på plads. Okularet kan være enten monokulært eller binokulært, hvoraf sidstnævnte kan bruge en diopterjusteringsring for at gøre billedet mere konsistent.
Mikroskopets arm indeholder de mål, du kan vælge og placere for forskellige forstørrelsesniveauer. De fleste mikroskoper bruger linser 4x, 10x, 40x og 100x, der fungerer som koaksiale drejeknapper, der styrer, hvor mange gange objektivet forstørrer billedet. Dette betyder, at de er bygget på den samme akse som den knap, der bruges til fint fokus, som ordet "koaksial" ville antyde. Den objektive linse i mikroskopfunktion
Nederst er basen, der understøtter scenen og lyskilden, der projicerer gennem en blænde og lader billedet projicere gennem resten af mikroskopet. Højere forstørrelser bruger normalt mekaniske trin, der lader dig bruge to forskellige drejeknapper til at bevæge både venstre og højre og frem og tilbage.
Rackstop giver dig mulighed for at kontrollere afstanden mellem objektivlinsen og objektglasset for at se endnu nærmere på prøven.
Det er vigtigt at justere lyset fra basen. Kondensatorer modtager det indgående lys og fokuserer det på prøven. Membranen giver dig mulighed for at vælge, hvor meget lys der når prøven. Linserne i et sammensat mikroskop bruger dette lys til at skabe billedet til brugeren. Nogle mikroskoper bruger spejle til at reflektere lys tilbage på prøven i stedet for en lyskilde.
Ancient History of Microscope Lenses
Mennesker har undersøgt, hvordan glas bøjer lys i århundreder. Den antikke romerske matematiker Claudius Ptolemy brugte matematik til at forklare den nøjagtige brydningsvinkel om, hvordan billedet af en pind brydedes, når det blev placeret i vand. Han ville bruge dette til at bestemme brydningskonstant eller brydningsindeks for vand.
Du kan bruge brydningsindekset til at bestemme, hvor meget lysets hastighed ændres, når den føres til et andet medium. For et bestemt medium skal du bruge ligningen til brydningsindeks n = c / v for brydningsindeks n, lyshastighed i vakuum c (3,8 x 108 m / s) og lysets hastighed i mediet v.
Ligningerne viser, hvordan lys bremses, når det kommer ind i medier som glas, vand, is eller ethvert andet medium, uanset om det er faststof, væske eller gas. Ptolemys arbejde ville vise sig at være essentielt for mikroskopi såvel som optik og andre fysiske områder.
Du kan også bruge Snells-loven til at måle den vinkel, hvormed en lysstråle bryder, når den kommer ind i et medium, omtrent på samme måde som Ptolemeus udledte. Snells lov er n1/ n2 = sinθ2/ SinØ-1 til θ1 som vinklen mellem linjen i lysstrålen og linjen i kanten af mediet, før lyset kommer ind i mediet og θ2 som vinklen efter lyset er gået ind. n1 og _n2__ _ er brydningsindekserne for medium lys tidligere i, og medium lys kommer ind.
Efterhånden som der blev foretaget mere forskning, begyndte lærde at drage fordel af egenskaberne ved glas omkring det første århundrede e.Kr. På det tidspunkt havde romerne opfundet glas og begyndt at teste det til dets anvendelser til at forstørre det, der kan ses gennem det.
De begyndte at eksperimentere med forskellige former og størrelser af briller for at finde ud af den bedste måde at forstørre noget ved at kigge igennem det, herunder hvordan det kunne lede solstrålene mod lyse genstande i brand. De kaldte disse linser "forstørrelsesglas" eller "brændende briller."
De første mikroskoper
I slutningen af 1200-tallet begyndte folk at skabe briller ved hjælp af linser. I 1590 udførte to hollandske mænd, Zaccharias Janssen og hans far Hans, eksperimenter ved hjælp af linserne. De opdagede, at placering af linser oven på den anden i et rør kunne forstørre et billede i meget større forstørrelse, end en enkelt linse kunne opnå, og Zaccharias opfandt snart mikroskopet. Denne lighed med det objektive linsesystem i mikroskoper viser, hvor langt tilbage ideen om at bruge linser som et system går.
Janssen-mikroskopet brugte et messingstativ, der var ca. to og en halv meter langt. Janssen skabte det primære messingrør, som mikroskopet brugte på omkring en tomme eller en halv tomme i radius. Messingrøret havde skiver i basen såvel som i hver ende.
Andre mikroskopdesign begyndte at opstå af forskere og ingeniører.Nogle af dem brugte et system af et stort rør, der indeholdt to andre rør, der gled ind i dem. Disse håndlavede rør ville forstørre genstande og tjene som grundlag for design af moderne mikroskoper.
Disse mikroskoper var dog endnu ikke brugbare for forskere. De ville forstørre billeder cirka ni gange, mens de forlader de billeder, de oprettede, vanskelige at se. År senere, i 1609, studerede astronom Galileo Galilei lysets fysik, og hvordan det ville interagere med stof på måder, der kunne vise sig at være gavnlige for mikroskopet og teleskopet. Han tilføjede også en enhed til at fokusere billedet til sit eget mikroskop.
Den hollandske videnskabsmand Antonie Philips van Leeuwenhoek brugte et enkeltobjektivmikroskop i 1676, da han ville bruge små glaskugler til at blive det første menneske, der direkte observerede bakterier, og blev kendt som "faren til mikrobiologi."
Da han så på en dråbe vand gennem linsen på sfæren, så han bakterierne svæve rundt i vandet. Han fortsatte med at finde opdagelser i anatomi af planter, opdagede blodlegemer og lavede hundreder af mikroskoper med nye måder at forstørre på. Et sådant mikroskop var i stand til at bruge forstørrelse 275 gange ved hjælp af en enkelt linse med et dobbelt-konvekst forstørrelsessystem.
Fremskridt inden for mikroskopteknologi
De kommende århundreder bragte flere forbedringer til mikroskopteknologi. I det 18. og 19. århundrede blev der forbedret mikroskopdesign for at optimere effektiviteten og effektiviteten, såsom at gøre selve mikroskoperne mere stabile og mindre. Forskellige linsesystemer og selve linsens magt adresserede spørgsmålene om slørhed eller mangel på klarhed i billeder, som mikroskoper producerede.
Fremskridtene inden for videnskabens optik bragte en større forståelse af, hvordan billeder reflekteres på forskellige planer, som linser kunne skabe. Dette lader skaberne af mikroskoper skabe mere præcise billeder under disse fremskridt.
I 1890'erne offentliggjorde den daværende tyske kandidatstuderende August Köhler sit arbejde med Köhler-belysning, der ville distribuere lys for at reducere optisk blænding, fokusere lys på mikroskopets emne og bruge mere præcise metoder til at kontrollere lyset generelt. Disse teknologier var afhængige af brydningsindekset, størrelsen på blænderkontrasten mellem prøven og lyset fra mikroskopet sammen med mere kontrol over komponenterne, såsom membranen og okularet.
Linser af mikroskoper i dag
Linser i dag varierer fra dem, der fokuserer på specifikke farver til linser, der gælder for visse brydningsindeks. Objektive linsesystemer bruger disse linser til at korrigere for kromatisk afvigelse, farveforskelle, når forskellige farver af lys adskiller sig lidt i den vinkel, hvorpå de brydes. Dette sker på grund af forskellene i bølgelængde for forskellige lysfarver. Du kan finde ud af, hvilket objektiv der passer til det, du vil studere.
Achromatiske linser bruges til at gøre brydningsindekser for to forskellige bølgelængder af det samme. De prissættes generelt til en overkommelig pris og bruges som sådan i vid udstrækning. Semi-apokromatiske linsereller fluoritlinser, ændre brydningsindekserne for tre bølgelængder af lys for at gøre dem ens. Disse bruges til undersøgelse af fluorescens.
Apokromatiske linserBrug på den anden side en stor blænde til at lade lyset komme igennem og opnå en højere opløsning. De bruges til detaljerede observationer, men de er normalt dyrere. Planlinser adresserer effekten af feltkurvaturafvigelse, tabet af fokus, når en buet linse skaber det skarpeste fokus på et billede væk fra planet, det er beregnet til at projicere billedet på.
Nedsænkelinser øger blændenes størrelse ved hjælp af en væske, der fylder rummet mellem objektivlinsen og prøven, hvilket også øger billedets opløsning.
Med fremskridt inden for teknologi til linser og mikroskoper bestemmer forskere og andre forskere de nøjagtige årsager til sygdom og specifikke cellulære funktioner, der styrede biologiske processer. Mikrobiologi viste en hel verden af organismer ud over det blotte øje, der ville føre til mere teoretisering og afprøvning af, hvad det betød at være en organisme, og hvordan livets natur var.