Введение в специальность кафедра прикладной и компьютерной оптики Микроскопы

2 Лупа Лупа – оптическая система, состоящая из линзы или нескольких линз, предназначенная для наблюдения предметов, расположенных на конечном расстоянии F

3 Видимое увеличение лупы Видимое увеличение лупы – отношение тангенса угла, под которым виден предмет через лупу, к тангенсу угла, под которым наблюдается предмет невооруженным глазом с расстояния наилучшего видения 250 мм f F наблюдение невооруженным глазомнаблюдение через лупу

4 Диаметр выходного зрачка лупы Апертурной диафрагмой и одновременно выходным зрачком системы «лупа-глаз» является зрачок глаза:

5 Поле зрения лупы S f = f Размер поля в пространстве предметов: Размер поля в пространстве изображений: – диаметр лупы – диаметр зрачка глаза

6 Примеры луп Модель Увеличение, крат Диаметр (мм) Габариты (мм) Вес (г) Материал линзы Корпус ЛПК 4712,178113x95x20127СтеклоПластик ЛП 3 (90)388195x95x20150СтеклоПластик ЛТ 1-7*71636x21x142020СтеклоМеталл / Пластик ЛЧ x389СтеклоПластик ЛЧ x3815СтеклоПластик ЛБН-2,5* (стерео)2,556x188x240145СтеклоПластик Горизонт 4*43070х50х50190СтеклоПластик Горизонт 8*82053х47110Стекло Пластик Горизонт 10*101844х49112Стекло Пластик Лупа 6х30 двойная6/33036x58Пластик

7 Микроскоп F об окуляр Fм Fм F ок объектив

8 Увеличение микроскопа Линейное увеличение микрообъектива: где – фокусное расстояние микрообъектива, – оптическая длина тубуса (расстояние между задним фокусом объектива и передним фокусом окуляра) Видимое увеличение окуляра:

9 Увеличение микроскопа Общее увеличение микроскопа: стандартные увеличения объективов: 3.5, 8, 10, 20, 40, 60, 90 крат стандартные увеличения окуляров: 5, 7, 10, 15, 20 крат где – фокусное расстояние микроскопа

10 Поле зрения микроскопа где – угловое поля окуляра

11 Диаметр выходного зрачка микроскопа где A – передняя апертура микроскопа

12 Разрешающая способность микроскопа Линейный предел разрешения микроскопа – это минимальное расстояние между точками предмета, которые изображаются как раздельные: ИллюстрацияИллюстрация разрешающей способности Предельно достижимая разрешающая способность оптического микроскопа: максимально возможное значение синуса угла

13 Повышение разрешающей способности микроскопа Иммерсионная жидкость – прозрачное вещество с показателем преломления больше единицы: вода (n=1.33), кедровое масло (n=1.52), раствор глицерина и т.д. Иммерсия Иллюстрация Иллюстрация иммерсии Апертура иммерсионного объектива A =1.5 Предельно достижимая разрешающая способность иммерсионного оптического микроскопа:

14 Повышение разрешающей способности микроскопа Применение ультрафиолетовых лучей Длина волны ультрафиолетовых лучей =0.2 мкм Предельно достижимая разрешающая способность микроскопа:

15 Полезное увеличение микроскопа Полезное увеличение – это видимое увеличение, при котором глаз наблюдателя будет полностью использовать разрешающую способность микроскопа, то есть разрешающая способность микроскопа будет такая же, как и разрешающая способность глаза

16 Полезное увеличение микроскопа Угловое расстояние между изображениями двух точек, расположенных на расстоянии : если Г >1000 A : если Г < 500 A : Видимое увеличение микроскопа: Для гл =2-4, и =0.5 мкм:

17 Методы наблюдения Метод светлого поля в проходящем свете – для исследования прозрачных препаратов (тонкие окрашенные срезы животных и растительных тканей, тонкие шлифы минералов) в отраженном свете – для наблюдения непрозрачных объектов (травленые шлифы металлов, биологические ткани, минералы) Метод темного поля в проходящем свете – для исследования прозрачных и непоглощающих объектов (применяется в биологии, коллоидной химии, минералогии) в отраженном свете

18 Методы наблюдения изображение в светлом поле и фазовом контрасте Метод исследования в поляризованных лучах применяется в проходящем и в отраженном свете для анизотропных объектов (минералы, угли, некоторые животные и растительные ткани и клетки, искусственные и естественные волокна) ПримерПример Метод фазового контраста для прозрачных и бесцветных объектов (неокрашенные биологические препараты, нетравленые шлифы металлов и минералогические объекты)

19 Типы микроскопов Световые микроскопы Электронные микроскопы Сканирующие микроскопы

20 Световые микроскопы Биологические микроскопы (серии MULTISCOPE, LABOROSCOPE, INVERTOSCOPE) имеют несколько сменных объективов и окуляров, фотоокуляры и проекционные окуляры различные методы наблюдения: светлое поле, темное поле, метод фазового контраста Микроскопы сравнения обеспечивают визуальное сопоставление двух препаратов (изображение каждого занимает половину поля зрения) Контактные микроскопы (серия METAM) прижимают объектив к объекту исследования используется для наблюдения микроструктур металлов и т.д.

21 Световые микроскопы Стереомикроскопы (серии SF и MX) создается стереоскопический эффект, и изображение воспринимается объемно Ультрафиолетовый и инфракрасный микроскопы для исследования объектов в ультрафиолетовом или инфракрасном излучении снабжены флуоресцентным экраном, фотокамерой или электронно-оптическим преобразователем Поляризационный микроскоп (серия POLAM) позволяет выявлять анизотропию структуры при в поляризованном свете используют при изучении препаратов крови, шлифов зубов, костей и т.п.

22 Световые микроскопы Люминесцентный микроскоп (серия LUMAM) под действием УФ излучения возникает люминесценция некоторых объектов используется в микробиологии и иммунологических исследованиях СравнениеСравнение люминесцентного и фазово-контрастного методов Интерференционный микроскоп часть света проходит через исследуемый объект, а другая – мимо, в окулярной части лучи соединяются и интерферируют дает возможность исследовать объекты с низкими показателями преломления света и малой толщины Операционный микроскоп (серии MIKO, MX) используется для проведения микрохирургических операций в офтальмологии, нейрохирургии и др. имеет демонстрационное визуальное устройство, фотоприставку

23 Сканирующие микроскопы Устройство сканирующего микроскопа: принцип действия основан на сканировании объекта сверхмалым зондом. Прошедший или отраженный сигнал регистрируется и используется для формирования трехмерной топографии поверхности образца с помощью ЭВМ в зависимости от принципа взаимодействия зонда и образца разделяют на электронные, атомно-силовые и ближнепольные

24 Ближнепольный растровый сканирующий микроскоп Работает в видимом излучении, позволяет работать с биологическими и медицинскими препаратами в естественных условиях Принцип действия: сканирование объекта оптическим зондом на расстоянии меньше длины волны от объекта (в ближнем поле) роль светового зонда выполняют светоизлучающие острия с выходными отверстиями, радиус которых в раз меньше длины волны света

25 Электронные микроскопы Устройство электронного микроскопа: вместо видимого света используется пучок электронов роль линз играет совокупность электрических и магнитных полей изображение фотографируется, или проецируется на экран контраст создается за счет разного рассеяния электронов от соседних участков Предел разрешения электронного микроскопа: =0.005 нм, A =0.01: Недостатки электронного микроскопа: невозможность изучения живых биологических объектов Примеры изображений

26 Интернет-ресурсы Сайт ОАО "ЛОМО". На сайте содержится информация о фирме и описание производимых приборов. представлена история развития оптики, микроскопии и астрономии, обучающие программы моделируют работу микроскопов различных типов и различных методов наблюдения. На английском языке. Сайт содержит подробное описание, наглядные иллюстрация, фотографии и интерактивные обучающие программы, посвященные микроскопам. На английском языке. Раздел «Микроскоп от А до Я» в журнале «Вестник инфектологии и паразитологии». Размещена информация о применении микроскопов в медицине, полезные советы по работе с современными микроскопами, информация о фирмах – производителях микроскопов.