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玻片自动抓取放置装置

发布时间:2024-06-24 08:11:00

『壹』 生物实验盖玻片不能平放是什么意思



生物中的实验题是考试的拉分大项,今天老师给同学们整理了20个生物实验,帮助同学们掌握这些实验中用到的或者要考到的知识点,在以后的学习和考试中同学们一定不要在相关知识点上再丢分了。

必修一

实验一:使用高倍显微镜观察几种细胞

1.显微镜放大倍数是指_______,即_______和_______,而不是面积。

2.显微镜的使用步骤:置镜(装镜头)→_______→置片→调焦→观察。

3.高倍镜的转换:找到物像后,把要观察的物像移到_______,把低倍镜移走,换上高倍镜,只准用_______和_______把视野调整清晰,直到物像清楚为止。(顺序:移装片→转动转换器→调反光镜或光圈→调细准焦螺旋)

答案:

1.直径倍数 、长度、宽度 2.对光 3.视野中央、细准焦螺旋、反光镜

实验二 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质

1.实验目的:尝试用化学试剂检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质

2.实验原理:

(1)可溶性还原糖(如葡萄糖、果糖、麦芽糖)在加热条件下与斐林试剂发生作用,可生成砖红色的沉淀。淀粉遇碘变蓝色,若检验有色组织或器官,如绿叶,则需酒精_______处理。

(2)脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成_______(或被苏丹Ⅳ染液染成_______)。

(3)蛋白质与_______发生作用,产生紫色反应。(蛋白质分子中含有很多_______,在碱性NaOH溶液中能与双缩脲试剂中的Cu2+作用,产生紫色反应。)

3.做可溶性还原性糖鉴定实验,应选_______的植物组织(如苹果、梨),易于观察。

4.实验试剂

(1)斐林试剂(包括甲液:质量浓度为0.1g/ mL NaOH溶液和乙液:质量浓度为_______CuSO4溶液)、与双缩脲试剂(包括A液:质量浓度为0.1g/ mL NaOH溶液和B液:质量浓度为_______CuSO4溶液)的比较:①CuSO4溶液的浓度不同。②原理不同。斐林试剂的实质是新配制的_______溶液;双缩脲试剂实质是Cu2+,能和肽键在碱性条件下反应生成络合物。③使用方法不同。斐林试剂是先将NaOH溶液与CuSO4溶液_______后再使用;双缩脲试剂是先加入_______溶液,再滴加_______溶液。

(2)脂肪鉴定中用体积分数为_______洗去浮色。

5.实验说明

(1)还原性糖中加入斐林试剂后,溶液颜色变化的顺序为_______到棕色到_______。

(2)花生种子切片要_______,这样才能透光,有利于显微镜的观察。转动细准焦螺旋时,若花生切片的细胞总有一部分清晰,另一部分模糊,其原因一般是切片的_______。

答案:

2.脱色、橘黄色、红色、双缩脲试剂、肽键

3.含糖高、颜色为浅色

4.0.05g/ mL、0.01g/ mL、Cu(OH)2、混合、NaOH 、CuSO4 、50%的酒精溶液

5.浅蓝色、砖红色、很薄、 厚薄不均匀

实验三:观察DNA、RNA在细胞中的分布

1.实验原理:甲基绿和吡罗红两种染色剂对DNA和RNA的亲和力不同,_______对DNA亲和力强,使DNA显现出绿色,而_______对RNA的亲和力强,使RNA呈现出红色。用甲基绿、吡罗红的_______将细胞染色,可同时显示DNA和RNA在细胞中的分布。

2.盐酸的作用:改变细胞膜的_______,加速染色剂的跨膜运输;使染色体中的DNA与蛋白质分离,便于DNA与_______的结合。

3.常用实验材料:人的口腔上皮细胞、洋葱鳞片叶_______ 。

4.方法步骤:

(1)在洁净的载玻片上滴一滴质量分数为_______溶液;用消毒牙签在已经漱净口腔内侧壁上轻轻地刮几下,再将牙签上的碎屑涂抹在载玻片的生理盐水中;将涂有口腔上皮细胞的载玻片在酒精灯的火焰上_______。

(2)将烘干的载玻片放入装有30mL质量分数为8%的盐酸的小烧杯中,进行材料的_______;

(3)30℃温水中保温5分钟后用_______冲洗载玻片10秒钟;再用吸水纸吸去载玻片上的水分。

(4)用2滴吡罗红甲基绿混合染色剂滴在载玻片上,染色5分钟;再吸去多余染色剂,盖上盖玻片。

(5)先用低倍镜找到染色_______、色泽_______的区域,再用高倍镜观察各部分的染色情况。

答案:

1.甲基绿、吡罗红、混合染色剂

2.通透性、染色剂

3.内表皮细胞

4.0.9%的NaCl、烘干、水解、缓缓的蒸馏水、均匀 、浅

实验四:体验制备细胞膜的方法

1.实验步骤:

(1)用试管吸取少量红细胞_______,滴一小滴在载玻片上,盖上盖玻片,制成临时装片。

(2)在高倍镜下观察,待观察清晰时,在盖玻片的一侧滴一滴_______,同时在另一侧用吸水纸小心吸引,注意不要把细胞吸跑。上述操作均在载物台上进行,并持续观察细胞的变化。可以看到近水的部分红细胞发生变化;_______,细胞体积增大,很快细胞破裂,_______。

2.稀释及稀释的时候用生理盐水的原因:稀释后,可以减少血液中的血浆蛋白等杂物。用生理盐水是为了保持_______,防止在稀释的时候就发生_______。

3.选择动物细胞进行实验的原因:动物细胞无_______。

4.选择哺乳动物成熟红细胞进行实验的原因:人和其他哺乳动物成熟红细胞无_______,可以得到较纯净的细胞膜。

5.细胞破裂后,用什么方法获得较纯的细胞膜:将涨破的细胞溶液,经过_______分离得到细胞膜。

6.如何获得植物细胞膜:先用纤维素酶和果胶酶将植物细胞壁水解得到_______;再将其放入清水中,水自由扩散进入,原生质体涨破;最后经过离心分离得到植物细胞膜。

答案:

1.稀释液、蒸馏水、凹陷消失、内容物流出

2.渗透压、细胞破裂

3.细胞壁

4.细胞核和众多的细胞器(膜)

5.离心

6.原生质体

实验五:用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体

1.叶肉细胞中的叶绿体,呈绿色、扁平的椭球形或球形,散布于细胞质中,可以在_______下观察它的形态。一般选择藓类叶做实验材料。藓类属于低等植物,叶片是绿色的_______,不需加工即可进行观察。或取菠菜叶稍带些叶肉的下表皮,因为表皮细胞不含_______,下表皮叶肉细胞排列疏松,叶绿体_______便于观察。

2.线粒体普遍存在于动物细胞和植物细胞中,健那绿染液(将0.5g健那绿溶解于50mL生理盐水中,加温到30-40℃,使其充分溶解)能使活细胞中的线粒体呈现_______。通过染色,可以在高倍显微镜下观察到处于_______的线粒体的形态有短棒状、圆球状、线形、哑铃形等。可用人的口腔上皮细胞制片,没有_______干扰。

3.观察叶绿体时可以看到叶绿体是可以_______的,能随_______的流动而流动,还会受到_______的影响。

4.临时装片中的材料要随时保持_______状态的原因:保证细胞器的正常形态并能悬浮在细胞质基质中, 否则,细胞失水收缩,将影响叶绿体形态和分布的观察。

答案:

1.高倍显微镜、单层细胞、叶绿体、大且数目少

2.蓝绿色、生活状态、颜色

3.运动、细胞质、光照强度

4.有水

实验六:植物细胞的吸水和失水

1.原生质层相当于一层_______,成熟的植物细胞能够通过_______吸水或失水。

2.当外界溶液浓度大于细胞液浓度时,根据扩散作用原理,水分会由细胞液中渗出到外界溶液中,通过渗透作用失水;由于细胞壁的_______较小,而原生质层的较大,从而使二者分开;反之,外界溶液浓度_______细胞液浓度,则细胞通过渗透作用_______,分离后的质和壁又复原。

3.实验材料:紫色特别深的洋葱外表皮、质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液、清水

4.方法步骤:

(1)制作洋葱鳞片叶外表皮的临时装片。

(2)用_______观察洋葱表皮细胞中紫色的中央液泡大小,以及_______的位置。

(3)从盖玻片的一侧滴入0.3g/mL的蔗糖溶液,在盖玻片的另一侧_______。这样重复几次,洋葱表皮细胞就侵润在蔗糖溶液中。

(4)再用低倍镜观察洋葱表皮细胞中紫色的中央液泡大小,以及原生质层位置变化。

(5)从盖玻片的一侧滴入清水,在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引,这样重复几次,洋葱表皮细胞就侵润在清水中。

5.还用低倍镜观察洋葱表皮细胞中紫色的中央液泡大小,以及原生质层位置变化。

6.相关问题探讨:

(1)洋葱鳞片叶内表皮细胞能发生质壁分离和复原吗?可以,其他_______细胞也可以发生质壁分离和复原。选用外表皮细胞的原因是具有_______,便于观察。

(2)是不是只有在清水才可以使分离细胞发生复原?只要外界溶液浓度_______就可以使其复原。若观察分离时用一定浓度的KNO3溶液,可以观察到质壁分离和自动复原,原因是细胞主动吸收了_______。

答案:

1.半透膜、渗透作用

2.伸缩性、小于、吸水

4.低倍镜、原生质层、用吸水纸吸引

6.活的成熟的植物、紫色大液泡、低于细胞液浓度、K+和NO3-

实验七:比较过氧化氢在不同条件下的分解

1.酶在化学反应中的作用本质酶是一种有机催化剂,与无机催化剂相比较,其主要作用是高效性即在_______下能显著地降低化学反应所需要的_______,从而促进化学反应高效地进行。

2.加热能促进H2O2的分解为水和氧气,提高反应速率;新鲜的肝脏中含有较多的过氧化氢酶,过氧化氢酶在常温下可以催化H2O2分解。过氧化氢酶在不同的温度下催化效率不同。FeCl3溶液中的Fe3+也对过氧化氢具有催化作用。

3.需要注意实验设计中的变量和控制变量的方法。

(1)什么是自变量?本实验中哪些变量是自变量?自变量是_______的变量。本实验中FeCl3溶液和肝脏研磨液都属于自变量。

(2)什么是因变量?因变量是指随着自变量的变化而变化的变量。本实验中过氧化氢分解速率就是因变量。

(3)什么是无关变量?如何控制无关变量对本实验结果的影响?无关变量是指除自变量外,实验过程中可能还会存在一些可变因素,对实验结果造成影响,这些变量称为无关变量。本实验中试管的洁净程度、是否准确滴加FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液等都是无关变量。无关变量也可能对实验结果产生影响,要尽可能地排除_______对实验的影响。

答案:

1.常温常压、活化能

3.人为改变 、无关变量

实验八:影响酶活性的条件

1.实验原理:酶的活性受温度和pH等条件的影响,适宜的温度和pH有利于酶发挥活性。

2.淀粉酶和过氧化氢酶容易获得,温度和pH在实验室条件下容易控制。

3.几个具体案例:

(1)探究温度对淀粉酶活性的影响

说明:①本实验应该将底物和酶_______,然后才_______。

答案:分开保温、混合在一起

(2)探究pH对过氧化氢酶活性的影响

实验九:探究酵母菌细胞呼吸的方式

1.酵母菌是一种单细胞真菌,在有氧和无氧的条件下都能生存,属于_______。在有氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳和水;在无氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生酒精,还产生少量的二氧化碳。

2.CO2可使澄清石灰水变混浊,也可使溴麝香草酚蓝水溶液由_______。根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的_______,可以检测酵母菌培养CO2的产生情况。

3.橙色的重铬酸钾溶液,在_______条件下与乙醇(酒精)发生化学反应,变成_______。

4.将装置(甲)连通橡皮球,让空气间断而持续地依次通过3个锥形瓶,既保证O2的充分供应,又使进入A瓶的空气先经过NaOH的锥形瓶,洗除空气中的CO2,保证第三个锥形瓶的澄清石灰水变浑浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。

5.B瓶应_______放置一段时间,待酵母菌将B瓶中的氧消耗完,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶,确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水。

6.检测洒精的产生:各取2mL酵母菌培养液的滤液,分别注入2支干净的试管中。向试管中分别滴加0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的_______溶液(体积分数为95%-97%)并轻轻振荡,使它们混合均匀, 观察试管中溶液的颜色变化

7.该实验是_______实验。此类实验一般设置两个或两个以上的实验组,通过对结果的比较分析,来探究各种因素与实验对象的关系,相当于“相互对照实验”。

答案:

1.兼性厌氧菌

2.蓝变绿再变黄、时间长短

3.酸性、灰绿色

5.封口

6.浓硫酸

7.对比

实验十:叶绿体色素的提取和分离

1.实验目的:尝试用_______方法提取叶绿体中的色素和用_______法分离提取到的色素。

2.实验原理:

(1)叶绿体中的色素是有机物,不溶于水,易溶于_______中,所以用无水乙醇提取色素。若没有无水乙醇,也可用体积分数为95%的乙醇,但要加入适量的_______,除去水分。

(2)层析液是一种脂溶性很强的有机溶剂。叶绿体色素在层析液中的_______不同,分子量小的溶解度 高,随层析液在滤纸上扩散得快,溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢。所以用层析法来分离四种色素。

3.实验材料:幼嫩、鲜绿的菠菜叶。

4.提取色素:5克绿叶剪碎,放入研钵,加_______、CaCO3和10mL无水乙醇,进行迅速、充分研磨。(_______可中和液泡破坏释放的有机酸,防止叶绿体被破坏。)

5.划滤液细线时应注意用毛细吸管吸取少量滤液,沿铅笔线划出_______的一条滤液细线,干后重复三次。

答案:

1.过滤、纸层析2.有机溶剂、无水碳酸钠、溶解度 4.SiO2 、CaCO3 5.细、齐、直

实验十一 模拟探究细胞表面积与体积的关系

1.实验原理:用琼脂块模拟_______。琼脂块越小,其表面积越大,则其与外界效换物质的表面积越大。琼脂块中含有酚酞,与NaOH相遇,呈紫红色,可显示物质(NaOH)在琼脂块中的扩散深度。然后通过计算在相同时间内NaOH扩散的体积与整个琼脂块的体积之比可以反映细胞的_______。

2.在相同时间内,NaOH在每一琼脂块内扩散的深度基本相同,说明NaOH在每一琼脂块内扩散的_______是相同的。

3.结论:琼脂块的表面积与体积之比随着琼脂块的增大而_______;NaOH扩散的体积与整个琼脂块的体积之比随着琼脂块的增大而_______。

答案:

1.细胞、物质运输效率2.速率3.减小、减小

实验十二 观察细胞的有丝分裂

1.实验原理:

(1)在高等植物体内,有丝分裂常见于根尖、芽尖等_______细胞。由于各个细胞的分裂是 进行的,因此在同一分生组织中可以看到处于不同分裂时期的细胞。

(2)染色体容易被_______ (如龙胆紫溶液)着色,通过在高倍显微镜下观察各个时期细胞内染色体(或染色质)的存在状态,就可判断这些细胞处于有丝分裂的哪个时期,进而认识有丝分裂的完整过程。

2.实验步骤:

(1)洋葱根尖培养到根长约5cm时可用。

(2)装片的制作(解离→漂洗→染色→制片)

① 解离:上午10时至下午2时,剪取洋葱根尖_______,立即放入盛有质量分数为15%的盐酸和体积分数为_______溶液的混合液(1:1)的玻璃皿中,室温下解离3~5min。目的:溶解细胞间质,使_______。此时,细胞已被盐酸杀死。解离时间要保证,细胞才能分散开来。解离时间也不宜过长,否则,根尖过于酥软,无法取出。

② 漂洗:待根尖酥软后,用镊子取出,放入盛有_______的玻璃皿中漂洗约10 min。目的是洗去解离液,便于染色。

③ 染色:把洋葱根尖放进盛有质量浓度为0.01g/mL的龙胆紫溶液的玻璃皿中染色3~5min。

④ 制片:用镊子将这段洋葱根尖取出来,放在载玻片上,加一滴清水,并用镊子尖把洋葱根尖弄碎,盖上盖玻片,_______。然后,用拇指轻轻地压载玻片,使细_______。

3.观察

(1)先用低倍镜观察,找到分生区细胞。分生区细胞特点是:细胞_______,有的细胞正处于分裂期。

(2)再用高倍镜观察,找出处于细胞分裂期_______的细胞,再找出_______的细胞。

答案:

1.分生区、独立、碱性染料

2.2~3mm、95%的酒精、组织中的细胞相互分离开来、清水、在盖玻片上再加一片载玻片、胞分散开来

3.呈正方形,排列紧密、 中期和前期、 后期和末期

必修二

实验十三 性状分离比的模拟实验

1.实验原理:根据孟德尔对分离现象的解释,生物的性状是由遗传因子(基因)决定的。生物形成生殖细胞(配子)时成对的基因分离,分别进入不同的配子中。当杂合子自交时,雌雄配子随机结合,后代出现性状分离,性状分离比为显性:隐性=3:1。用甲乙两个小桶分别代表_______,甲乙两小桶内的彩球分别代表_______,用不同彩球的随机组合,模拟生物在生殖过程中,雌雄配子的随机结合。

2.问题探讨:

(1)为什么每次抓取小球后都必须先_______,然后才重新抓取?确保每个小球被抓取的几率相等,数据准确。

(2)随机抓取10次,请同学们统计结果,是否出现三种基因组合,且性状分离比是否为1:2:1?不能,因为实验统计的样本数目足够多,是孟德尔能够正确分析实验结果的前提条件之一。当对10株豌豆的个体做统计时,会出现较大的误差。

答案:

1.雌雄生殖器官、雌雄配子 2.放回原位

实验十四 观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片

1.目的要求:通过观察_______减数分裂固定装片,识别减数分裂不同阶段的染色体的形态、位置和数目,加深对减数分裂过程的理解。

2.在低倍显微镜下观察。识别初级精母细胞、次级精母细胞和精细胞。

3.先用低倍显微镜依次找到_______的细胞。

4.再在高倍显微镜下仔细观察染色体的_______。

答案:

1.蝗虫精母细胞

3.减数第一次分裂中期、后期和减数第二次分裂中期、后期

4.形态、位置和数目

实验十五 低温诱导植物染色体数目的变化

1.实验原理:

(1)进行有丝分裂的植物分生组织细胞,在有丝分裂后期,染色体的着丝点分裂,子染色体在纺缍丝的作用下分别移向两极,最终被_______到两个子细胞中去。

(2)低温处理植物组织细胞,纺缍体的形成受抑制,以致影响染色体被拉向两极细胞也不能分裂成两个子细胞,于是,植物细胞_______发生变化。

2.实验步骤:

(1)低温诱导:培养洋葱根,待洋葱根长出1cm左右时,将整个装置放入冰箱的低温室内(4℃),诱导培养36h。

(2)固定形态:剪取诱导处理的根尖约0.5-1cm,放入_______中浸泡0.5-1h,以固定细胞形态,然后用体积分数为_______溶液冲洗2次。

(3)制作装片:解离→漂洗→染色→制片。

(4)观察:用显微镜观察,并寻找发生了染色体数目变化的细胞。

答案:

1.平均分配、染色体数目 2.卡诺氏液、95%的酒精

实验十六 调查常见的人类遗传病

1.调查遗传病的发病率时最好选取群体中发病率较高的_______遗传病;所调查的群体要足够大,并注意在人群中_______调查。

2.调查遗传病的遗传方式时要在_______中调查并绘出_______。

答案:

1.单基因、随机抽样 2.患者家系、遗传系谱图

必修三

实验十七 探究植物生长调节剂对扦插枝条生根作用

1.实验原理:植物插条经植物生长调节剂处理后,对植物插条的生根情况有很大的影响,而且用不同浓度、不同时间处理其影响程度亦不同。其影响存在一个最适浓度,在此浓度下植物插条的_______。

2.选择插条:以1年生苗木为最好(1年或2年生枝条形成层细胞分裂能力强、发育快、易成活)。枝条的形态学上端为平面,下端要削成_______,这样在扦插后可增加吸收水分的面积,促进成活。每一枝条留3-4个芽,所选枝条的芽数尽量一样多。

3.插条处理方法:(1) _______(2)_______。

4.可先设计一组_______比较大的_______进行摸索,再在预实验的基础上设计细致的实验。

答案:

1.生根数量最多,生长最快 2.斜面 3.浸泡法、沾蘸法 4.浓度梯度、 预实验

实验十八 探究培养液中酵母菌数量的动态变化

1.在含糖的液体培养基(培养液)中酵母菌繁殖很快,迅速形成一个封闭容器内的酵母菌种群,通过细胞计数可以测定封闭容器内的酵母菌种群随时间而发生的数量变化。

2.养分、空间、温度和有毒排泄物等是影响种群数量持续增长的限制因素。

3.酵母菌计数方法:_______。先将盖玻片放在计数室上,用吸管吸取培养液,滴于_______,让培养液自行渗入。多余培养液用滤纸吸去。稍待片刻,待细菌细胞全部沉降到计数室底部,将计数板放在载物台的中央,计数一个小方格内的酵母菌数量,再以此为根据,_______试管中的酵母菌总数。

4.从试管中吸出培养液进行计数之前,要_______。如果小方格中酵母菌数量过多难以计数时要先_______再计数。

答案:

3.抽样检测法、盖玻片边缘、估算4.将试管轻轻震荡几次、稀释

实验十九 土壤中动物类群丰富度的研究

1.土壤不仅为植物提供水分和矿质元素,也是一些动物的良好栖息场所。研究土壤中动物类群的丰富度,操作简便,有助于理解群落的_______ 。

2.取样可以在野外用_______的方法进行采集、调查。

3.采集小动物:一般使用_______取样。也可采用简易采集法。发现体形较大的动物,可用包着纱布的镊子取出;体形较小的动物可用_______采集。采集到的小动物可放入酒精中,也可将活着的小动物放入试管中。

4.丰富度的统计方法:_______和_______。目测估计法的等级划分和表示方法有:“非常多、多、较多、较少、少、很少”等等。

答案:

1.基本特征与结构 2.取样器取样3.诱虫器、吸虫管4.记名计算法、目测估计法

实验二十 设计并制作生态缸,观察其稳定性

1.在有限的空间内,依据生态系统原理,将生态系统具有的_______进行组织,构建一个人工微生态系统是可能的。但同时,这个人工生态系统的稳定性是有条件的,也可能是短暂的,它会发生群落的_______。

2.水族箱必须是密封且是_______的。

3.生态缸中放置的生物必须具有较强的生活力,放置的生物_______,具有很强的生活力。

4.放置在室内通风、光线良好的地方,要避免阳光_______。

答案:

  1. 基本成分、演替2.透明 3.种类要齐全数量要合适 4.直接照射

— END —

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『贰』 光学显微镜和电子显微镜的原理

光学显微镜的组成结构

光学显微镜包括光学系统和机械装置两大部分,而数码显微镜还包括数码摄像系统,现分述如下:

(一)机械装置

1.机架显微镜的主体部分,包括底座和弯臂。

2.目镜筒位于机架上方,靠圆形燕尾槽与机架固定,目镜插在其上。根据有否摄像功能,可分为双目镜筒和三目镜筒;根据瞳距的调节方式不同,可分为铰链式和平移式。

3.物镜转换器它是一个旋转圆盘,上有3~5个孔,分别装有低倍或高倍物镜镜头。转动物镜转换器就可让不同倍率的物镜进入工作光路。

4.载物台是放置玻片的平台,其中央具有通光孔。台上有一个弹性的标本夹,用来夹住载玻片。右下方有移动手柄,使载物台面可在XY双方向进行移动。

5.调焦机构利用调焦手轮可以驱动调焦机构,使载物台作粗调和微调的升降运动,从而使被观察物体对焦清晰成像。

6.聚光器调节机构聚光器安装在其上,调节螺旋可以使聚光器升降,用以调节光线的强弱。

(二)光学系统

1.目镜它是插在目镜筒顶部的镜头,由一组透镜组成,可以使物镜成倍地分辨、放大物像,例如10X、15X等。按照所能看到的视场大小,目镜可分为视场较小的普通目镜,和视场较大的大视场目镜(或称广角目镜)两类。较高档显微镜的目镜上还装有视度调节机构,操作者可以方便快捷地对左右眼分别进行视度调整;此外,在这些目镜上可以加装测量分划板,测量分划板的象总能清晰地调焦在标本的焦面上;并且,为了防止目镜被取走以及减少运输中被损坏的可能性,这些目镜可以被锁定。

2.物镜它安装在转换器的孔上,也是由一组透镜组成的,能够把物体清晰地放大。物镜上刻有放大倍数,主要有10X、40X、60X、100X等。高倍物镜中多采用浸液物镜,即在物镜的下表面和标本片的上表面之间填充折射率为1.5左右的液体(如杉木油),它能显著的提高显微观察的分辨率。

3.光源有卤素灯、钨丝灯、汞灯、荧光灯、金属卤化物灯等。

4.聚光器包括聚光镜、孔径光阑。聚光镜由透镜组成,它可以集中透射过来的光线,使更多的光能集中到被观察的部位。孔径光阑可控制聚光器的通光范围,用以调节光的强度。

(三)数码摄像系统

1.摄像头

2.图像采集卡

3.软件

4.微机

五、光学显微镜的分类

光学显微镜有多种分类方法:按使用目镜的数目可分为双目和单目显微镜;按图像是否有立体感可分为立体视觉和非立体视觉显微镜;按观察对像可分为生物和金相显微镜等;按光学原理可分为偏光、相衬和微差干涉对比显微镜等;按光源类型可分为普通光、荧光、紫外光、红外光和激光显微镜等;按接收器类型可分为目视、数码(摄像)显微镜等。常用的显微镜有双目体视显微镜、金相显微镜、偏光显微镜、荧光显微镜等。

1.双目体视显微镜

双目体视显微镜又称"实体显微镜"或"解剖镜",是一种具有正象立体感地目视仪器。在生物、医学领域广泛用于切片操作和显微外科手术;在工业中用于微小零件和集成电路的观测、装配、检查等工作。它具有如下特点:

(1)利用双通道光路,双目镜筒中的左右两光束不是平行,而是具有一定的夹角--体视角(一般为12度--15度),为左右两眼提供一个具有立体感的图像。它实质上是两个单镜筒显微镜并列放置,两个镜筒的光轴构成相当于人们用双目观察一个物体时所形成的视角,以此形成三维空间的立体视觉图像。

(2)象是直立的,便于操作和解剖,这是由于在目镜下方的棱镜把象倒转过来的缘故。

(3)虽然放大率不如常规显微镜,但其工作距离很长。

(4)焦深大,便于观察被检物体的全层。

(5)视场直径大。

目前体视镜的光学结构是:由一个共用的初级物镜,对物体成象后的两光束被两组中间物镜----变焦镜分开,并成一体视角再经各自的目镜成象,它的倍率变化是由改变中间镜组之间的距离而获得的,因此又称为"连续变倍体视显微镜"(Zoom-stereomicroscope)。随着应用的要求,目前体视镜可选配丰富的选购附件,如荧光,照相,摄象,冷光源等等。

2.金相显微镜

金相显微镜是专门用于观察金属和矿物等不透明物体金相组织的显微镜。这些不透明物体无法在普通的透射光显微镜中观察,故金相和普通显微镜的主要差别在于前者以反射光,而后者以透射光照明。在金相显微镜中照明光束从物镜方向射到被观察物体表面,被物面反射后再返回物镜成像。这种反射照明方式也广泛用于集成电路硅片的检测工作。

3.偏光显微镜(Polarizingmicroscope)

偏光显微镜是用于研究所谓透明与不透明各向异性材料的一种显微镜。凡具有双折射的物质,在偏光显微镜下就能分辨的清楚,当然这些物质也可用染色法来进行观察,但有些则不可能,而必须利用偏光显微镜。

(1)偏光显微镜的特点

将普通光改变为偏振光进行镜检的方法,以鉴别某一物质是单折射(各向同行)或双折射性(各向异性)。双折射性是晶体的基本特性。因此,偏光显微镜被广泛地应用在矿物、化学等领域,在生物学和植物学也有应用。

(2)偏光显微镜的基本原理

偏光显微镜的原理比较复杂,在此不作过多介绍,偏光显微镜必须具备以下附件:起偏镜,检偏镜,补偿器或相位片,专用无应力物镜,旋转载物台。

(3)偏光镜检术的方式

a.正相镜检(Orthscope):又称无畸变镜检,其特点是使用低倍物镜,不用伯特兰透镜(BertrandLens),被研究对象可直接用偏振光研究。同时为使照明孔径变小,推开聚光镜的上透镜。正相镜检用于检查物体的双折射性。

b.锥光镜检(Conoscope):又称干涉镜检,研究在偏振光干涉时产生的干涉图样,这种方法用于观察物体的单轴或双轴性。在该方法中,用强会聚偏振光束照明。

(4)偏光显微镜在装置上的要求

a.光源:最好采用单色光,因为光的速度,折射率,和干涉现象由于波长的不同而有差异。一般镜检可使用普通光。

b.目镜:要带有十字线的目镜。

c.聚光镜:为了取得平行偏光,应使用能推出上透镜的摇出式聚光镜。

d.伯特兰透镜:聚光镜光路中的辅助部件,这是把物体所有造成的初级相放大为次级相的辅助透镜。它可保证用目镜来观察在物镜后焦平面中形成的平涉图样。

(5)偏光镜检术的要求

a.载物台的中心与光轴同轴。

b.起偏镜和检偏镜应处于正交位置。

c.制片不宜过薄。

4.荧光显微镜

荧光显微镜是用短波长的光线照射用荧光素染色过的被检物体,使之受激发后而产生长波长的荧光,然后观察。荧光显微镜广泛应用于生物,医学等领域。

(1)荧光显微镜一般分为透射和落射式两种类型。

a.透射式:激发光来自被检物体的下方,聚光镜为暗视野聚光镜,使激发光不进入物镜,而使荧光进入物镜。它在低倍情况下明亮,而高倍则暗,在油浸和调中时,较难操作,尤以低倍的照明范围难于确定,但能得到很暗的视野背景。透射式不使用于非透明的被检物体。

b.落射式:透射式目前几乎被淘汰,新型的荧光显微镜多为落射式,光源来自被检物体的上方,在光路中具有分光镜,所以对透明和不透明的被检物体都适用。由于物镜起了聚光镜的作用,不仅便于操作,而且从低倍到高倍,可以实现整个视场的均匀照明。

(2)荧光镜检术的注意事项

a.激发光长时间的照射,会发生荧光的衰减和淬灭现象,因此尽可能缩短观察时间,暂时不观察时,应用挡板遮盖激发光。

b.作油镜观察时,应用"无荧光油"。

c.荧光几乎都较弱,应在较暗的室内进行。

d.电源最好装稳压器,否则电压不稳不仅会降低汞灯的寿命,也会影响镜检的效果。

目前许多新兴生物研究领域应用到荧光显微镜,如基因原位杂交(FISH)等等。

5.相衬显微镜(Phasecontrastmicroscope)

在光学显微镜的发展过程中,相衬镜检术的发明成功,是近代显微镜技术中的重要成就。我们知道,人眼只能区分光波的波长(颜色)和振幅(亮度),对于无色通明的生物标本,当光线通过时,波长和振幅变化不大,在明场观察时很难观察到标本。

相衬显微镜利用被检物体的光程之差进行镜检,也就是有效地利用光的干涉现象,将人眼不可分辨的相位差变为可分辨的振幅差,即使是无色透明的物质也可成为清晰可见。这大大便利了活体细胞的观察,因此相衬镜检法广泛应用于倒置显微镜中。

相衬镜检法在装置上与明场不同,有一些特殊要求:

a.环状光阑(Ringslit):装在聚光镜的下方,而与聚光镜组合为一体---相衬聚光镜。它是由大小不同的环形光阑装在一圆盘内,外面标有10X、20X、40X、100X等字样,与相对应倍数的物镜配合使用。

b.相板(Phaseplate):装在物镜的后焦平面处,它分为两部分,一是通过直射光的部分,为半透明的环状,叫共轭面;另一是通过衍射光的部分,?quot;补偿面"。有相板的物镜称"相衬物镜",外壳上常有"Ph"字样。

相衬镜检法是一种比较复杂的镜检方法,想要得到好的观察效果,显微镜的调试非常重要。除此之外还应注意以下几个方面:

a.光源要强,全部开启孔径光阑;

b.使用滤色片,使光波近于单色。

6.微分干涉对比显微镜()

微分干涉对比镜检术出现于60年代,它不仅能观察无色透明的物体,而且图象呈现出浮雕壮的立体感,并具有相衬镜检术所不能达到的某些优点,观察效果更为逼真。

(1)原理

微分干涉对比镜检术是利用特制的渥拉斯顿棱镜来分解光束。分裂出来的光束的振动方向相互垂直且强度相等,光束分别在距离很近的两点上通过被检物体,在相位上略有差别。由于两光束的裂距极小,而不出现重影现象,使图象呈现出立体的三维感觉。

(2)微分干涉对比镜检术所需的特殊部件:

a.起偏镜

b.检偏镜

c.渥拉斯顿棱镜2块

(3)微分干涉对比镜检时的注意事项

a.因微分干涉灵敏度高,制片表面不能有污物和灰尘。

b.具有双折射性的物质,不能达到微分干涉对比镜检的效果。

c.倒置显微镜应用微分干涉时,不能用塑料培养皿。

7.倒置显微镜(Invertedmicroscope)

倒置显微镜是为了适应生物学、医学等领域中的组织培养、细胞离体培养、浮游生物、环境保护、食品检验等显微观察。

由于上述样品特点的限制,被检物体均放置在培养皿(或培养瓶)中,这样就要求倒置显微镜的物镜和聚光镜的工作距离很长,能直接对培养皿中的被检物体进行显微观察和研究。因此,物镜、聚光镜和光源的位置都颠倒过来,故称为"倒置显微镜"。

由于工作距离的限制,倒置显微镜物镜的最大放大率为60X。一般研究用倒置显微镜都配置有4X、10X、20X、及40X相差物镜,因为倒置显微镜多用于无色透明的活体观察。如果用户有特殊需要,也可以选配其它附件,用来完成微分干涉、荧光及简易偏光等观察。

目见倒置显微镜广泛应用于patch-clamp,transgeneICSI等领域。

8.数码显微镜

数码显微镜是以摄像头(即电视摄像靶或电荷耦合器)作为接收元件的显微镜。在显微镜的实像面处装入摄像头取代人眼作为接收器,通过这种光电器件把光学图像转换成电信号的图像,然后对之进行尺寸检测、颗粒计数等工作。这类显微镜可以与计算机联用,这便于实现检测和信息处理的自动化,多应用于需要进行大量繁琐检测工作的场合。

六、光学显微镜的使用规程

(一)实验时要把显微镜放在座前桌面上稍偏左的位置,镜座应距桌沿6~7cm左右。

(二)打开光源开关,调节光强到合适大小。

(三)转动物镜转换器,使低倍镜头正对载物台上的通光孔。先把镜头调节至距载物台1~2cm左右处,然后用左眼注视目镜内,接着调节聚光器的高度,把孔径光阑调至最大,使光线通过聚光器入射到镜筒内,这时视野内呈明亮的状态。

(四)将所要观察的玻片放在载物台上,使玻片中被观察的部分位于通光孔的正中央,然后用标本夹夹好载玻片。

(五)先用低倍镜观察(物镜10X、目镜10x)。观察之前,先转动粗动调焦手轮,使载物台上升,物镜逐渐接近玻片。需要注意,不能使物镜触及玻片,以防镜头将玻片压碎。然后,左眼注视目镜内,同时右眼不要闭合(要养成睁开双眼用显微镜进行观察的习惯,以便在观察的同时能用右眼看着绘图),并转动粗动调焦手轮,使载物台慢慢下降,不久即可看到玻片中材料的放大物像。

(六)如果在视野内看到的物像不符合实验要求(物像偏离视野),可慢慢调节载物台移动手柄。调节时应注意玻片移动的方向与视野中看到的物像移动的方向正好相反。如果物像不甚清晰,可以调节微动调焦手轮,直至物像清晰为止。

(七)如果进一步使用高倍物镜观察,应在转换高倍物镜之前,把物像中需要放大观察的部分移至视野中央(将低倍物镜转换成高倍物镜观察时,视野中的物像范围缩小了很多)。一般具有正常功能的显微镜,低倍物镜和高倍物镜基本齐焦,在用低倍物镜观察清晰时,换高倍物镜应可以见到物像,但物像不一定很清晰,可以转动微动调焦手轮进行调节。

(八)在转换高倍物镜并且看清物像之后,可以根据需要调节孔径光阑的大小或聚光器的高低,使光线符合要求(一般将低倍物镜换成高倍物镜观察时,视野要稍变暗一些,所以需要调节光线强弱)。

(九)观察完毕,应先将物镜镜头从通光孔处移开,然后将孔径光阑调至最大,再将载物台缓缓落下,并检查零件有无损伤(特别要注意检查物镜是否沾水沾油,如沾了水或油要用镜头纸擦净),检查处理完毕后即可装箱。

七、光学显微镜的维护

(一)必须熟练掌握并严格执行使用规程。

(二)取送显微镜时一定要一手握住弯臂,另一手托住底座。显微镜不能倾斜,以免目镜从镜筒上端滑出。取送显微镜时要轻拿轻放。

(三)观察时,不能随便移动显微镜的位置。

(四)凡是显微镜的光学部分,只能用特殊的擦镜头纸擦拭,不能乱用他物擦拭,更不能用手指触摸透镜,以免汗液玷污透镜。

(五)保持显微镜的干燥、清洁,避免灰尘、水及化学试剂的玷污。

(六)转换物镜镜头时,不要搬动物镜镜头,只能转动转换器。

(七)切勿随意转动调焦手轮。使用微动调焦旋钮时,用力要轻,转动要慢,转不动时不要硬转。

(八)不得任意拆卸显微镜上的零件,严禁随意拆卸物镜镜头,以免损伤转换器螺口,或螺口松动后使低高倍物镜转换时不齐焦。

(九)使用高倍物镜时,勿用粗动调焦手轮调节焦距,以免移动距离过大,损伤物镜和玻片。

(十)用毕送还前,必须检查物镜镜头上是否沾有水或试剂,如有则要擦拭干净,并且要把载物台擦拭干净,然后将显微镜放人箱内,并注意锁箱。

电子显微镜按成象原理不同有透射电子显微镜和扫描电子显微镜两类。
透射电镜成象原理与透射式光学显微镜完全相同,只不过是将可见光照明换成电子束照明,将玻璃透镜换成电磁透镜,将成象的毛玻璃换成荧光屏。由于成象透镜总是对通过它的光波有衍射效应(相当于小孔衍射),衍射效应会使象变得模糊,影响透镜的分辨率。可以计算照明源的波长越短,衍射效应的影响越小。电镜中使用的电子波的波长只是可见光的十万分之一,这样电镜的分辨率大大提高了。
扫描电镜成象就完全不同了,它是利用细聚焦高能电子束在样品表面扫描激发出各种物理信号,如二次电子、背反射电子等。通过相应的检测器来检测这些信号,再将其转换为视频信号来调制显像管的亮度。由于信号的强度与样品表面的形貌、成分有对应关系,那么逐点在样品上扫描一个面积,在显像管上就相应获得该面积样品表面的形貌或成分的一副图象。扫描的面积越小,放大倍数就越高。

『叁』 关于光学显微镜

光学显微镜
开放分类: 设备、光学、机械、显微镜

光学显微镜是利用光学原理,把人眼所不能分辨的微小物体放大成像,以供人们提取微细结构信息的光学仪器。

早在公元前一世纪,人们就已发现通过球形透明物体去观察微小物体时,可以使其放大成像。后来逐渐对球形玻璃表面能使物体放大成像的规律有了认识。

1590年,荷兰和意大利的眼镜制造者已经造出类似显微镜的放大仪器。1610年前后,意大利的伽利略和德国的开普勒在研究望远镜的同时,改变物镜和目镜之间的距离,得出合理的显微镜光路结构,当时的光学工匠遂纷纷从事显微镜的制造、推广和改进。

17世纪中叶,英国的胡克和荷兰的列文胡克,都对显微镜的发展作出了卓越的贡献。1665年前后,胡克在显微镜中加入粗动和微动调焦机构、照明系统和承载标本片的工作台。这些部件经过不断改进,成为现代显微镜的基本组成部分。

1673~1677年期间,列文胡克制成单组元放大镜式的高倍显微镜,其中九台保存至今。胡克和列文胡克利用自制的显微镜,在动、植物机体微观结构的研究方面取得了杰出的成就。

19世纪,高质量消色差浸液物镜的出现,使显微镜观察微细结构的能力大为提高。1827年阿米奇第一个采用了浸液物镜。19世纪70年代,德国人阿贝奠定了显微镜成像的古典理论基础。这些都促进了显微镜制造和显微观察技术的迅速发展,并为19世纪后半叶包括科赫、巴斯德等在内的生物学家和医学家发现细菌和微生物提供了有力的工具。

在显微镜本身结构发展的同时,显微观察技术也在不断创新:1850年出现了偏光显微术;1893年出现了干涉显微术;1935年荷兰物理学家泽尔尼克创造了相衬显微术,他为此在1953年获得了诺贝尔物理学奖。

古典的光学显微镜只是光学元件和精密机械元件的组合,它以人眼作为接收器来观察放大的像。后来在显微镜中加入了摄影装置,以感光胶片作为可以记录和存储的接收器。现代又普遍采用光电元件、电视摄象管和电荷耦合器等作为显微镜的接收器,配以微型电子计算机后构成完整的图象信息采集和处理系统。

表面为曲面的玻璃或其他透明材料制成的光学透镜可以使物体放大成像,光学显微镜就是利用这一原理把微小物体放大到人眼足以观察的尺寸。近代的光学显微镜通常采用两级放大,分别由物镜和目镜完成。被观察物体位于物镜的前方,被物镜作第一级放大后成一倒立的实象,然后此实像再被目镜作第二级放大,成一虚象,人眼看到的就是虚像。而显微镜的总放大倍率就是物镜放大倍率和目镜放大倍率的乘积。放大倍率是指直线尺寸的放大比,而不是面积比。

光学显微镜的组成结构

光学显微镜一般由载物台、聚光照明系统、物镜,目镜和调焦机构组成。载物台用于承放被观察的物体。利用调焦旋钮可以驱动调焦机构,使载物台作粗调和微调的升降运动,使被观察物体调焦清晰成象。它的上层可以在水平面内沿作精密移动和转动,一般都把被观察的部位调放到视场中心。

聚光照明系统由灯源和聚光镜构成,聚光镜的功能是使更多的光能集中到被观察的部位。照明灯的光谱特性必须与显微镜的接收器的工作波段相适应。

物镜位于被观察物体附近,是实现第一级放大的镜头。在物镜转换器上同时装着几个不同放大倍率的物镜,转动转换器就可让不同倍率的物镜进入工作光路,物镜的放大倍率通常为5~100倍。

物镜是显微镜中对成象质量优劣起决定性作用的光学元件。常用的有能对两种颜色的光线校正色差的消色差物镜;质量更高的还有能对三种色光校正色差的复消色差物镜;能保证物镜的整个像面为平面,以提高视场边缘成像质量的平像场物镜。高倍物镜中多采用浸液物镜,即在物镜的下表面和标本片的上表面之间填充折射率为1.5左右的液体,它能显著的提高显微观察的分辨率。

目镜是位于人眼附近实现第二级放大的镜头,镜放大倍率通常为5~20倍。按照所能看到的视场大小,目镜可分为视场较小的普通目镜,和视场较大的大视场目镜(或称广角目镜)两类。

载物台和物镜两者必须能沿物镜光轴方向作相对运动以实现调焦,获得清晰的图像。用高倍物镜工作时,容许的调焦范围往往小于微米,所以显微镜必须具备极为精密的微动调焦机构。

显微镜放大倍率的极限即有效放大倍率,显微镜的分辨率是指能被显微镜清晰区分的两个物点的最小间距。分辨率和放大倍率是两个不同的但又互有联系的概念。

当选用的物镜数值孔径不够大,即分辨率不够高时,显微镜不能分清物体的微细结构,此时即使过度地增大放大倍率,得到的也只能是一个轮廓虽大但细节不清的图像,称为无效放大倍率。反之如果分辨率已满足要求而放大倍率不足,则显微镜虽已具备分辨的能力,但因图像太小而仍然不能被人眼清晰视见。所以为了充分发挥显微镜的分辨能力,应使数值孔径与显微镜总放大倍率合理匹配。

聚光照明系统是对显微镜成像性能有较大影响,但又是易于被使用者忽视的环节。它的功能是提供亮度足够且均匀的物面照明。聚光镜发来的光束应能保证充满物镜孔径角,否则就不能充分利用物镜所能达到的最高分辨率。为此目的,在聚光镜中设有类似照相物镜中的 ,可以调节开孔大小的可变孔径光阑,用来调节照明光束孔径,以与物镜孔径角匹配。

改变照明方式,可以获得亮背景上的暗物点(称亮视场照明)或暗背景上的亮物点(称暗视场照明)等不同的观察方式,以便在不同情况下更好地发现和观察微细结构。

光学显微镜的分类

光学显微镜有多种分类方法:按使用目镜的数目可分为双目和单目显微镜;按图像是否有立体

感可分为立体视觉和非立体视觉显微镜;按观察对像可分为生物和金相显微镜等;按光学原理可分为偏光,相衬和微差干涉对比显微镜等;按光源类型可分为普通光、荧光、红外光和激光显微镜等;按接收器类型可分为目视、摄影和电视显微镜等。常用的显微镜有双目体视显微镜、金相显微镜、偏光显微镜、紫外荧光显微镜等。

双目体视显微镜是利用双通道光路,为左右两眼提供一个具有立体感的图像。它实质上是两个单镜筒显微镜并列放置,两个镜筒的光轴构成相当于人们用双目观察一个物体时所形成的视角,以此形成三维空间的立体视觉图像。双目体视显微镜在生物、医学领域广泛用于切片操作和显微外科手术;在工业中用于微小零件和集成电路的观测、装配、检查等工作。

金相显微镜是专门用于观察金属和矿物等不透明物体金相组织的显微镜。这些不透明物体无法在普通的透射光显微镜中观察,故金相和普通显微镜的主要差别在于前者以反射光,而后者以透射光照明。在金相显微镜中照明光束从物镜方向射到被观察物体表面,被物面反射后再返回物镜成像。这种反射照明方式也广泛用于集成电路硅片的检测工作。

紫外荧光显微镜是用紫外光激发荧光来进行观察的显微镜。某些标本在可见光中觉察不到结构细节,但经过染色处理,以紫外光照射时可因荧光作用而发射可见光,形成可见的图像。这类显微镜常用于生物学和医学中。

电视显微镜和电荷耦合器显微镜是以电视摄像靶或电荷耦合器作为接收元件的显微镜。在显微镜的实像面处装入电视摄像靶或电荷耦合器取代人眼作为接收器,通过这些光电器件把光学图像转换成电信号的图像,然后对之进行尺寸检测、颗粒计数等工作。这类显微镜的 可以与计算机联用,这便于实现检测和信息处理的自动化,多应用于需要进行大量繁琐检测工作的场合。

扫描显微镜是成像光束能相对于物面作扫描运动的显微镜 。在扫描显微镜中依靠缩小视场来保证物镜达到最高的分辨率,同时用光学或机械扫描的方法,使成像光束相对于物面在较大视场范围内进行扫描,并用信息处理技术来获得合成的大面积图像信息。这类显微镜适用于需要高分辨率的大视场图像的观测。粗准焦螺旋:大范围上下调动镜筒。
细准焦螺旋:小范围上下调动镜筒。

另外
显微镜是一种精密的光学仪器,已有300多年的发展史。自从有了显微镜,人们看到了过去看不到的许多微小生物和构成生物的基本单元——细胞。目前,不仅有能放大千余倍的光学显微镜,而且有放大几十万倍的电子显微镜,使我们对生物体的生命活动规律有了更进一步的认识。在普通中学生物教学大纲中规定的实验中,大部分要通过显微镜来完成,因此,显微镜性能的好坏是做好观察实验的关键。

一、显微镜的光学系统

显微镜的光学系统主要包括物镜、目镜、反光镜和聚光器四个部件。广义的说也包括照明光源、滤光器、盖玻片和载玻片等。

(一)、物镜

物镜是决定显微镜性能的最重要部件,安装在物镜转换器上,接近被观察的物体,故叫做物镜或接物镜。

1、物镜的分类

物镜根据使用条件的不同可分为干燥物镜和浸液物镜;其中浸液物镜又可分为水浸物镜和油浸物镜(常用放大倍数为90—100倍)。

根据放大倍数的不同可分为 低倍物镜(10倍以下)、中倍物镜(20倍左右)高倍物镜(40—65倍)。

根据像差矫正情况,分为消色差物镜(常用,能矫正光谱中两种色光的色差的物镜)和复色差物镜(能矫正光谱中三种色光的色差的物镜,价格贵,使用少)。

2、物镜的主要参数:

物镜主要参数包括:放大倍数、数值孔径和工作距离。

①、放大倍数是指眼睛看到像的大小与对应标本大小的比值。它指的是长度的比值而不是面积的比值。例:放大倍数为100×,指的是长度是1μm的标本,放大后像的长度是100μm,要是以面积计算,则放大了10,000倍。

显微镜的总放大倍数等于物镜和目镜放大倍数的乘积。

②、数值孔径也叫镜口率,简写NA 或A,是物镜和聚光器的主要参数,与显微镜的分辨力成正比。干燥物镜的数值孔径为0.05-0.95,油浸物镜(香柏油)的数值孔径为1.25。

③、工作距离是指当所观察的标本最清楚时物镜的前端透镜下面到标本的盖玻片上面的距离。物镜的工作距离与物镜的焦距有关,物镜的焦距越长,放大倍数越低,其工作距离越长。例:10倍物镜上标有10/0.25和160/0.17,其中10为物镜的放大倍数;0.25为数值孔径;160为镜筒长度(单位mm);0.17为盖玻片的标准厚度(单位 mm)。10倍物镜有效工作距离为6.5mm,40倍物镜有效工作距离为0.48mm 。

3、物镜的作用是将标本作第一次放大,它是决定显微镜性能的最重要的部件——分辨力的高低。

分辨力也叫分辨率或分辨本领。分辨力的大小是用分辨距离(所能分辨开的两个物点间的最小距离)的数值来表示的。在明视距离(25cm)之处,正常人眼所能看清相距0.073mm的两个物点,这个0.073mm的数值,即为正常人眼的分辨距离。显微镜的分辨距离越小,即表示它的分辨力越高,也就是表示它的性能越好。

显微镜的分辨力的大小由物镜的分辨力来决定的,而物镜的分辨力又是由它的数值孔径和照明光线的波长决定的。

当用普通的中央照明法(使光线均匀地透过标本的明视照明法)时,显微镜的分辨距离为d=0.61λ/NA

式中d——物镜的分辨距离,单位 nm。

λ——照明光线波长,单位 nm。

NA ——物镜的数值孔径

例如油浸物镜的数值孔径为1.25,可见光波长范围为400—700nm ,取其平均波长550 nm,则d=270 nm,约等于照明光线波长一半。一般地,用可见光照明的显微镜分辨力的极限是0.2μm。

(二)、目镜

因为它靠近观察者的眼睛,因此也叫接目镜。安装在镜筒的上端。

1、目镜的结构

通常目镜由上下两组透镜组成,上面的透镜叫做接目透镜,下面的透镜叫做会聚透镜或场镜。上下透镜之间或场镜下面装有一个光阑(它的大小决定了视场的大小),因为标本正好在光阑面上成像,可在这个光阑上粘一小段毛发作为指针,用来指示某个特点的目标。也可在其上面放置目镜测微尺,用来测量所观察标本的大小。

目镜的长度越短,放大倍数越大(因目镜的放大倍数与目镜的焦距成反比)。

2、目镜的作用

是将已被物镜放大的,分辨清晰的实像进一步放大,达到人眼能容易分辨清楚的程度。

常用目镜的放大倍数为5—16倍。

3、目镜与物镜的关系

物镜已经分辨清楚的细微结构,假如没有经过目镜的再放大,达不到人眼所能分辨的大小,那就看不清楚;但物镜所不能分辨的细微结构,虽然经过高倍目镜的再放大,也还是看不清楚,所以目镜只能起放大作用,不会提高显微镜的分辨率。有时虽然物镜能分辨开两个靠得很近的物点,但由于这两个物点的像的距离小于眼睛的分辨距离,还是无法看清。所以,目镜和物镜即相互联系,又彼此制约。

(三)、聚光器

聚光器也叫集光器。位于标本下方的聚光器支架上。它主要由聚光镜和可变光阑组成。其中,聚光镜可分为明视场聚光镜(普通显微镜配置)和暗视场聚光镜。

1、光镜的主要参数

数值孔径(NA )是聚光镜的主要参数,最大数值孔径一般是1.2—1.4,数值孔径有一定的可变范围,通常刻在上方透镜边框上的数字是代表最大的数值孔径,通过调节下部可变光阑的开放程度,可得到此数字以下的各种不同的数值孔径,以适应不同物镜的需要。有的聚光镜由几组透镜组成,最上面的一组透镜可以卸掉或移出光路,使聚光镜的数值孔径变小,以适应低倍物镜观察时的照明。

2、聚光镜的作用

聚光镜的作用相当于凸透镜,起会聚光线的作用,以增强标本的照明。一般地把聚光镜的聚光焦点设计在它上端透镜平面上方约1.25mm处。(聚光焦点正在所要观察的标本上,载玻片的厚度为1.1mm左右)

3、可变光阑

可变光阑也叫光圈,位于聚光镜的下方,由十几张金属薄片组成,中心部分形成圆孔。其作用是调节光强度和使聚光镜的数值孔径与物镜的数值孔径相适应。可变光阑开得越大,数值孔径越大(观察完毕后,应将光圈调至最大)。

在可变光阑下面,还有一个圆形的滤光片托架。

说明:在中学实验室只有教师用显微镜(1600×或1500×)才配有聚光器,学生用显微镜(640×或500×)配的是旋转光栏。紧贴在载物台下,能做圆周转动的圆盘,旋转光栏(也称为遮光器),光栏上有大小不等的圆孔,叫光圈。直径分别为2、3、6、12、16mm,转动旋转光栏,光栏上每个光圈都可以对正通光孔,通过大小不等的光圈来调节光线的强弱。

(四)反光镜

反光镜是一个可以随意转动的双面镜,直径为50mm,一面为平面,一面为凹面,其作用是将从任何方向射来的光线经通光孔反射上来。平面镜反射光线的能力较弱,是在光线较强时使用,凹面镜反射光线的能力较强,是在光线较弱时使用。

反光镜通常一面是平面镜,另一面是凹面镜,装在聚光器下面,可以在水平与垂直两个方向上任意旋转。

反光镜的作用是使由光源发出的光线或天然光射向聚光器。当用聚光器时一般用平面镜,不用时用凹面镜;当光线强时用平面镜,弱时用凹面镜。

观察完毕后,应将反光镜垂直放置。

(五)照明光源

显微镜的照明可以用天然光源或人工光源

1、天然光源

光线来自天空,最好是由白云反射来的。不可利用直接照来的太阳光。

2、人工光源

①、对人工光源的基本要求:有足够的发光强度;光源发热不能过多。

②、常用的人工光源:显微镜灯;日光灯

(六)滤光器

安装在光源和聚光器之间。作用是让所选择的某一波段的光线通过,而吸收掉其他的光线,即为了改变光线的光谱成分或削弱光的强度。分为两大类:滤光片和液体滤光器。

(七)盖玻片和载玻片

盖玻片和载玻片的表面应相当平坦,无气泡,无划痕。最好选用无色,透明度好的,使用前应洗净。

盖玻片的标准厚度是0.17±0.02mm,如不用盖玻片或盖玻片厚度不合适,都回影响成像质量。

载玻片的标准厚度是1.1±0.04mm,一般可用范围是1—1.2mm,若太厚会影响聚光器效能,太薄则容易破裂。

二、显微镜的机械装置

显微镜的机械装置是显微镜的重要组成部分。其作用是固定与调节光学镜头,固定与移动标本等。主要有镜座、镜臂、载物台、镜筒、物镜转换器、与调焦装置组成。

(一)、镜座和镜臂

1、镜座 作用是支撑整个显微镜,装有反光镜,有的还装有照明光源。

2、镜臂 作用是支撑镜筒和载物台。分固定、可倾斜两种。

(二)、载物台(又称工作台、镜台)

载物台作用是安放载玻片,形状有圆形和方形两种,其中方形的面积为120mm×110mm。中心有一个通光孔,通光孔后方左右两侧各有一个安装压片夹用的小孔。分为固定式与移动式两种。有的载物台的纵横坐标上都装有游标尺,一般读数为0.1mm,游标尺可用来测定标本的大小,也可用来对被检部分做标记。

(三)、镜筒

镜筒上端放置目镜,下端连接物镜转换器。分为固定式和可调节式两种。机械筒长(从目镜管上缘到物镜转换器螺旋口下端的距离称为镜筒长度或机械筒长)不能变更的叫做固定式镜筒,能变更的叫做调节式镜筒,新式显微镜大多采用固定式镜筒,国产显微镜也大多采用固定式镜筒,国产显微镜的机械筒长通常是160mm。

安装目镜的镜筒,有单筒和双筒两种。单筒又可分为直立式和倾斜式两种,双筒则都是倾斜式的。其中双筒显微镜,两眼可同时观察以减轻眼睛的疲劳。双筒之间的距离可以调节,而且其中有一个目镜有屈光度调节(即视力调节)装置,便于两眼视力不同的观察者使用。

(四)、物镜转换器

物镜转换器固定在镜筒下端,有3—4个物镜螺旋口,物镜应按放大倍数高低顺序排列。旋转物镜转换器时,应用手指捏住旋转碟旋转,不要用手指推动物镜,因时间长容易使光轴歪斜,使成像质量边坏。

(五)、调焦装置

显微镜上装有粗准焦螺旋和细准焦螺旋。有的显微镜粗准焦螺旋与装在同一轴上,大螺旋为粗准焦螺旋,小螺旋为细准焦螺旋;有的则分开安置,位于镜臂的上端较大的一对螺旋为是粗准焦螺旋,其转动一周,镜筒上升或下降10mm。 位于粗准焦螺旋下方较小的一对螺旋为细准焦螺旋,其转动一周,镜筒升降值为0.1mm,细准焦螺旋调焦范围不小于1.8mm。

三、显微镜及其部件的使用

1、使用单筒显微镜时,要养成用左眼观察的习惯(因一般用右手画图),观察时要两眼同时睁开,不要睁一只闭一只,因为这样易于疲劳。为了训练学生习惯于两眼同时睁开观察,可剪一块长约14cm,宽约6cm的长方形硬纸片,在靠近左端处挖一个直径比镜筒上端外径略小的圆孔,把圆孔套在镜筒上段,观察时两眼同时睁开,利用纸片的右端挡住右眼的视线,这样训练一段时间后,就能习惯于两眼同时睁开,然后把纸片去掉。

2、直筒显微镜的镜臂与镜座连接处,是一个机械关节,可用于调节镜筒的倾斜度,便于观察,镜臂不能过于后倾,一般不超过40°。但是在使用临时装片观察时,禁止使用倾斜关节(当镜筒倾斜时,载物台也随之倾斜,载玻片上的液体易流出),尤其是装片内含酸性试剂时严禁使用,以免污损镜体。

3、目镜和物镜的使用

一般都是用一个放大倍数适中的目镜(10×)和最低倍的物镜开始观察,逐步改用倍数较高的物镜,从中找到符合实验要求的放大倍数。

转换物镜时,先用低倍镜观察,调节到正确的工作距离(成像最清晰)。如果进一步使用高倍物镜观察,应在转换高倍物镜之前,把物像中需要放大观察的部分移至视野中央(将低倍物镜转换成高倍物镜观察时,视野中的物像范围缩小了很多)。低倍物镜和高倍物镜基本齐焦(同高调焦),在用低倍物镜观察清晰时,换高倍物镜应可以见到物像,但物像不一定很清晰,可以转动细准焦螺旋进行调节。

通常认为,使用任何一个物镜时,有效放大倍数的上限是1,000乘它的数值孔径,下限是250乘它的数值孔径。如40×物镜的数值孔径是0.65,则上、下限分别为:1000×0.65=650倍和250×0.65≈163倍,超过有效放大倍数上限的叫做无效放大,不能提高观察效果。低于下限的放大倍数则人眼无法分辨,不利于观察。一般最实用的放大倍数范围是500—700乘数值孔径之间的数字。

4、油浸物镜的使用

使用油浸物镜时,一般不要使用同高调焦。同高调焦只适用于每台显微镜的原配物镜,在使用低倍和高倍物镜时,是一个极有利的方便条件,但在使用油浸物镜时,则受到一定限制,一般地说,用油镜观察未加盖玻片的标本片(载玻片)时,利用同高调焦的安全度较大,而对于有盖玻片的标本片,要小心使用,因为油浸物镜的工作距离很短,在设计和装配时所考虑的同高是对标准厚度盖玻片的。

用油浸物镜时,只在标本片上滴香柏油。观察完毕后,要及时进行清洁工作,如不及时进行,香柏油粘上灰尘,擦拭时灰尘粒子可能磨损透镜,香柏油在空气中暴露时间长,还会变稠、变干,擦拭很困难,对仪器很不利。擦拭要细心,动作要轻。油浸物镜前端先用干的擦镜纸擦一两次,把大部分油去掉,再用二甲苯滴湿的擦镜纸擦两次,最后再用干的擦镜纸擦一次。标本片上的香柏油可用“拉纸法”(即把一小张擦镜纸盖在香柏油上,然后在纸上滴一些二甲苯,趁湿把纸往外拉,这样连续三四次,即可干净,一般不会损坏未加盖玻片的涂片标本)擦净。擦镜纸也要防尘,一般在使用前,将每页剪成8小块,贮存在一个干净的小培养皿中,用起来既节省又方便。

5、聚光器的使用方法

①、使用聚光器的原因

当放大倍数增加时,一方面由于放大倍数越高,透镜数目越多,被透镜吸收的光线也越多;另一方面由于视场(指的是所能看到被检标本的范围)的亮度与放大倍数的平方成反比,即放大倍数越高,视场越暗。为了得到足够的亮度,必须安装聚光器,把光线集中到所要观察的标本上。

②、观察时聚光器应处的高度

观察时,要保证得到最好的观察效果,聚光器的聚光焦点应正好落在标本上。要实现这个条件,就必须调节聚光器的高度。当用平行光照明时,聚光器的聚光焦点是在它上端透镜平面中心上方约1.25mm之处,因此,人们常常要求在观察时将聚光器上升到它上端透镜平面仅稍稍低于载物台平面的高度,这样聚光焦点就可能落到位于标准厚度载玻片上的标本上。当使用比标准厚度薄的载玻片来承放标本时,聚光器的位置要相应地降低一些,而当使用过厚地载玻片时,聚光焦点只能落在标本下方,不利于精细的观察。

③、聚光器与物镜的配合

这里所谓的配合,就是使聚光器和物镜这两者的数值孔径取得一致,以更好的进行较为精细的观察。假如聚光器的数值孔径低于物镜,那物镜的部分数值孔径就浪费了,从而达不到它的最高分辨力。假如把聚光器的数值孔径大于物镜的数值孔径,则一方面不能提高物镜的规定分辨力,另一方面反会由于照明光束过宽,使物象的清晰度下降。聚光器与物镜配合的操作方法是:在完成照明、调焦操作后,取下目镜直接向镜筒中看,把聚光器下的可变光阑关到最小,再慢慢地开大。开到它的口径与所见视场的直径恰好一样大,然后按上目镜,即可进行观察。每转换一次物镜,都要随着进行依次这样的配合操作。有的聚光器可变光阑的边框上刻有表示开启口径的尺度,可以根据刻度来进行配合。

历史上显微镜的发明和显微镜的每一次创新都给人类的认知带来了飞跃式的发展;给人类的生活带来了空前的拓展。在提倡科技创新的今天,显微镜的使用已经成为中学生的一项基本技能,掌握结构,科学使用,良好维护,使之成为广大青少年探索未来世界的一个窗口。

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