显微镜的结构和使用的实验方法及步骤 立体显微镜的配置结构以及使用方法步骤?

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以生物显微镜为例,讲述一下原理、构造和实验方法、步骤。

一、光学显微镜的原理

普通光学显微镜主要由物镜和目镜组成,均为凸透镜。物镜的焦距(f1)短,目镜的焦距(f2)长。物镜到标本(AB)的距离稍大于物镜(Lo)的焦距,标本经物镜放大后,形成放大倒立的实像A’B’,实像A’B是目镜的物体,它位于目镜的焦点以内,所以 A’B’经目镜(Le)再次放大后,形成放大的虚像A”B”(如图1)。

                          图1 光学显微镜成像原理

二、显微镜的结构:

普通光学显微镜由机械部分、照明部分和光学部分组成(如图2)。


                                      图2 光学显微镜结构

1. 机械部分:

显微镜的机械部分包括镜座、镜筒、物镜转换器、载物台、推动器、粗调手轮、微调手轮等部件。

1)镜座:镜座是显微镜的基本支架,它由底座和镜臂两部分组成。其上连有载物台和镜筒,它是用来安装光学放大系统部件的基础。底座和镜臂起稳定和支撑整个显微镜的作用。

2)镜筒: 镜筒上接接目镜,下接转换器,形成接目镜与接物镜(装在转换器下)间的暗室。从物镜的后缘到镜筒尾端的距离称为机械筒长。因为物镜的放大率是对一定的镜筒长度而言的。镜筒长度的变化,不仅放大倍率随之变化,而且成像质量也受到影响。因此,使用显微镜时,不能任意改变镜筒长度。国际上将显微镜的标准筒长定为160mm,此数字通常标在物镜的外壳上。镜筒有单筒式、双筒式两种,单筒式镜筒又分直立和倾斜式,而双筒式镜筒均为倾斜式。

3)物镜转换器:物镜转换器上可安装三至四个接物镜,一般是三个接物镜(低倍、高倍和油镜)。转动转换器,可以按需要将其中的一个接物镜和镜筒对齐(注意是转动转换换选镜头,不能抓着物镜镜头转),与接目镜构成放大系统。

4)载物台:载物台中央有一孔,为光线通道。在台上装有弹簧标本夹和推动器,其作用为固定和移动标本的位置,使得镜检对象恰好位于视野中心。

5)推动器:是移动标本的机械装置,它是由一横一纵两个推进齿轴的金属架构成的,好的显微镜在纵横架杆上刻有刻度标尺,构成很精密的平面座标系。如果我们需要重复观察某一部分,可记下纵横标尺的数值,以后移动到同样数值即可找到。

6)粗调手轮(粗螺旋):粗调手轮是快速移动调节接物镜和标本间距离的机件。

7)微调手轮(细螺旋):用粗调手轮只可以粗略地调节焦距,要得到最清晰的物象,需要使用微距螺旋做精调。

2. 照明部分

安装在载物台的下方,由反光镜(或光源)、聚光器和光圈组成。

1)反光镜:早期光学显微镜是用自然光检视物体,在镜座上装有反光镜。反光镜是由一平面和另一凹面的镜子组成,可以将投射在它上面的光线反射到聚光器透镜用以照明标本。也有用凹面镜会聚光线的。现代光学显微镜普遍采用电光源,无反光镜,并可调节光照强度。

2)聚光器:聚光器在载物台下面,它是由一组聚光透镜和升降螺旋组成的。聚光器安装在载物台下,其作用是将光源经反光镜反射来的光线聚焦于样品上,以得到最强的照明,使物象获得明亮清晰的效果。聚光器的高低可以调节,使焦点落在被检物体上,以得到最大亮度。一般聚光器的焦点在其上方1.25mm处,而其上升限度为载物台平面下方0.1mm。因此,要求使用的载玻片厚度应在0.8~1.2mm之间,否则被检样品不在焦点上,影响镜检效果。

3)光圈:聚光器前透镜组前面还装有虹彩光圈,它可以开大和缩小,控制通过的光量,从而影响着成像的分辨力和反差,若将虹彩光圈开放过大,超过物镜的数值孔径时,便产生光斑;若收缩虹彩光圈过小,分辨力下降,反差增大。因此,在观察时,通过虹彩光圈的调节再把视场光阑(带有视场光阑的显微镜)开启到视场周缘的外切处,使视场外得不到光线的照明,以免散射光的干扰。

3. 光学部分

1)目镜:安装在镜筒上端,有单筒和双筒目镜,常用5×、10×、15×和20×的目镜。

2)物镜:安装在转换器上的接物透镜使被检物体成一次像,物镜成像的质量,对分辨力有着决定性的影响。一般有3-4个物镜(如图3),通常在物镜上标有主要性能指标即放大倍数和镜口率,如10/0.25、40/0.65和100/1.30。

                                           图3  显微镜物镜镜头

物镜的种类很多,可从不同角度来分类: 根据物镜前透镜与被检物体之间的介质不同,可分为:

①干物镜  以空气为介质,如常用的40×以下的物镜,数值孔径均小于1。

②油浸物镜  常以香柏油为介质,此物镜又叫油镜头,其放大率为90×~100×,数值孔值大于1。

数值孔径(numerical apeature,N.A.),也叫做镜口率(或开口率)。在物镜和聚光器上都标有它们的数值孔径,数值孔径是物镜和聚光器的主要参数,也是判断它们性能的最重要指标。物镜的性能取决于物镜的数值孔径,数值孔径越大,物镜的性能越好。数值孔径和显微镜的各种性能有密切的关系,它反映该物镜分辨力的大小,数值越大,其分辨力越高。

工作距离指物像调节清楚时物镜下表面与盖玻片上表面之间的距离;物镜的放大倍数越大,工作距离越小。

2. 光学显微镜的使用方法及实验:

实验用品

材料与标本:字片、红绿羊毛交叉片、人血涂片。

器材:显微镜、擦镜纸。

试剂:香柏油、二甲苯(或乙醚-酒精混合液,比例为2:3)。

1)10×低倍镜的使用

①将显微镜放在离实验台边缘6~7厘米处(至少约一拳的距离)。

②打开显微镜的电源开关,然后使低倍镜对准镜台,开大光圈,上升聚光器并调节光亮调节旋钮至视野内光线明亮度适中。

③放置标本片:取一张载有标本的载玻片(以下简称玻片标本),先用肉眼观察,以确定止反面(载有标本的面为正面,一般都贴有标签)和标本的大致位置。再将玻片标本正面朝上放置在载物台并用弹簧夹夹好,用移动器移动片夹将玻片标本的标本移到载物台圆孔,聚光镜的正上方。

④调节焦距:从显微镜侧面注视物镜镜头,同时转动粗调手轮,使得载物台上升到最高(物镜头与标本片的距离约5mm处),然后一边在目镜上观察,一边缓慢转动粗调手轮,使载物台缓慢下降至视野中出现清晰的物像。

2)40×高倍镜的使用

①选择目标:一定先在低倍镜下把待观察部位移动到视野中心,将物像调节清晰。

②转换高倍镜物镜:为防止镜头碰撞玻片,可从显微镜侧面观察。慢慢地转动转换器使高倍镜头对准通光孔。

③调节焦距:观察目镜同时稍稍调节细调手轮,即可获得清晰的物像。若视野不够明亮,可上升聚光器和开大光圈。

3)100×油镜的使用

① 选择目标:在高倍镜下确定玻片标本上待观察部位并移至视野正中央。

② 转换油镜:转动转换器,使高倍镜头离开通光孔,在载物台圆孔上方的玻片标本处滴一滴香柏油。然后从侧面注视着镜头与玻片,慢慢转换油镜使镜头浸入油中。

③ 调节光亮:将聚光器升到最高位置,光圈开到最大。

④ 调焦:观察目镜同时调节细调手轮,使得物像清晰

若目标不理想或不出现物像需重找,在加油区之外重找应按:低倍→高倍油镜程序。在加油区内重找应按:低倍→油镜程序,以免油沾污高倍镜头。

⑤ 擦拭油镜头:观察完毕,先用干的擦镜纸吸掉粘在油镜头上的油,再用擦镜纸条沾少许二甲苯(或乙醚-酒精混合液,比例为2:3)擦试镜头及周围,最后用干的擦镜纸擦干多余的二甲苯。
⑥ 玻片标本上的油处理方法同上,只是因为玻片上的油较多,要重复2-3次才能擦干净。

4)实验记录结果与记录

①低倍镜的练习

比较肉眼直接观察字片与低倍镜下观察物像的有什么区别?左右前后移动玻片与低倍镜下观察到的物像有什么区别?

②高倍镜的练习

取红绿羊毛交叉片,先在低倍镜下找到羊毛,并将红绿羊毛的交叉点移到视野的中心,再换高倍镜观察,能否在交叉点同时看到两根羊毛(利用细螺旋进行判断)。

③油镜的练习

取人血涂片,先用低倍镜、高倍镜观察,再换油镜观察。比较三种放大倍数的物镜的分辨力并练习擦拭油镜头和标本片。

三、注意事项

  1. 移动显微镜时一定要一手握住镜臂,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。要轻拿轻放。

  2. 显微镜的光学部分,只能用特殊试镜纸纸擦拭,不得随意使用其它物品擦拭,更不可用手指触摸透镜,以免汗液玷污透镜。

  3. 需要更换标本片时,将物镜头转离载物台 ,方可取下或放置标本片。

  4. 保持显微镜的清洁,避免灰尘、水及化学试剂的玷污。

  5. 转换物镜镜头时,不要搬动物镜镜头,应转动转换器。

  6. 切勿随意转动粗准焦螺旋。使用细准焦螺旋时,用力要轻,转动要慢,转不动时不要硬转。

  7. 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、破坏光轴重合。

  8. 在使用高倍物镜时,不要用粗准焦螺旋调节焦距,以免移动间隔过大,损伤物镜和玻片。

  9. 保持显微镜的干燥。

  10. 显微镜使用完毕,必须复原,其具体步骤是:先转动转换器使物镜头离开通光孔,再取下标本片,下降载物台,下降聚光器、关闭光圈,玻片移动器回位,将显微镜电光源的亮度调到最暗,再关闭电源,盖上绸布和外罩,最后将显微镜放在桌子的中央。



普通光学显微镜的构造主要分为三部分:机械部分、照明部分和光学部分。 

  一、机械部分  1、镜座:是显微镜的底座,用以支持整个镜体。  2、镜柱:是镜座上面直立的部分,用以连接镜座和镜臂。  3、镜臂:一端连于镜柱,一端连于镜筒,是取放显微镜时手握部位。  4、镜筒:连在镜臂的前上方,镜筒上端装有目镜,下端装有物镜转换器。  5、物镜转换器(旋转器):接于棱镜壳的下方,可自由转动,盘上有3-4个圆孔,是安装物镜部位,转动转换器,可以调换不同倍数的物镜,当听到碰叩声时,方可进行观察,此时物镜光轴恰好对准通光孔中心,光路接通。  6、镜台(载物台):在镜筒下方,形状有方、圆两种,用以放置玻片标本,中央有一通光孔,我们所用的显微镜其镜台上装有玻片标本推进器(推片器),推进器左侧有弹簧夹,用以夹持玻片标本,镜台下有推进器调节轮,可使玻片标本作左右、前后方向的移动。  7、调节器:是装在镜柱上的大小两种螺旋,调节时使镜台作上下方向的移动。  (1)粗调节器(粗螺旋):大螺旋称粗调节器,移动时可使镜台作快速和较大辐度的升降,所以能迅速调节物镜和标本之间的距离使物象呈现于视野中,通常在使用低倍镜时,先用粗调节器迅速找到物象。  (2)细调节器(细螺旋):小螺旋称细调节器,移动时可使镜台缓慢地升降,多在运用高倍镜时使用,从而得到更清晰的物象,并借以观察标本的不同层次和不同深度的结构。  二、照明部分  装在镜台下方,包括反光镜,集光器。  1、反光镜:装在镜座上面,可向任意方向转动,它有平、凹两面,其作用是将光源光线反射到聚光器上,再经通光孔照明标本,凹面镜聚光作用强,适于光线较弱的时候使用,平面镜聚光作用弱,适于光线较强时使用。  2、集光器(聚光器)位于镜台下方的集光器架上,由聚光镜和光圈组成,其作用是把光线集中到所要观察的标本上。  (1)聚光镜:由一片或数片透镜组成,起汇聚光线的作用,加强对标本的照明,并使光线射入物镜内,镜柱旁有一调节螺旋,转动它可升降聚光器,以调节视野中光亮度的强弱。  (2)光圈(虹彩光圈):在聚光镜下方,由十几张金属薄片组成,其外侧伸出一柄,推动它可调节其开孔的大小,以调节光量。  三、光学部分  1、目镜:装在镜筒的上端,通常备有2-3个,上面刻有5×、10×或15×符号以表示其放大倍数,一般装的是10×的目镜。  2、物镜:装在镜筒下端的旋转器上,一般有3-4个物镜,其中最短的刻有“10×”符号的为低倍镜,较长的刻有“40×”符号的为高倍镜,最长的刻有“100×”符号的为油镜,此外,在高倍镜和油镜上还常加有一圈不同颜色的线,以示区别。显微镜的放大倍数是物镜的放大倍数与目镜的放大倍数的乘积,如物镜为10×,目镜为10×,其放大倍数就为10×10=100。  



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