Sisältö
- Linssit yhdistelmämikroskoopissa
- Mikroskoopin osien ja toimintojen leikkaaminen
- Mikroskooppilinssien muinaishistoria
- Ensimmäiset mikroskoopit
- Mikroskooppitekniikan edistysaskel
- Mikroskooppien linssit tänään
Kurkistuminen mikroskooppiin voi viedä sinut eri maailmaan. Tavat, joilla mikroskoopit lähentävät kohteita pienessä mittakaavassa, ovat samanlaisia kuin kuinka lasit ja suurennuslasit voivat antaa sinun nähdä paremmin.
Erityisesti yhdistelmämikroskoopit toimivat linssijärjestelyn avulla valon taittamiseksi lähentämään soluja ja muita näytteitä, jotta pääset mikrokokoiseen maailmaan. Mikroskooppia kutsutaan yhdistelmämikroskoopiksi, kun se koostuu useammasta kuin yhdestä linssisarjasta.
Yhdistelmämikroskoopit, joka tunnetaan myös nimellä optiset tai valomikroskoopit, tekevät kuvan näyttämään paljon suuremmalta kahden linssijärjestelmän avulla. Ensimmäinen on silmä- tai okulaarilinssi, jota tutkit käyttäessäsi mikroskooppia, joka suurenee tyypillisesti viidestä 30: een. Toinen on objektiivilinssijärjestelmä että zoomataan käyttämällä voimakkuuksia neljästä sataan kertaan, ja yhdistelmämikroskoopeilla on yleensä kolme, neljä tai viisi näistä.
Linssit yhdistelmämikroskoopissa
Objektiivilinssijärjestelmässä käytetään pieni polttoetäisyys, linssin ja tutkittavan näytteen tai esineen välinen etäisyys. Näytteen todellinen kuva heijastetaan objektiivilinssin läpi, jolloin saadaan välikuva linssin valosta, joka heijastetaan objektiivinen konjugaattikuvan taso tai ensisijainen kuvan taso.
Objektiivilinssin suurennuksen muuttaminen muuttaa kuvan kuvan skaalautumista tässä projektiossa. optisen putken pituus viittaa etäisyyteen objektiivin takakeskipistetasosta ensisijaiseen kuvan tasoon mikroskoopin rungossa. Ensisijainen kuvan taso on yleensä joko itse mikroskoopin rungossa tai okulaarissa.
Oikea kuva projisoidaan sitten ihmisen silmään mikroskoopilla. Silmälinssi tekee tämän yksinkertaisena suurennuslinssinä. Tämä järjestelmä objektiivista silmään osoittaa, kuinka kaksi linssijärjestelmää toimivat peräkkäin.
Yhdistelmälinssijärjestelmä antaa tutkijoille ja muille tutkijoille luoda ja tutkia kuvia huomattavasti suuremmalla suurennuksella, jonka he muuten voisivat saavuttaa vain yhdellä mikroskoopilla. Jos yrität käyttää mikroskooppia yhdellä linssillä saavuttaaksesi nämä suurennukset, sinun on asetettava linssi hyvin lähellä silmääsi tai käytettävä erittäin leveää linssiä.
Mikroskoopin osien ja toimintojen leikkaaminen
Mikroskoopin osien ja toimintojen leikkaaminen voi näyttää kuinka ne kaikki toimivat yhdessä tutkiessaan näytteitä. Voit jakaa karkeasti mikroskoopin osiot päähän tai vartaloon, pohjaan ja käsivarteen pään ollessa yläreunassa, pohjan alareunassa ja varren välillä.
Päässä on okulaari ja okulaariputki, joka pitää okulaarin paikoillaan. Okulaari voi olla joko yksirenkainen tai binokulaarinen, joista jälkimmäisessä voidaan käyttää diopterisäätörengasta kuvan yhtenäistämiseksi.
Mikroskoopin varsi sisältää kohteet, jotka voit valita ja asettaa erilaisille suurennustasoille. Useimmat mikroskoopit käyttävät 4x, 10x, 40x ja 100x linssejä, jotka toimivat koaksiaalinappina, jotka säätelevät kuinka monta kertaa objektiivi suurentaa kuvaa. Tämä tarkoittaa, että ne on rakennettu samalle akselille kuin hienosäätöön käytettävät nupit, kuten sana "koaksiaalinen" tarkoittaisi. Objektiivilinssi mikroskooppitoiminnassa
Alareunassa on alusta, joka tukee näyttämöä ja valonlähdettä, joka heijastuu aukon läpi ja antaa kuvan projisoida muun mikroskoopin läpi. Suuremmissa suurennuksissa käytetään yleensä mekaanisia portaita, joiden avulla voit käyttää kahta eri nuppia liikkuaksesi sekä vasemmalle että oikealle ja eteenpäin ja taaksepäin.
Telinepysäytys antaa sinun hallita objektiivilinssin ja liukumäärän välistä etäisyyttä, jotta näytettä voidaan tarkastella vielä tarkemmin.
Pohjasta tulevan valon säätäminen on tärkeää. Lauhduttimet vastaanottavat tulevan valon ja kohdistavat sen näytteeseen. Kalvon avulla voit valita kuinka paljon valoa saavuttaa näytteen. Yhdistelmämikroskoopin linssit käyttävät tätä valoa käyttäjän kuvan luomiseen. Jotkut mikroskoopit käyttävät peilejä heijastamaan valoa takaisin näytteelle valonlähteen sijasta.
Mikroskooppilinssien muinaishistoria
Ihmiset ovat tutkineet, kuinka lasi taipuu valoon vuosisatojen ajan. Muinaisen rooman matemaatikko Claudius Ptolemy käytti matematiikkaa selittämään tarkan taitekulman siitä, kuinka kepin kuva taittui veteen sijoitettuna. Hän käyttää tätä määrittääkseen veden taitekerroin tai taitekerroin.
Taitekertoimen avulla voit määrittää, kuinka paljon valon nopeus muuttuu, kun se siirretään toiseen väliaineeseen. Käytä tietyn väliaineen yhtälöä taitekerroin n = c / v taitekerroin n, valon nopeus tyhjiössä C (3,8 x 108 m / s) ja valon nopeus väliaineessa v.
Yhtälöt osoittavat, kuinka valo hidastuu, kun se tulee väliaineisiin, kuten lasiin, veteen, jään tai muuhun väliaineeseen riippumatta siitä, onko se kiinteää, nestemäistä tai kaasua. Ptolemaiostyö osoittautuu välttämättömäksi mikroskopialle sekä optiikalle ja muille fysiikan aloille.
Voit käyttää Snells-lakia myös mittaamaan kulmaa, jossa valonsäde taittuu, kun se tulee keskipitkälle, suunnilleen samalla tavalla kuin Ptolemaios päätteli. Snells-laki on n1/ n2 = sinθ2/ sinθ1 varten θ1 - valonsäteen linjan ja väliaineen reunan välisen kulman, ennen kuin valo tulee väliaineeseen ja - θ2 kuin kulma valon tulon jälkeen. n1 ja _N2__ - on keskikokoisen valon taitekerroin ollut aikaisemmin sisällä ja keskimääräinen valo tulee.
Kun lisää tutkimusta tehtiin, tutkijat alkoivat hyödyntää lasin ominaisuuksia ensimmäisellä vuosisadalla jKr. Siihen mennessä roomalaiset olivat keksineet lasin ja alkaneet testata sitä sen käyttötarkoituksiin suurentamalla sitä, mitä sen läpi voidaan nähdä.
He aloittivat kokeilun erimuotoisilla ja -kokoisilla laseilla selvittääkseen parhaan tavan suurentaa jotain etsimällä sitä läpi, mukaan lukien miten se pystyi ohjaamaan auringonsäteet tuleen oleviin kevyisiin esineisiin. He kutsuivat näitä linssejä "suurennuslasiksi" tai "polttavaksi lasiksi".
Ensimmäiset mikroskoopit
Lähellä 13. vuosisadan loppua ihmiset alkoivat luoda silmälaseja linsseillä. Vuonna 1590 kaksi hollantilaista miestä, Zaccharias Janssen ja hänen isänsä Hans, tekivät kokeita linsseillä. He huomasivat, että linssien asettaminen toistensa päälle putkeen saattoi suurentaa kuvaa paljon suuremmalla suurennuksella kuin yksittäinen linssi pystyi saavuttamaan, ja Zaccharias keksi pian mikroskoopin. Tämä samankaltaisuus mikroskooppien objektiivilinssijärjestelmän kanssa osoittaa, kuinka kaukana linssien käytön ajatus järjestelmässä menee.
Janssen-mikroskoopilla käytettiin messinkijalkaa, joka oli noin kaksi ja puoli jalkaa pitkä. Janssen muovasi ensisijaisen messinkiputken, jota mikroskooppi käytti noin tuuman tai puolen tuuman säteellä. Messinkiputkessa oli kiekkoja sekä pohjassa että molemmissa päissä.
Tutkijat ja insinöörit alkoivat esiintyä muita mikroskooppisuunnitelmia.Jotkut heistä käyttivät suuren putken järjestelmää, jossa oli kaksi muuta putkea, jotka liukuivat niihin. Nämä käsintehtyjä putkia suurennettaisiin esineitä ja ne toimisivat perustana nykyaikaisten mikroskooppien suunnittelulle.
Näitä mikroskooppeja voidaan kuitenkin käyttää tutkijoille vielä. He suurentaisi kuvia noin yhdeksän kertaa jättäen samalla luomansa kuvan vaikeaksi nähdä. Vuosia myöhemmin, vuoteen 1609 mennessä, tähtitieteilijä Galileo Galilei tutki valofysiikkaa ja miten se vuorovaikuttaa aineen kanssa tavoilla, jotka osoittautuvat hyödyllisiksi mikroskoopille ja teleskoopille. Hän lisäsi myös laitteen kuvan tarkentamiseksi omaan mikroskooppiinsa.
Hollantilainen tutkija Antonie Philips van Leeuwenhoek käytti yksilinssimikroskooppia vuonna 1676, kun hän käytti pieniä lasipalloja tullakseen ensimmäiseksi ihmiseksi, joka tarkkaili bakteereja suoraan, ja hänestä tuli tunnetuksi "mikrobiologian isä".
Kun hän katsoi tippaa vettä pallon linssin läpi, hän näki bakteerien kelluvan vedessä. Hän jatkoi löytöjä kasvien anatomiassa, löytää verisoluja ja tehdä satoja mikroskooppeja uusilla suurennustavoilla. Yksi tällainen mikroskooppi pystyi käyttämään suurennusta 275 kertaa käyttämällä yhtä linssiä kaksoiskuperan suurennusjärjestelmän kanssa.
Mikroskooppitekniikan edistysaskel
Tulevat vuosisadat toivat lisää parannuksia mikroskooppitekniikkaan. 1700- ja 1800-luvuilla parannettiin mikroskooppisuunnittelua optimoimaan tehokkuus ja vaikuttavuus, esimerkiksi tekemällä itse mikroskoopeista vakaampia ja pienempiä. Eri linssijärjestelmät ja linssien teho vastasivat mikroskooppien tuottamien kuvien epäselvyyttä tai epäselvyyttä.
Tieteen optiikan edistys toi paremman käsityksen siitä, kuinka kuvat heijastuvat linssien tuottamiin eri tasoihin. Tämän avulla mikroskooppien luojat voivat luoda tarkempia kuvia näiden edistysten aikana.
1890-luvulla silloinen saksalainen jatko-opiskelija August Köhler julkaisi teoksensa Köhler-valaistuksesta, joka jakaisi valoa optisen häikäisyn vähentämiseksi, tarkentaisi valoa mikroskoopin kohteeseen ja käyttäisi tarkempia menetelmiä valon hallintaan yleensä. Nämä tekniikat luottavat taitekerrokseen, näytteen ja mikroskoopin valon välisen aukon kontrastin kokoon ja kontrolloivat enemmän komponentteja, kuten kalvo ja okulaari.
Mikroskooppien linssit tänään
Nykyään linssit vaihtelevat linsseistä, jotka keskittyvät tiettyihin väreihin, linsseihin, jotka koskevat tiettyjä taitekertoimia. Objektiivilinssijärjestelmät käyttävät näitä linssejä korjaamaankseen kromaattisen poikkeaman, värierot, kun eri valon värit eroavat hieman niiden taitekulmassa. Tämä johtuu valon eri värien aallonpituuseroista. Voit selvittää, mikä linssi sopii tutkittavaksi.
Akromaattisia linssejä käytetään tekemään taitekertoimet kahdesta samasta valon aallonpituudesta. Niitä yleensä hinnoitellaan kohtuuhintaan ja sellaisenaan niitä käytetään laajalti. Puolivalkoiset linssittai fluoriittilinssit, muuttavat valon kolmen aallonpituuden taitekertoimet, jotta ne olisivat samat. Näitä käytetään fluoresenssin tutkimisessa.
Apokromaattiset linssittoisaalta, käytä suurta aukkoa valon läpi pääsemiseksi ja suuremman resoluution saavuttamiseksi. Niitä käytetään yksityiskohtaisiin havaintoihin, mutta ne ovat yleensä kalliimpia. Suuntauslinssit käsittelevät kentän kaarevuuden poikkeaman vaikutuksen, tarkennuksen menetyksen, kun kaareva linssi luo kuvan terävimmän tarkennuksen etäältä tasosta, jonka se oli tarkoitettu kuvan projisoimiseksi.
Upotuslinssit suurentavat aukon kokoa käyttämällä nestettä, joka täyttää objektiivilinssin ja näytteen välisen tilan, mikä lisää myös kuvan tarkkuutta.
Linssien ja mikroskooppien tekniikan kehityksen myötä tutkijat ja muut tutkijat määrittelevät tarkat sairauden syyt ja biologiset prosessit ohjaavat solun erityiset toiminnot. Mikrobiologia osoitti paljaan silmän ulkopuolella olevan kokonaisen organismien maailman, mikä johtaisi teoriointiin ja testaamiseen, mitä se tarkoitti organismiksi ja millaista elämä oli.