В каких секторах больше всего используются оптические микроскопы?
Больницы являются крупнейшими местами применения микроскопов, которые в основном используются для проверки информации, такой как изменения в жидкостях организма пациента, проникновение микробов в организм человека, изменения в структуре клеточной ткани и т. д., а также для предоставления врачам справочных и контрольных методов для разработки лечения. планы. В хирургии микроскоп является важнейшим инструментом врача; в сельском хозяйстве, селекции, борьбе с вредителями и других работах без помощи микроскопа не обойтись; в промышленном производстве контроль обработки и регулировка сборки мелких деталей, а также навыки исследования свойств материалов; Следователи по уголовным делам часто полагаются на микроскопы для анализа различных микроскопических преступлений как на важное средство для определения настоящего убийцы; Отделам охраны окружающей среды также необходимы микроскопы при обнаружении различных твердых загрязнителей; Геологи и горные инженеры, культурные реликвии и археологи используют микроскопы. Найденные подсказки могут судить о глубоких подземных месторождениях полезных ископаемых или выводить пыльную историческую правду; даже повседневная жизнь людей не может обойтись без микроскопов, например, в индустрии красоты и парикмахерских услуг, которые могут использовать микроскопы для определения качества кожи и волос. Для лучших результатов. Видно, насколько тесно микроскоп интегрирован с производством и бытом людей.
В соответствии с различными целями применения микроскопы можно условно разделить на четыре категории: биологические микроскопы, металлографические микроскопы, стереомикроскопы и поляризационные микроскопы. Как следует из названия, биологические микроскопы в основном используются в биомедицине, а объекты наблюдения в основном представляют собой прозрачные или полупрозрачные микротела; металлографические микроскопы в основном используются для наблюдения за поверхностью непрозрачных объектов, таких как металлографическая структура и поверхностные дефекты материалов; В то время как объект увеличивается и отображается, ориентация объекта и изображения относительно человеческого глаза также постоянна, и возникает ощущение глубины, которое соответствует обычным визуальным привычкам людей; Поляризационные микроскопы используют характеристики пропускания или отражения различных материалов для поляризованного света, чтобы различать различные компоненты микрообъектов. Кроме того, можно также подразделить некоторые специальные типы, такие как перевернутый биологический микроскоп или культуральный микроскоп, который в основном используется для наблюдения за культурой через дно сосуда для культивирования; флуоресцентный микроскоп использует определенные вещества для поглощения определенного света с более короткой длиной волны. Характеристики излучения определенного света с большей длиной волны, чтобы обнаружить существование этих веществ и судить об их содержании; сравнительный микроскоп может формировать сопоставленные или наложенные изображения двух объектов в одном и том же поле зрения, чтобы сравнить сходства и различия двух объектов.
Традиционные оптические микроскопы в основном состоят из оптических систем и поддерживающих их механических конструкций. Оптические системы включают объективы, окуляры и конденсорные линзы, которые представляют собой сложные увеличительные стекла, изготовленные из различных оптических стекол. Объектив увеличивает изображение образца, а его увеличение М объект определяется по следующей формуле: М объект=Δ/f' объект , где f' объект - фокусное расстояние объектива, а Δ можно понимать как расстояние между линзой объектива и окуляром. Окуляр снова увеличивает изображение, сформированное объективом, и формирует мнимое изображение на расстоянии 250 мм перед человеческим глазом для наблюдения. Это самая удобная позиция для наблюдения для большинства людей. Увеличение окуляра M окуляр=250/f' окуляр, f' окуляр - фокусное расстояние окуляра. Общее увеличение микроскопа является произведением объектива и окуляра, то есть M=M объект*M глаз=Δ*250/f' глаз *f; объект. Видно, что уменьшение фокусного расстояния линзы объектива и окуляра увеличит общее увеличение, что является ключом к наблюдению бактерий и других микроорганизмов с помощью микроскопа, а также является отличием его от обычных увеличительных стекол.
Итак, возможно ли бесконечно уменьшать сетку f' объекта f', чтобы увеличить увеличение, чтобы мы могли видеть более тонкие объекты? Ответ - нет! Это связано с тем, что свет, используемый для визуализации, по сути является своего рода электромагнитной волной, поэтому явления дифракции и интерференции неизбежно будут возникать в процессе распространения, точно так же, как рябь на поверхности воды, которую можно увидеть в повседневной жизни, может исчезать при столкновении с препятствиями. , а два столба водяных волн могут усиливать друг друга при встрече Или ослаблять одно и то же. Когда световая волна, испускаемая точечным светящимся объектом, попадает в линзу объектива, оправа линзы объектива препятствует распространению света, что приводит к дифракции и интерференции. Имеется серия световых колец со слабой и постепенно ослабевающей интенсивностью. Мы называем центральное яркое пятно диском Эйри. Когда две излучающие свет точки находятся близко на определенном расстоянии, два световых пятна будут перекрываться до тех пор, пока их нельзя будет подтвердить как два световых пятна. Рэлей предложил стандарт суждения, полагая, что когда расстояние между центрами двух световых пятен равно радиусу диска Эйри, два световых пятна можно различить. После расчета расстояние между двумя излучающими свет точками в это время равно e=0,61 入/n.sinA=0,61 I/NA, где I — длина волны света, света, воспринимаемого человеческим глазом, составляет около 0.4-0,7 мкм, а n – показатель преломления среды, в которой расположена точка излучения света, например, в воздухе, n ≈1, в воде n≈1,33, а A — половина угла раскрытия светоизлучающей точки к оправе объектива, а NA называется числовой апертурой объектива. Из приведенной формулы видно, что расстояние между двумя точками, различимыми объективом, ограничено длиной волны света и числовой апертурой. Поскольку длина волны наиболее острого зрения человеческого глаза составляет около 0,5 мкм, а угол A не может превышать 90 градусов, sinA всегда меньше 1. Максимальный показатель преломления доступного светопропускающей среды составляет около 1,5, поэтому значение e всегда больше, чем 0,2 мкм, что является минимальным предельным расстоянием, которое может различить оптический микроскоп. Увеличьте изображение через микроскоп. Если вы хотите увеличить расстояние e до точки объекта, которое может быть разрешено объективом с определенным значением числовой апертуры, достаточным для разрешения человеческим глазом, вам нужно Me Больше или равно {{26 }},15 мм, где {{30}},15 мм — экспериментальное значение для человеческого глаза. Минимальное расстояние между двумя микрообъектами, которое можно различить на расстоянии 250 мм перед глазами, поэтому M больше, чем или равным (0,15∕0,61 дюйма) NA≈500N.A, чтобы сделать наблюдение не слишком трудоемким, достаточно удвоить M, то есть 500N. A Меньше или равно M Меньше или равно 1000N.A является разумным диапазоном выбора общего увеличения микроскопа. Как бы велико ни было общее увеличение, оно бессмысленно, потому что числовая апертура объектива ограничила минимальное разрешаемое расстояние, и увеличить увеличение различить больше невозможно. Мелкие объекты детализированы.
