Zavirivanje u mikroskop može vas odvesti u drugi svijet. Načini na koje mikroskopi zumiraju objekte u malom opsegu slični su onome kako vam naočale i povećala mogu bolje vidjeti.
Složeni mikroskopi posebno rade pomoću rasporeda leća za lomljenje svjetlosti kako bi se zumirale stanice i drugi uzorci koji vas vode u svijet mikro veličine. Mikroskop se naziva složeni mikroskop kada se sastoji od više od jednog kompleta leća.
Složeni mikroskopi, poznatiji i kao optički ili svjetlosni mikroskopi, djeluju tako da slika izgleda puno veća kroz dva sustava leća. Prva jeokularna ili okularna leća, u koji gledate kada koristite mikroskop koji se obično uvećava u rasponu između pet i 30 puta. Drugi jeobjektiv sustav lećakoja zumira pomoću veličine od četiri puta do 100 puta, a složeni mikroskopi obično ih imaju tri, četiri ili pet.
Leće u složenom mikroskopu
Sustav leća koristi malu žarišnu udaljenost, udaljenost između leće i uzorka ili predmeta koji se ispituje. Stvarna slika uzorka projicira se kroz leću objektiva kako bi se stvorila srednja slika od svjetlosti koja pada na leću koja se projicira na
Promjena povećanja objektiva mijenja način povećanja ove slike u ovoj projekciji. Theduljina optičke cijeviodnosi se na udaljenost od stražnje žarišne ravnine objekta do primarne ravnine slike unutar tijela mikroskopa. Primarna ravnina slike obično se nalazi unutar samog tijela mikroskopa ili unutar okulara.
Tada se stvarna slika mikroskopom projicira na oko osobe. Očna leća to čini kao jednostavnu povećalu. Ovaj sustav od objektiva do oka pokazuje kako dva sustava leća djeluju jedan za drugim.
Sustav složenih leća omogućuje znanstvenicima i drugim istraživačima stvaranje i proučavanje slika s puno većim povećanjem koje bi inače mogli postići samo jednim mikroskopom. Ako biste pokušali upotrijebiti mikroskop s jednom lećom da biste postigli ta uvećanja, morali biste postaviti leću vrlo blizu oka ili koristiti vrlo široku leću.
Dijelovi i funkcije seciranja mikroskopa
Dijelovi i funkcije seciranja mikroskopa mogu vam pokazati kako svi zajedno rade pri proučavanju uzoraka. Možete grubo podijeliti dijelove mikroskopa na glavu ili tijelo, bazu i ruku s glavom na vrhu, bazu na dnu i ruku između.
Glava ima okular i cijev okulara koji drže okular na mjestu. Okular može biti monokularni ili binokularni, od kojih potonji može koristiti prsten za podešavanje dioptrije kako bi slika bila konzistentnija.
Krak mikroskopa sadrži objektive koje možete odabrati i postaviti za različite razine povećanja. Većina mikroskopa koristi leće 4x, 10x, 40x i 100x koje rade kao koaksijalni gumbi kontrolirajući koliko puta leća uvećava sliku. To znači da su izgrađeni na istoj osi kao i tipka koja se koristi za fini fokus, kao što bi značila riječ "koaksijalno". Objektiv leće u funkciji mikroskopa
Na dnu je baza koja podupire scenu i izvor svjetlosti koji projicira kroz otvor i pušta da se slika projicira kroz ostatak mikroskopa. Veća povećanja obično koriste mehaničke stupnjeve koji vam omogućuju korištenje dva različita gumba za pomicanje lijevo i desno te naprijed i natrag.
Držač stalka omogućuje vam kontrolu udaljenosti između leće objektiva i dijapozitiva za još bliži pogled na uzorak.
Važno je prilagoditi svjetlost koja dolazi iz baze. Kondenzatori primaju dolazno svjetlo i fokusiraju ga na uzorak. Dijafragma vam omogućuje odabir količine svjetlosti koja dolazi do uzorka. Leće u složenom mikroskopu koriste ovo svjetlo za stvaranje slike za korisnika. Neki mikroskopi koriste zrcala da reflektiraju svjetlost natrag na uzorak umjesto na izvor svjetlosti.
Drevna povijest mikroskopskih leća
Ljudi su stoljećima proučavali kako staklo savija svjetlost. Drevni rimski matematičar Klaudije Ptolomej koristio je matematiku kako bi objasnio precizan kut loma o tome kako se slika štapa lomi kad se stavi u vodu. To bi koristio za određivanjerefrakcijska konstanta ili indeks loma za vodu.
Pomoću indeksa loma možete odrediti koliko se brzina svjetlosti mijenja kad se pređe u drugi medij. Za određeni medij upotrijebite jednadžbu za indeks loma
n = \ frac {c} {v}
za indeks loman, brzina svjetlosti u vakuumuc(3,8 x 108 m / s) i brzine svjetlosti u medijuv.
Jednadžbe pokazuju kako se svjetlost usporava pri ulasku u medije poput stakla, vode, leda ili bilo kojeg drugog medija bilo da je krut, tečan ili plin. Ptolomejev rad pokazao bi se ključnim za mikroskopiju, kao i za optiku i druga područja fizike.
Snellov zakon možete koristiti i za mjerenje kuta pod kojim se snop svjetlosti lomi kad uđe u medij, približno na isti način na koji je zaključio Ptolomej. Snellov zakon je
\ frac {n_1} {n_2} = \ frac {\ sin {\ theta_2}} {\ sin {\ theta_1}}
zaθ1kao kut između linije snopa svjetlosti i linije ruba medija prije nego što svjetlost uđe u medij iθ2kao kut nakon što je svjetlost ušla.n1in2su indeksi loma za srednje svjetlo koje je prethodno bilo i srednje svjetlo ulazi.
Kako se radilo više istraživanja, znanstvenici su počeli iskorištavati svojstva stakla oko prvog stoljeća naše ere. Do tada su Rimljani izumili staklo i počeli ga ispitivati kako bi povećali ono što se kroz njega može vidjeti.
Počeli su eksperimentirati s različitim oblicima i veličinama naočala kako bi pronašli najbolji način povećajte nešto gledajući kroz to, uključujući kako bi moglo usmjeriti sunčeve zrake na svjetlosne predmete vatra. Te su leće nazivali "povećala" ili "goruće naočale".
Prvi mikroskopi
Potkraj 13. stoljeća ljudi su počeli stvarati naočale pomoću leća. 1590. godine dvojica Nizozemaca, Zaccharias Janssen i njegov otac Hans, izvodili su eksperimente koristeći leće. Otkrili su da postavljanje leća jednu na drugu u cijevi može povećati sliku na mnogo veće povećanje nego što bi ga mogla postići jedna leća, a Zaccharias je ubrzo izumio mikroskop. Ova sličnost sa sustavom leća objektiva mikroskopa pokazuje koliko je unatrag otišla ideja o upotrebi leća kao sustava.
Janssenov mikroskop koristio je mesingani stativ dug oko dva i pol metra. Janssen je izradio primarnu mjedenu cijev koju je mikroskop koristio u radijusu od oko inča ili pola inča. Mjedena cijev imala je diskove na dnu, kao i na svakom kraju.
Drugi dizajni mikroskopa počeli su nastajati od strane znanstvenika i inženjera. Neki od njih koristili su sustav velike cijevi u kojoj su bile smještene dvije druge cijevi koje su kliznule u njih. Ove ručno izrađene cijevi povećavale bi predmete i služile bi kao osnova za dizajn modernih mikroskopa.
Ti mikroskopi još uvijek nisu bili korisni za znanstvenike. Uvećavali bi slike otprilike devet puta, a slike koje su stvorili ostavili teško vidljivima. Godinama kasnije, do 1609. godine, astronom Galileo Galilei proučavao je fiziku svjetlosti i kako će ona stupiti u interakciju s materijom na načine koji bi se pokazali korisnima za mikroskop i teleskop. Također je dodao uređaj za fokusiranje slike na vlastiti mikroskop.
Nizozemski znanstvenik Antonie Philips van Leeuwenhoek koristio je mikroskop s jednom lećom 1676. kada bi koristio male staklene kugle koji su postali prvi čovjek koji je izravno promatrao bakterije, postajući poznati kao "otac mikrobiologija."
Kad je pogledao kap vode kroz leću kugle, vidio je bakterije kako plutaju u vodi. Nastavio bi otkrivati anatomiju biljaka, otkrivati krvne stanice i stvarati stotine mikroskopa s novim načinima povećavanja. Jedan takav mikroskop uspio je povećati 275 puta pomoću jedne leće s dvostruko konveksnim sustavom povećala.
Napredak u tehnologiji mikroskopa
Naredna stoljeća donijela su još poboljšanja u tehnologiji mikroskopa. U 18. i 19. stoljeću došlo je do usavršavanja dizajna mikroskopa kako bi se optimizirala učinkovitost i djelotvornost, kao što su sami mikroskopi postali stabilniji i manji. Različiti sustavi leća i snaga leća bavili su se problemima zamućenja ili nedostatka jasnoće na slikama koje su mikroskopi stvorili.
Napredak u optici znanosti donio je veće razumijevanje kako se slike odražavaju na različitim ravninama koje leće mogu stvoriti. To je omogućilo tvorcima mikroskopa da stvore preciznije slike tijekom ovog napretka.
1890-ih tadašnji njemački apsolvent August Köhler objavio je svoj rad na Köhlerovoj rasvjeti koja će distribuirati svjetlost na smanjite optički odsjaj, fokusirajte svjetlost na predmet mikroskopa i upotrijebite preciznije metode upravljanja svjetlošću Općenito. Te su se tehnologije oslanjale na indeks loma, veličinu kontrasta otvora između uzorka a svjetlost mikroskopa uz veću kontrolu nad komponentama poput dijafragme i okulara.
Leće mikroskopa danas
Danas se leće razlikuju od onih koje se usredotočuju na određene boje do leća koje se primjenjuju na određene indekse loma. Objektivni sustavi leća koriste ove leće kako bi ispravili kromatsku aberaciju, razlike u bojama kada se različite boje svjetlosti malo razlikuju u kutu pod kojim se lome. To se događa zbog razlika u valnoj duljini različitih boja svjetlosti. Možete shvatiti koja je leća prikladna za ono što želite proučavati.
Akromatske leće koriste se za izradu indeksa loma dviju različitih valnih duljina svjetlosti. Općenito se cijene po pristupačnoj cijeni i kao takvi se široko koriste.Poluapokromatične leće, ili fluoritne leće, mijenjaju indekse loma tri valne duljine svjetlosti da bi postali isti. Oni se koriste u proučavanju fluorescencije.
Apokromatske leće, s druge strane, koristite veliki otvor za propuštanje svjetlosti i postignite veću rezoluciju. Koriste se za detaljna promatranja, ali obično su skuplja. Plan leće rješavaju učinak aberacije zakrivljenosti polja, gubitak fokusa kada zakrivljena leća stvara najoštriji fokus slike udaljene od ravnine na koju treba projicirati sliku.
Potopne leće povećavaju otvor blende pomoću tekućine koja ispunjava prostor između leće objektiva i uzorka, što također povećava razlučivost slike.
Napredujući u tehnologiji leća i mikroskopa, znanstvenici i drugi istraživači utvrđuju precizne uzroke bolesti i specifične stanične funkcije koje su upravljale biološkim procesima. Mikrobiologija je pokazala čitav svijet organizama izvan golim okom koji bi doveo do više teoretiziranja i ispitivanja onoga što znači biti organizam i kakva je priroda života.