Световой микроскоп - незаменимый инструмент бактериолога. Бактерии слишком малы, чтобы их можно было увидеть без посторонней помощи. Некоторые бактерии настолько малы, что их невозможно увидеть даже в мощный световой микроскоп без небольшой помощи - небольшой помощи в виде масляной иммерсионной линзы. Все линзы, требующие масляной иммерсии, классифицируются как объективы с большим увеличением.
Увеличение глаза
В вашем глазу есть поверхности, которые изгибают свет, чтобы направить его на сетчатку. Положение светового пятна на сетчатке зависит от угла, под которым свет попадает в ваш глаз. Ваш глаз фокусирует свет под двумя разными углами в двух разных точках. Разделение пятен зависит от разницы углов. Если два пятна расположены достаточно близко друг к другу, чтобы стимулировать одни и те же клетки на сетчатке, вы не сможете отличить их друг от друга. Вот почему вы не можете видеть бактерии: угол между светом, исходящим с двух сторон бактерии, настолько мал, что ваш глаз смешивает его с другим светом.
Как работает микроскоп
Микроскоп подобен дополнительной линзе перед вашим глазом. Вся цель состоит в том, чтобы увеличить угол падения света, исходящего от объекта, поэтому микроскоп действует как одно большое увеличительное стекло, искривляя свет, создавая впечатление, будто объект рассредоточен. Но использование одной большой линзы для работы создаст тусклые и искаженные изображения, поэтому в микроскопе используется пара маленьких линз: объектив, расположенный рядом с образцом, и окуляр, или окуляр, рядом с вашим глазом. Каждая из этих линз имеет собственное увеличение. Увеличение всего микроскопа является результатом увеличения обеих линз. Окуляр с 10-кратным увеличением - с увеличением в 10 раз - с объективом с 20-кратным увеличением дает общее увеличение в 200 раз.
Изгибающийся свет
Свет изгибается при переходе с одной поверхности на другую. Необходимы две вещи: свет должен падать на поверхность раздела под углом, и «плотность» двух материалов должна быть разной. На самом деле это не плотность по весу, а своего рода оптическая плотность, называемая показателем преломления.
Чем выше увеличение, тем больший угол света объектив должен собирать с образца. Обычно бактерии находятся в капле воды, содержащейся на предметном стекле, и свет изгибается, покидая предметное стекло. Это приводит к тому, что световой конус, исходящий от бактерий, распространяется на еще больший конус. При большом увеличении световой конус должен становиться большим - настолько большим, что он может вообще не попадать в линзу. Вот тут и приходит на помощь погружение в масло.
Линзы с масляной иммерсией
Световой конус от предметного стекла распространяется по двум причинам: потому что он находится под углом по отношению к поверхности и потому что показатель преломления воздуха ниже, чем показатель преломления стекло. Масло имеет тот же показатель преломления, что и стекло, поэтому световой конус не распространяется слишком сильно. Вместо этого свет остается под тем же углом, пока не достигнет линзы объектива.
Линза объектива должна быть специально разработана для фокусировки на образце через масло, но многие линзы сконструированы именно таким образом. Как правило, линзы объектива с 60-кратным или больше могут использовать масло - и они обязательно будут использовать масло к тому времени, когда вы достигнете 100-кратного увеличения. Поскольку окуляры обычно имеют 10-кратное увеличение, масло необходимо для просмотра бактерий при 1000-кратном увеличении.