Att ta en titt i ett mikroskop kan ta dig till en annan värld. Sätten som mikroskop zoomar in på objekt i liten skala liknar hur glasögon och förstoringsglas kan se dig bättre.
Särskilt sammansatta mikroskop fungerar med hjälp av ett arrangemang av linser för att bryta ljus för att zooma in på celler och andra prover för att ta dig in i en mikrostorlek. Ett mikroskop kallas ett sammansatt mikroskop när det består av mer än en uppsättning linser.
Förenade mikroskop, även känt som optiska eller ljusmikroskop, fungerar genom att göra en bild mycket större genom två linssystem. Den första ärokular- eller okularlins, som du tittar på när du använder mikroskopet som vanligtvis förstoras i ett intervall mellan fem gånger och 30 gånger. Den andra ärobjektivlinssystemsom zoomar in med hjälp av magnituder från fyra gånger upp till 100 gånger, och sammansatta mikroskop har vanligtvis tre, fyra eller fem av dessa.
Linser i ett sammansatt mikroskop
Objektivsystemet använder ett litet brännvidd, avståndet mellan linsen och exemplet eller objektet som undersöks. Den verkliga bilden av exemplaret projiceras genom objektivlinsen för att skapa en mellanbild från ljuset som inträffar på linsen som projiceras på
objektiv konjugerad bildplaneller det primära bildplanet.Ändring av objektivlinsförstoring ändrar hur denna bild skalas upp i denna projektion. Deoptisk rörlängdavser avståndet från objektivets bakre fokalplan till det primära bildplanet i mikroskopkroppen. Det primära bildplanet är vanligtvis antingen i själva mikroskopkroppen eller i okularet.
Den verkliga bilden projiceras sedan på ögat på den person som använder mikroskopet. Okularlinsen gör detta som en enkel förstoringslins. Detta system från objektiv till okulärt visar hur de två linssystemen fungerar efter varandra.
Det sammansatta linssystemet låter forskare och andra forskare skapa och studera bilder med en mycket högre förstoring som de annars bara kunde uppnå med ett mikroskop. Om du skulle försöka använda ett mikroskop med en enda lins för att uppnå dessa förstoringar, måste du placera linsen mycket nära ögat eller använda en mycket bred lins.
Dissekvera mikroskopdelar och funktioner
Dissektera mikroskopdelar och funktioner kan visa dig hur de alla fungerar tillsammans när du studerar prover. Du kan grovt dela in delar av mikroskopet i huvudet eller kroppen, basen och armen med huvudet högst upp, basen längst ner och armen däremellan.
Huvudet har ett okular och okularrör som håller okularet på plats. Okularet kan vara antingen monokulärt eller binokulärt, varav det senare kan använda en diopterjusteringsring för att göra bilden mer konsekvent.
Mikroskopets arm innehåller de mål som du kan välja och placera för olika förstoringsnivåer. De flesta mikroskop använder 4x, 10x, 40x och 100x linser som fungerar som koaxialknoppar som styr hur många gånger linsen förstorar bilden. Detta betyder att de är byggda på samma axel som ratten som används för fin fokus, som ordet "koaxial" skulle innebära. Objektivlinsen i mikroskopfunktion
Längst ner är basen som stöder scenen och ljuskällan som projicerar genom en bländare och låter bilden projicera genom resten av mikroskopet. Högre förstoringar använder vanligtvis mekaniska steg som låter dig använda två olika vred för att flytta både vänster och höger, framåt och bakåt.
Med rackstoppet kan du styra avståndet mellan objektivlinsen och bilden för att få en ännu närmare titt på provet.
Det är viktigt att justera ljuset som kommer från basen. Kondensorer tar emot det inkommande ljuset och fokuserar det på provet. Membranet låter dig välja hur mycket ljus som når provet. Linserna i ett sammansatt mikroskop använder detta ljus för att skapa bilden för användaren. Vissa mikroskop använder speglar för att reflektera tillbaka ljuset på provet istället för en ljuskälla.
Ancient History of Microscope Lenses
Människor har studerat hur glas böjer ljus i århundraden. Forntida romersk matematiker Claudius Ptolemaios använde matematik för att förklara den exakta brytningsvinkeln om hur bilden av en pinne brytades när den placerades i vatten. Han skulle använda detta för att bestämmabrytningskonstant eller brytningsindex för vatten.
Du kan använda brytningsindexet för att bestämma hur mycket ljusets hastighet förändras när det överförs till ett annat medium. Använd ekvationen för brytningsindex för ett visst medium
n = \ frac {c} {v}
för brytningsindexn, ljusets hastighet i vakuumc(3,8 x 108 m / s) och ljusets hastighet i medietv.
Ekvationerna visar hur ljus saktar ner när man går in i media som glas, vatten, is eller något annat medium, oavsett om det är fast, flytande eller gas. Ptolemaios arbete skulle visa sig vara avgörande för mikroskopi såväl som optik och andra fysikområden.
Du kan också använda Snells lag för att mäta den vinkel som en ljusstråle bryter när den kommer in i ett medium, ungefär på samma sätt som Ptolemaios härledde. Snells lag är
\ frac {n_1} {n_2} = \ frac {\ sin {\ theta_2}} {\ sin {\ theta_1}}
förθ1som vinkeln mellan ljusstrålens linje och kanten på mediet innan ljuset kommer in i mediet ochθ2som vinkeln efter att ljuset har trätt in.n1ochn2är brytningsindex för mediumljuset var tidigare i och mediumljuset kommer in.
När mer forskning gjordes började forskare dra nytta av glasets egenskaper runt det första århundradet e.Kr. Vid den tiden hade romarna uppfunnit glas och börjat testa det för dess användning för att förstora vad som kan ses genom det.
De började experimentera med olika former och storlekar på glasögon för att räkna ut det bästa sättet att förstora något genom att titta igenom det inklusive hur det kan rikta solens strålar mot ljusa föremål på brand. De kallade dessa linser "förstoringsglas" eller "brinnande glasögon."
De första mikroskopen
Nära slutet av 1200-talet började folk skapa glasögon med linser. År 1590 utförde två holländska män, Zaccharias Janssen och hans far Hans, experiment med linserna. De upptäckte att att placera linserna ovanpå varandra i ett rör kan förstora en bild vid mycket större förstoring än en enda lins kunde uppnå, och Zaccharias uppfann snart mikroskop. Denna likhet med objektivlinssystemet i mikroskop visar hur långt tillbaka tanken att använda linser som ett system går.
Janssen-mikroskopet använde ett mässingstativ som var ungefär två och en halv meter långt. Janssen formade det primära mässingsröret som mikroskopet använde i cirka en tum eller en halv tum i radie. Mässingsröret hade skivor vid basen och i varje ände.
Andra mikroskopdesigner började uppstå av forskare och ingenjörer. Några av dem använde ett system med ett stort rör som rymde två andra rör som gled in i dem. Dessa handgjorda rör skulle förstora föremål och tjäna som grund för utformningen av moderna mikroskop.
Dessa mikroskop var dock inte användbara för forskare ännu. De skulle förstora bilder cirka nio gånger samtidigt som de bilder som de skapade var svåra att se. År senare, 1609, studerade astronomen Galileo Galilei ljusets fysik och hur den skulle interagera med materien på ett sätt som skulle visa sig vara fördelaktigt för mikroskopet och teleskopet. Han lade också till en enhet för att fokusera bilden i sitt eget mikroskop.
Den nederländska forskaren Antonie Philips van Leeuwenhoek använde ett enda linsmikroskop 1676 när han skulle använda små glaskulor som blev den första människan som observerade bakterier direkt och blev känd som "far till mikrobiologi."
När han tittade på en droppe vatten genom sfärens lins såg han bakterierna flyta runt i vattnet. Han fortsatte med upptäckter i växtanatomi, upptäckte blodceller och gjorde hundratals mikroskop med nya sätt att förstora. Ett sådant mikroskop kunde använda förstoring vid 275 gånger med en enda lins med ett dubbelt konvext förstoringssystem.
Framsteg inom mikroskopteknik
De kommande århundradena medförde fler förbättringar av mikroskoptekniken. 1700- och 1800-talen såg förbättringar av mikroskopdesigner för att optimera effektivitet och effektivitet, som att göra mikroskopen mer stabila och mindre. Olika linssystem och kraften hos linserna behandlade själva frågorna om suddighet eller brist på tydlighet i bilder som mikroskop producerade.
Framstegen inom vetenskapens optik gav en större förståelse för hur bilder reflekteras på olika plan som linser skulle kunna skapa. Detta låter skaparna av mikroskop skapa mer exakta bilder under dessa framsteg.
På 1890-talet publicerade dåvarande tyska doktorand August Köhler sitt arbete om Köhler-belysning som skulle distribuera ljus till minska optisk bländning, fokusera ljuset på objektet i mikroskopet och använd mer exakta metoder för att styra ljuset allmän. Dessa tekniker förlitade sig på brytningsindex, storleken på bländarens kontrast mellan provet och mikroskopets ljus tillsammans med mer kontroll över komponenterna såsom membranet och okularet.
Linser av mikroskop idag
Linser idag varierar från sådana som fokuserar på specifika färger till linser som gäller för vissa brytningsindex. Objektivlinssystem använder dessa linser för att korrigera för kromatisk aberration, färgskillnader när olika ljusfärger skiljer sig något i den vinkel som de bryts med. Detta inträffar på grund av skillnaderna i våglängd för olika ljusfärger. Du kan ta reda på vilken lins som är lämplig för det du vill studera.
Akromatiska linser används för att göra brytningsindex med två olika våglängder samma. De är i allmänhet prissatta till en överkomlig pris och används som sådan i stor utsträckning.Semi-apokromatiska linser, eller fluoritlinser, ändra brytningsindex för tre våglängder för att göra dem desamma. Dessa används för att studera fluorescens.
Apokromatiska linserå andra sidan, använd en stor bländare för att släppa igenom ljus och uppnå en högre upplösning. De används för detaljerade observationer, men de är vanligtvis dyrare. Planlinser hanterar effekten av fältkurvaturavvikelse, förlusten av fokus när en krökt lins skapar det skarpaste fokuset på en bild bort från planet det är tänkt att projicera bilden på.
Nedsänkningsobjektiv ökar bländarstorleken med en vätska som fyller utrymmet mellan objektivlinsen och provet, vilket också ökar bildens upplösning.
Med framsteg inom teknik för linser och mikroskop bestämmer forskare och andra forskare de exakta orsakerna till sjukdomar och specifika cellulära funktioner som styrde biologiska processer. Mikrobiologi visade en hel värld av organismer bortom blotta ögat som skulle leda till mer teoretisering och testning av vad det innebar att vara en organism och hur livets natur var.
