初中生物七年級上冊 顯微鏡“衡水賽”一等獎

科學·技術·社會人類探索微觀世界不可缺少的工具——顯微鏡科學·技術·社會人類探索微觀世界不可缺少的工具-顯微鏡學習內容一、細胞的發(fā)現(xiàn)二、顯微鏡的構造三、顯微鏡的操作四、顯微鏡的發(fā)展簡史五、顯微鏡的應用分類除病毒外，生物都是由細胞構成的細胞分裂線粒體紅細胞花粉肺泡味蕾頭發(fā)絲小腸絨毛細胞骨架一、細胞的發(fā)現(xiàn)

1665年英國科學家羅伯特·胡克制造出能放大140倍的顯微鏡；并用于觀察軟木薄切片，發(fā)現(xiàn)細胞。一、細胞的發(fā)現(xiàn)細胞的大小一般在一到幾十微米左右細胞的大小

細胞的大小通常以微米來表示人的肉眼的分辨率為只有0.2毫米

細菌細胞大約1~2微米，動植物細胞大約20~30微米。1微米=0.001毫米二、顯微鏡的構造二、顯微鏡的構造二、顯微鏡的構造顯微鏡的機械部分作用：握鏡作用鏡臂二、顯微鏡的構造顯微鏡的機械部分作用：支持鏡柱二、顯微鏡的構造顯微鏡的機械部分作用：穩(wěn)定顯微鏡鏡座二、顯微鏡的構造顯微鏡的光學部分作用：放大物像鏡頭上標有放大倍數(shù)目鏡

16x10x

安裝目鏡二、顯微鏡的構造顯微鏡的光學部分作用：放大物像鏡頭上標有放大倍數(shù)物鏡4x10x40x4x10x20x45x100x

安裝物鏡二、顯微鏡的構造顯微鏡的機械部分作用：安放鏡頭把目鏡和物鏡聚合起來鏡筒二、顯微鏡的構造顯微鏡的機械部分作用：安放和轉換物鏡轉換器———————轉換器————物鏡轉換器作用：安放并轉換物鏡。4x10x20x45x100x

注意：轉換物鏡的時候，一定不能直接撥物鏡，而要轉動轉換器。二、顯微鏡的構造顯微鏡的機械部分作用：升降鏡筒，升降幅度較大順時針旋轉下降鏡筒；逆時針旋轉上升鏡筒粗準焦螺旋二、顯微鏡的構造顯微鏡的機械部分作用：升降鏡筒，升降幅度較小順時針旋轉下降鏡筒；逆時針旋轉上升鏡筒細準焦螺旋二、顯微鏡的構造顯微鏡的機械部分作用：安放玻片標本載物臺二、顯微鏡的構造顯微鏡的機械部分作用：固定玻片標本壓片夾二、顯微鏡的構造顯微鏡的機械部分作用：使光線通過進入物鏡和鏡筒內通光孔二、顯微鏡的構造位于載物臺下方，顯微鏡的照明部分作用：調節(jié)穿過通光孔的光線量遮光器遮光器作用：調節(jié)進光量特點：圓板上的孔稱為光圈，光圈有大有小，可調節(jié)進光量。二、顯微鏡的構造顯微鏡的照明部分作用：反射光線有平面鏡和凹面鏡兩種反光鏡三、顯微鏡的操作對光三、顯微鏡的操作放置標本把所要觀察的玻片標本正面朝上放在載物臺上，用壓片夾壓住，標本要正對通光孔的中心。三、顯微鏡的操作下降鏡筒三、顯微鏡的操作調準焦距三、顯微鏡的操作再略微轉動細準焦螺旋，使看到的物像更加清晰。為什么左眼看目鏡，右眼要同時睜開？左眼觀察，右眼畫圖

操作時可概括為：放→壓→降→升→調

用顯微鏡觀察玻片標本時，向左移動玻片標本，物像會向

移動；向下移動玻片標本，物像會向

移動。

要使視野左上方的物像移動到視野正中央，須將玻片標本向

移動。同向移動法右上左上方上上視野中的物像不位于視野中央，應如何移動載玻片？即物像偏向什么方向，玻片就向什么方向移動上上視野中的物像不位于視野中央，應如何移動載玻片？即物像偏向什么方向，玻片就向什么方向移動上上視野中的物像不位于視野中央，應如何移動載玻片？即物像偏向什么方向，玻片就向什么方向移動[歸納]：1、取鏡和安放：右握左托略偏左安目鏡2、對光：三轉三找

一轉轉換器，找低倍鏡；二轉遮光器，找大光圈；三轉反光鏡，找光源。3、觀察：放→壓→降→升→調

4、清潔收鏡先低后高（鏡頭）、先降后升（鏡筒）

、先粗后細（準焦螺旋）三、顯微鏡的操作3.1洋蔥鱗片葉表皮細胞圖（10*10）10×10=100倍3.2洋蔥鱗片葉表皮細胞圖（10*40）細胞壁細胞核細胞質（液泡）10×40=400倍3.3骨骼肌肌纖維骨骼肌纖維縱切橫紋肌原纖維肌衛(wèi)星細胞骨骼肌纖維橫切肌原纖維細胞核3.4生物繪圖：血液組織四、顯微鏡的發(fā)展簡史1665年，羅伯特?虎克（英）第一次發(fā)現(xiàn)細胞19世紀30年代光學顯微鏡細胞內部結構20世紀30年代電子顯微鏡細胞更細微結構在3000多年以前，歐洲腓尼基人在地中海沿岸的貝魯斯河邊第一次制成了人造玻璃。早在公元前一世紀，人們就已發(fā)現(xiàn)通過球形透明物體去觀察微小物體時，可以使其放大成像。后來逐漸對球形玻璃表面能使物體放大成像的規(guī)律有了認識。公元前，我國人民就發(fā)展出了透鏡制造技術。顯微鏡的發(fā)展十六世紀的顯微科學十七世紀顯微鏡科學十八世紀的顯微科學十九世紀的顯微科學二十世紀的顯微科學新型的現(xiàn)代光學顯微鏡十六世紀的顯微科學單式顯微鏡的致命缺點：分辨力和放大倍數(shù)都小。當時的放大鏡的放大倍數(shù)最多不過25倍。單式顯微鏡：就是一個透鏡的顯微鏡16世紀末1590年，荷蘭密得爾堡的眼鏡商詹森（ZacchariasJanssen）和他的兒子把幾塊鏡片放進了一個圓筒中，結果發(fā)現(xiàn)通過圓筒看到附近的物體出奇的大，這就是現(xiàn)在的顯微鏡和望遠鏡的前身。為了觀察更細微物體,迫切需要更好的放大工具。詹森制造的第一臺復合式顯微鏡。其基本原理是使用兩個凸透鏡，一個凸透鏡把另外一個所成的像進一步放大。

16世紀末葉，復合式顯微鏡發(fā)明者是荷蘭眼鏡商亞斯·詹森，或者另一位荷蘭科學家漢斯·利珀希。復式顯微鏡在性能上明顯優(yōu)于單式顯微鏡。一是它的放大率可以做得很高,可以把幾個放大倍數(shù)較小的凸透鏡組合起來獲得很高的放大率。二是制造工藝較簡單,不必磨制一個個極小的透鏡。復式顯微鏡的發(fā)明,是科學史上的里程碑,人類從此開始更清楚的認識微觀世界。十七世紀的顯微科學十七世紀單顯微鏡的發(fā)展十七世紀的單顯微鏡與其說是科學儀器，不如說是藝術品。似乎那時的顯微鏡制造者所追求的并不是高的性能,而是視覺上的享受。

在十七世紀中葉，出現(xiàn)了一種滑桿顯微鏡使用時，先將針尖刺入標本，使標本固定在針尖上。然后前后移動滑桿，調節(jié)標本與透鏡的距離使成像最清晰后，即可進行觀察。缺點:標本放在針形的載物臺上不穩(wěn)定，觀察時的實際操作很麻煩。因此，后來的顯微鏡就沒有采用這種針形載物臺。同時代與它同型的單式顯微鏡還有:"彈簧顯微鏡".

安東尼·馮·列文虎克[AntonivanLeeuwenhoek](1632-1723)荷蘭代爾夫特人，微生物學的先驅，一生磨制了550個透鏡，裝配了247架顯微鏡，至今保留下來的有9架。單式顯微鏡的頂峰----列文虎克的顯微鏡。荷蘭人安東尼·馮·列文虎克制造的顯微鏡放大倍數(shù)將近300倍，超過了以往任何一種顯微鏡。十七世紀復式顯微鏡的初步發(fā)展從十六世紀晚期，第一個復式顯微鏡發(fā)明并開始被人們使用，一直到十七世紀末,復式顯微鏡都使用得沒有單式顯微鏡廣泛。因為當時的透鏡制造技術不高,制造出的復式顯微鏡的像差和色差都很大，這使人們大都不喜歡使用復式顯微鏡。不過還是有些人制造,使用了一些復式顯微鏡.比如意大利人伽利略(Galileo)和英國人胡克(Hooke)。

伽利略的顯微鏡伽利略·伽利雷（GalileoGalilei，1564年2月15日－1642年1月8日），意大利物理學家、數(shù)學家、天文學家及哲學家，科學革命中的重要人物。其成就包括改進望遠鏡和其所帶來的天文觀測，以及支持哥白尼的日心說。伽利略做實驗證明，感受到引力的物體并不是呈勻速運動，而是呈加速度運動；物體只要不受到外力的作用，就會保持其原來的靜止狀態(tài)或勻速運動狀態(tài)不變。他的工作，為牛頓的理論體系的建立奠定了基礎。1609年8月21日，伽利略展示了人類歷史上第一架按照科學原理制造出來的望遠鏡。

1665年英國科學家羅伯特·胡克制造出能放大140倍的顯微鏡；并用于觀察軟木薄切片，發(fā)現(xiàn)細胞。羅伯特·胡克的顯微鏡十八世紀的顯微科學

十八世紀是歐洲科學復蘇的時期,各種新的科學理論層出不窮。但顯微鏡發(fā)展較慢,主要著重于外觀和機械裝置的改善，制作出了一些漂亮的復式顯微鏡。它們的共同特點:幾乎所有的顯微鏡的基座都連在一個木盒子上。

卡夫(Cuff)顯微鏡十八世紀中使用最廣泛的顯微鏡:卡夫(Cuff)顯微鏡英國顯微鏡設計師JohnCuff在17世紀中葉設計了一種新型的顯微鏡。這種顯微鏡很快得到了人們的喜愛。在以后的很多年里這種顯微鏡被大量地制造和使用(甚至在當時的一些解剖學著作里都可以看到對這種顯微鏡的介紹)，同時又被不斷地改造和完善。它們被統(tǒng)稱為Cuff顯微鏡。這類顯微鏡的特色在于:(1)新式底座。

(2)獨特鏡臂結構。

(3)當時最先進的聚光方法。Chest顯微鏡Cuff-Style顯微鏡Wales顯微鏡馬丁顯微鏡歷史上最豪華的顯微鏡:英王GeorgeIII的銀顯微鏡。在十八世紀單式顯微鏡取得了很大的發(fā)展，品種不斷推陳出新,出現(xiàn)了很多現(xiàn)代單式顯微鏡的雛形,其中最重要的是解剖鏡的發(fā)明。十八世紀解剖鏡的代表----植物標本解剖鏡十九世紀的顯微科學

十九世紀，隨著工業(yè)革命的進行，顯微科學也同其它學科一起飛速發(fā)展起來。其主要的原因是機械的使用使透鏡的質量大大提高和光學的發(fā)展使顯微鏡的結構更加符合光學原理。在十九世紀中葉還出現(xiàn)了顯微攝影，這使得對微生物的記錄更加準確。在十九世紀的顯微鏡中，比較具有代表性的顯微鏡有:Ladd的學生顯微鏡

歷史上最精美的顯微鏡----Wenham的顯微鏡。結構新穎的水生生物顯微鏡。Ladd的學生顯微鏡

英國人WilliamLadd在1864年制造，采用了當時最先進的齒輪調焦裝置這個顯微鏡的鏡臂上多出了一個在前幾個世紀的顯微鏡上都看不到的東西----聚光鏡

十九世紀的顯微鏡是今天光學顯微鏡的雛形較早采用齒輪調焦裝置的顯微鏡是英國的Fixed-Mirror單眼顯微鏡

wenham顯微鏡由英國倫敦人FrancisWenham在1882年制造。有著當時最為精巧先進的齒輪傳動系統(tǒng)和齒輪調焦系統(tǒng),聚光系統(tǒng)還有成像系統(tǒng)。是十九世紀中性能最好的顯微鏡,也是歷史上最精美的顯微鏡。結構新穎的水生生物顯微鏡同時代的水生生物顯微鏡還有SimpleAquaticMicroscope

同時代的其它單式顯微鏡同時代的其它復式顯微鏡早期的鏡身具有反光棱鏡的顯微鏡Nachet偏振光顯微鏡

最早消除色差的顯微鏡之一最早的偏振光顯微鏡之一78

從光源發(fā)出的光線通過空氣和普通玻璃時，在與光線垂直的平面內的各個方向以同一振幅進行振動并迅速向前方傳遞，這是光的波動性原理?？諝馀c普通玻璃為各向同性體，又稱單折射體。如果該光源的光通過一種各向異性體（又稱雙折射體）時，會將一束光線分為各只有一個振動平面，而且振動方向互相垂直的兩束光線。這兩束光線的振動方向、速度、折光率和波長都不相同。這樣只有一個振動平面的光線稱偏振光。偏光顯微鏡即利用這一現(xiàn)象而設計。偏光顯微鏡內，在物鏡與目鏡間插入一個檢偏鏡片，光源

與聚光器間鑲有起偏鏡片，圓形載物臺可以作360°旋轉（圖5）。起偏與檢偏鏡片處于正交檢偏位時，視野完全變黑。將被檢物體放在顯微鏡載物臺上，若被檢物為單折射體，則旋轉鏡臺，視野始終黑暗，若旋轉鏡臺一周，視野內被檢物四明四暗，則說明被檢物是雙折射體。許多結晶物質（如痛風結節(jié)中的尿酸鹽結晶、尿結石、膽結石等）,人體組織內的彈力纖維、膠原纖維、染色體和淀粉樣原纖維等都是雙折射體，可借偏振光顯微鏡技術檢驗，進行定性和定量分析。偏光顯微鏡二十世紀的顯微科學

由于人們在物理，數(shù)學和材料科學等領域取得非常大的進展，顯微鏡的質量大大提高。各種新型的顯微鏡也應運而生。各種新技術也相繼出現(xiàn)。數(shù)字成像技術開始了用計算機來處理傳送顯微影象的時代，使人們記錄顯微影象的方式又前進了一步。二十世紀中比較具有代表性的顯微鏡JamesSwift與Son的雙目解剖顯微鏡同時代的解剖鏡還有:美國的Bausch和Lomb的解剖顯微鏡?，F(xiàn)代解剖顯微鏡的結構都是以這個顯微鏡為模板。最經典的復式顯微鏡:Zeiss實驗室顯微鏡當時與這種顯微鏡結構相近的顯微鏡有:AndrewRoss的顯微鏡;Watson和Sons的顯微鏡。它們都是最早具有(物鏡)轉換器的顯微鏡。顯微攝影:新型的現(xiàn)代光學顯微鏡

暗視野顯微鏡相差顯微鏡倒置顯微鏡熒光顯微鏡萬能研究顯微鏡暗視野顯微鏡相差顯微鏡環(huán)形光闌相位板相差顯微鏡的基本原理：通過環(huán)形光闌和相位板把透過標本的可見光的相位差（光程差）變成振幅差，從而提高了各種結構間的對比度，使各種結構變得清晰可見。倒置顯微鏡倒置式顯微鏡的物鏡鏡頭則處于垂直向上的位置，因此目鏡和鏡筒的縱軸與物鏡的縱軸呈45度角。載物臺面積較大，在物鏡上方，物鏡、聚光鏡和光源的位置均顛倒過來，故稱為“倒置顯微鏡”。倒置顯微鏡通常都配置有4×、lO×、20×、40×、60×及100×長工作距離的平場消色差物鏡。目鏡常為廣視場高眼點補償10×目鏡。聚光器為長工作距離消色差聚光器。由于被檢物體多為無色透明的活體物質，因此還附有相差、微分干涉、熒光、簡易偏光部件及恒溫控制箱等附件。倒置顯微鏡的主要裝置

(一)相位差裝置：相差物鏡、相差聚光器、伯氏透鏡

(二)微分干涉差裝置：物鏡、DIC聚光器、起偏鏡、檢偏鏡及諾爾曼斯基棱鏡

(三)熒光顯微鏡裝置：紫外光源、“點”光源調中裝置、熒光物鏡、激發(fā)濾色鏡、熒光遮擋板物鏡方向朝上，標本放在物鏡上方，從下面觀察樣品。適用于觀察培養(yǎng)皿中的樣品，廣泛適應于細胞培養(yǎng)領域。88/48

倒置生物顯微鏡1圖像采集接口2目鏡3圖像采集接口4圖像采集接口5光路轉換棱鏡6側口棱鏡7中間棱鏡8檢偏器9反射濾色塊10熒光視場光闌11熒光孔徑光闌12濾色片滑塊13高壓汞燈14鹵素燈15視場光闌16起偏器17孔徑光闌18聚光鏡19物鏡熒光顯微鏡優(yōu)點：成像對比強烈，色彩鮮艷，分辨率高，可以觀察到一般不可見的物質（如DNA等分子）的分布情況等?，F(xiàn)廣泛用于免疫熒光技術和基因芯片技術。利用強烈的經過慮光器過濾的激發(fā)光線（紫外光或藍紫光）激發(fā)標本（經過熒光染色或沒有）產生熒光進行觀察的一種顯微鏡。熒光顯微鏡萬能研究顯微鏡功能繁多：有明視野，暗視野，相差，偏振，微分干涉，熒光，顯微攝影等等，有的還具有顯微操作的功能。是一種高檔次的顯微鏡。萬能研究顯微鏡

電子顯微鏡1931年，德國工程師MaxKnoll和ErnstRuska制造出了世界上第一臺透射電子顯微鏡(TEM)。恩斯特·魯斯卡1986年被授予諾貝爾獎。目前透射電子顯微鏡的分辨力可達0.2nm。電子顯微鏡透射電子顯微鏡透射電子顯微鏡的分辨力可達0.2nm，放大倍數(shù)最高可達近百萬倍，由電子照明系統(tǒng)、電磁透鏡成像系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、記錄系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等5部分構成。透射電鏡由四部分組成，即電子光學系統(tǒng)（即鏡筒）、真空排氣系統(tǒng)和電源系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)。1952年，英國工程師CharlesOatley制造出了第一臺掃描電子顯微鏡(SEM)。20世紀80年代，科技工作者又制造出激光掃描共聚焦顯微鏡。最小分辨距離=0.61×（光波長/物鏡的數(shù)值孔徑）3800B型掃描電子顯微鏡鏡掃描電子顯微鏡（scanningelectronmicroscope，SEM）于20世紀60年代問世，用來觀察標本的表面結構。其工作原理是用一束極細的電子束掃描樣品，圖像為立體形象，反映了標本的表面結構。為了使標本表面發(fā)射出次級電子，標本在固定、脫水后，要噴涂上一層重金屬微粒，重金屬在電子束的轟擊下發(fā)出次級電子信號。目前掃描電鏡的分辨力為4.5~10nm，人眼能夠區(qū)別熒光屏上兩個相距0.2mm的光點，則掃描電鏡的最大有效放大倍率為0.2mm/10nm=20000X。分辨率：4.5nm放大倍數(shù)：15X～250000X。相當于從放大鏡到透射電鏡的放大范圍。使用者可以首先概觀整個樣品：如昆蟲、植物種子等，然后迅速轉換到觀察某些選擇的結構的細節(jié)，這給觀察帶來很大的方便。GerdBinnigHeinrichRohrer97/481983年，IBM公司蘇黎世實驗室的兩位科學家GerdBinnig和HeinrichRohrer發(fā)明了掃描隧道顯微鏡（STM）。這種顯微鏡比電子顯微鏡更先進，分辨率可以達到單個原子的級別，它完全不同于傳統(tǒng)顯微鏡的概念。掃描隧道顯微鏡利用量子隧道效應產生隧道電流的原理制作的顯微鏡。其分辨率可達原子水平，即觀察到原子級的圖像。在生物學中，可觀察大分子和生物膜的分子結構。掃描隧道顯微鏡在低溫下可以利用探針尖端精確操縱原子，因此它在納米科技既是重要的測量工具又是加工工具光學顯微境下電子顯微鏡下螺旋菌100/48電子顯微鏡的分辨率可以達到納米級(10-9m)?？梢杂脕碛^察很多在可見光下看不見的物體,例如病毒。光學顯微鏡電子顯微鏡照明光

波長200-7500.003-0.008介質

透鏡

聚焦方式機械聚焦電聚焦分辨率

放大倍數(shù)

材料處理

光束電子束空氣真空光學透鏡電磁透鏡0.1mm0.1nm1.0001.000.000薄50nm左右超薄切片五、顯微鏡的應用分類

根據(jù)光學顯微鏡和電子顯微鏡的不同優(yōu)缺點，將他們用于不同的領域。5.1.1體視顯微鏡5.1光學顯微鏡的應用體視顯微鏡又稱“解剖顯微鏡”。雙目鏡筒，體視角（一般為12度---15度），因此成像具有三維立體感。像是正立的，便于操作和解剖。用于顯微外科：組