光學(xué)顯微鏡原理及其應(yīng)用

光學(xué)顯微鏡原理及其應(yīng)用少年的顯微情事透鏡?

一整塊的透明物體

(玻璃)。?

鏡面為圓弧形。?

摸上去非常平滑，不會(huì)凹凸不平。?部分放大鏡不使用凸透鏡，例如菲涅耳

透鏡

，也可達(dá)到相同的效果。用處?放大影像

:

把放大鏡放于物體前適當(dāng)距離即

可從透鏡內(nèi)觀看被放大的影像。但留意物體

實(shí)際上并沒(méi)有被放大。另外放大鏡也不能放

大角度。Q1:

試?yán)L出菲涅耳透鏡

Fresnel

lens

的表面形貌,

并解釋其工作原理

??聚焦取火

:

在強(qiáng)光照射下，透鏡的焦點(diǎn)部位

能會(huì)聚光的能量，在焦點(diǎn)位置物質(zhì)可能會(huì)變

焦或著火。放大鏡

（Magnifying

glass）用以放大物體的凸透鏡，是顯微鏡的雛形。放大鏡vs.

顯微鏡南極蝦的復(fù)眼構(gòu)造生物的眼睛歐洲野牛的眼睛蜻蜓的復(fù)眼

的構(gòu)造眼球中最強(qiáng))，進(jìn)入眼球的光在經(jīng)過(guò)角膜

后，通過(guò)晶狀體的折射，光線(影像)便可

以聚焦在視網(wǎng)膜上。角膜的折光能力之所

以是屈光系統(tǒng)中最強(qiáng)的，是因?yàn)樗苯雍?/p>

空氣接觸。角膜有十分敏感的神經(jīng)末梢，如有外物接

觸角膜，眼瞼便會(huì)不由自主地合上以保護(hù)

眼睛。為了保持透明，角膜并沒(méi)有血管，

透過(guò)淚液及房水獲取養(yǎng)分及氧氣。人類角膜直徑約11.5毫米，中心厚度約有

0.5至0.6毫米，邊緣厚度則約0.6至0.8毫

米。角膜過(guò)凹是真性近視的一個(gè)重要特征，因

此也是角膜塑形鏡與雷射手術(shù)（LASIK等）

防治真性近視方法作用的部位.角膜位于虹膜、瞳孔及前房前方，并

為眼睛提供2/3的屈光力(角膜的屈光力是p

:

物距q

:

像距M

:

放大倍率薄透鏡的成像原理透鏡成像的應(yīng)用為了能使光線聚集到一點(diǎn)，它們必須被折射。折射的多少取決于觀察物

體的距離。

一個(gè)遠(yuǎn)的物體要求晶體的曲折程度要小于近的物體。很多折

射發(fā)生在具有固定曲率的角膜上，同時(shí)根據(jù)折射的要求通過(guò)調(diào)節(jié)肌肉來(lái)Q2:試解釋人類的眼球是如何將來(lái)自遠(yuǎn)處物體的光線和來(lái)自近處

物體的光線,聚焦成像的

?

聚焦成像控制晶體完成剩下的折射。厚透鏡的成像Q3:若考慮一道具不同波長(zhǎng)的光穿過(guò)透鏡

時(shí)會(huì)有不同的折射角(色散現(xiàn)象),請(qǐng)問(wèn)對(duì)透

鏡的聚焦成像的質(zhì)量會(huì)造成怎樣的問(wèn)題

?厚透鏡的成像

消色差透鏡vs.

單透鏡描述顯微鏡泛指將微小不可見(jiàn)或難見(jiàn)物品之影像放大，而能被肉眼或其他成像儀器觀

察之工具。日常用語(yǔ)中之顯微鏡多指光學(xué)顯微鏡，放大倍率和清析度為顯微鏡重要因素。歷史

顯微鏡是在1590年由荷蘭的約翰遜父子所首創(chuàng)。顯微鏡的類型有許多。最常見(jiàn)的

（和第一個(gè)被發(fā)明的）是光學(xué)顯微鏡，其使用樣品的光圖像。其他主要的顯微鏡類型是

電子顯微鏡（透射電子顯微鏡、X光顯微鏡發(fā)明最早的顯微鏡是17世紀(jì)在荷蘭制造出來(lái)，

發(fā)明者是亞斯·約翰遜,荷蘭眼鏡商。同時(shí)另一位荷蘭

科學(xué)家漢斯·利珀希也制造了顯微鏡。后來(lái)有兩個(gè)

人開(kāi)始在科學(xué)上使用顯微鏡，第一個(gè)是意大利科

學(xué)家伽利略。他在1611年通過(guò)顯微鏡觀察到一種

昆蟲(chóng)后，第一次對(duì)它的復(fù)眼進(jìn)行了描述。第二個(gè)

是荷蘭亞麻織品商人雷文霍克（1635年-1703年），他自己學(xué)會(huì)了磨制透鏡。他第一次描述了

許多肉眼所看不見(jiàn)的微小植物和動(dòng)物。用途物質(zhì)成分分析。礦物質(zhì)分析。分子、中子、原子等分析。

細(xì)胞、基因等分析。細(xì)菌、病毒分析。金相分析集成電路生產(chǎn)中各種檢測(cè)。

電子器件檢測(cè)。放大鏡vs.

顯微鏡光學(xué)顯微鏡是利用透鏡放大物像送到眼睛或成像儀器，分辨率大約

為一微米，可以看到細(xì)胞大小的光學(xué)儀器。光學(xué)顯微鏡依設(shè)計(jì)樣式

與原理的不同，又可分為:型式正立顯微鏡、倒立顯微鏡（又稱倒置顯微鏡）和解剖顯微鏡

（又稱實(shí)體顯微鏡或立體顯微鏡）；功能偏光顯微鏡：又稱為巖石顯微鏡、礦物顯微鏡或金屬顯微鏡，

用以觀察巖石、礦物及金屬表面，是利用光的不同性質(zhì)（偏光）而

做成的；相襯顯微鏡：觀察變形蟲(chóng)、草履蟲(chóng)等透明生物時(shí)，所使用

的顯微鏡。它的特殊裝置可以將光透過(guò)生物體所產(chǎn)生的偏差，改變

為明暗不同；

又結(jié)合光學(xué)顯微鏡并利用雷射光作為光源，以達(dá)到特

殊觀察需求的有共聚焦顯微鏡（又譯作共軛焦顯微鏡）。光學(xué)顯微鏡已知最古老的公開(kāi)

顯微照片:蜜蜂，由Francesco

Stelluti于1630年發(fā)表顯微鏡的歷史1600s顯微鏡的歷史16701700s1930s184517511873174018501953年，弗里茨·塞爾尼克因?yàn)閷?duì)相襯法

(phase

contrast

method)

的證

實(shí)，發(fā)明相襯

(/相位差)顯微鏡獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1986年，恩斯特·魯斯卡因研制第一臺(tái)穿透式電子顯微鏡獲得諾貝爾物理

學(xué)獎(jiǎng)。格爾德·賓寧、海因里希·羅雷爾因研制掃描隧道顯微鏡獲得諾貝爾

物理學(xué)獎(jiǎng)2014年

，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了艾力克·貝齊格

(Eric

Betzig)，W·E·莫爾納

爾

(William

Moerner)和斯特凡·W·赫爾

(Stefan

Hell)，獎(jiǎng)勵(lì)其發(fā)展超解析

辨熒光顯微鏡

(Super-Resolved

Fluorescence

Microscopy)，帶領(lǐng)光學(xué)

顯微鏡進(jìn)入奈米級(jí)尺度中。2017年，雅克·杜博歇、約阿希姆·弗蘭克、理察·亨德森因研制用于溶液內(nèi)

生物分子的高分辨率結(jié)構(gòu)測(cè)定的低溫電子顯微鏡獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?，F(xiàn)代的光學(xué)顯微鏡現(xiàn)代的光學(xué)顯微鏡正立顯微鏡

倒立顯微鏡

實(shí)體(立體)顯微鏡各式光學(xué)顯微鏡顯微鏡的光學(xué)設(shè)計(jì)a

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