Optik mikroskopların ana uygulamaları nelerdir?
Optik mikroskop eski ve genç bir bilimsel araçtır. Doğduğu günden bu yana üç yüz yıllık bir geçmişe sahiptir. Optik mikroskoplar, biyoloji, kimya, fizik, astronomi vb. alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bazı bilimsel araştırma çalışmalarında Mikroskoptan ayrılamaz.
Şu anda, neredeyse bilim ve teknolojinin bir imaj onayı haline geldi. Bunun doğru olduğunu görmek için bilim ve teknolojiyle ilgili medya haberlerinde sık sık göründüğünü görmeniz yeterlidir.
Biyolojide laboratuvar, öğrencilerin bilinmeyen dünyayı incelemelerine yardımcı olabilecek bu deneysel araçtan ayrılamaz; dünyayı anlamak için.
Hastaneler mikroskopların en büyük uygulama yerleridir. Esas olarak hastaların vücut sıvılarındaki değişiklikleri, insan vücudunu istila eden bakterileri, hücre yapısındaki değişiklikleri vb. incelemek ve doktorlara tedavi planlarını formüle etmek için referans ve doğrulama yöntemleri sağlamak için kullanılırlar. Mikrocerrahide mikroskop doktorun tek aracıdır; tarımda, üreme, haşere kontrolü ve diğer işler mikroskop yardımı olmadan yapılamaz; endüstriyel üretimde, ince parçaların işlenmesi, incelenmesi ve montajının ayarlanması ve malzeme özelliklerinin incelenmesi mümkündür. Yeteneklerini gösterecekleri bir yer; suç müfettişleri, gerçek suçluyu belirlemenin önemli bir yolu olarak, çeşitli mikroskobik suçları analiz etmek için genellikle mikroskoplara güvenirler; çevre koruma departmanları ayrıca çeşitli katı kirleticileri tespit etmek için mikroskop kullanır; jeolojik ve maden mühendisleri ve kültürel kalıntılar ve arkeologlar mikroskopların yardımını kullanır. Mikroskopla bulunan ipuçları, derin yeraltı madenlerini yargılamak veya tozlu tarihin gerçek görüntüsünü çıkarmak için kullanılabilir; Cilt, saç vb. tespit etmek için mikroskobu kullanabilen güzellik ve kuaförlük endüstrisi gibi insanların günlük yaşamları bile mikroskoptan ayrılamaz. En iyi sonuçları alın. Mikroskobun insanların üretimi ve yaşamı ile ne kadar yakından bütünleştiği görülmektedir.
Farklı uygulama amaçlarına göre mikroskoplar kabaca sınıflandırılabilir ve dört yaygın kategori vardır: biyolojik mikroskoplar, metalografik mikroskoplar, stereo mikroskoplar ve polarizasyon mikroskopları. Adından da anlaşılacağı gibi, biyolojik mikroskoplar esas olarak biyotıpta kullanılır ve gözlem nesneleri çoğunlukla şeffaf veya yarı saydam mikroskobik cisimlerdir; metalografik mikroskoplar, esas olarak, malzemelerin metalografik yapısı ve yüzey kusurları gibi opak nesnelerin yüzeyini gözlemlemek için kullanılır; Nesne büyütüldüğünde ve görüntülendiğinde, aynı zamanda nesnenin ve görüntünün insan gözüne göre yönünü tutarlı hale getirir ve insanların geleneksel görsel alışkanlıklarına uygun bir derinlik duygusuna sahiptir; polarize ışık mikroskobu, farklı mikro nesneleri ayırt etmek için polarize ışığa farklı malzemelerin iletim veya yansıma özelliklerini kullanır Bileşen. Ek olarak, bazı özel türler de alt bölümlere ayrılabilir, örneğin ters çevrilmiş biyolojik mikroskop veya kültür kabının altından kültürü gözlemlemek için kullanılan biyolojik bir mikroskop olan kültür mikroskobu; Floresan mikroskobu, belirli daha kısa dalga boylu ışığı absorbe etmek için belirli maddeleri kullanır ve bu maddelerin varlığını bulmak ve içeriklerini belirlemek için belirli daha uzun dalga boylu ışığı yayma özellikleri; karşılaştırma mikroskopları, iki nesnenin benzerliklerini ve farklılıklarını karşılaştırmak için aynı görüş alanındaki iki nesnenin yan yana veya üst üste bindirilmiş görüntülerini oluşturabilir.
Geleneksel optik mikroskoplar, esas olarak optik sistemlerden ve bunları destekleyen mekanik yapılardan oluşur. Optik sistemler, çeşitli optik camlardan yapılmış karmaşık büyüteçler olan objektif lensleri, okülerleri ve kondansatörleri içerir. Objektif merceği numuneyi büyütür ve M büyütmesi aşağıdaki formülle belirlenir: M nesnesi =Δ∕f'nesne , burada f'nesne objektif merceğin odak uzaklığıdır ve Δ şu şekilde anlaşılabilir: objektif merceği ile mercek arasındaki mesafe. Mercek, objektif merceğin oluşturduğu görüntüyü tekrar büyütür ve gözlem için insanların gözleri önünde 250 mm'de sanal bir görüntü oluşturur. Bu, çoğu insan için en rahat gözlem pozisyonudur. Merceğin büyütmesi M göz=250/f' gözdür, f' göz mercek odak uzaklığıdır. Mikroskobun toplam büyütmesi, objektif merceğin ve göz merceğinin, yani M=Mobject*Meye=Δ*250∕f'eye*f;nesnesinin ürünüdür. Objektif merceğin ve göz merceğinin odak uzaklığının azaltılmasının, mikroskopla bakteri gibi mikroorganizmaları görmenin anahtarı olan toplam büyütmeyi artıracağı ve sıradan büyüteçlerden farkı olduğu da görülebilir.
Öyleyse, daha ince nesneleri görebilmemiz için büyütmeyi artırmak amacıyla f' nesne f' ağını sonsuzca küçültmek düşünülebilir mi? Cevap hayır! Bunun nedeni, görüntüleme için kullanılan ışığın esasen bir elektromanyetik dalga olmasıdır, bu nedenle, tıpkı günlük hayatta gördüğümüz su yüzeyindeki dalgalanmaların engellerle karşılaştığında ve iki sütun olduğunda yoldan sapabilmesi gibi, yayılma sürecinde kaçınılmaz olarak kırınım ve girişim meydana gelecektir. su dalgalarının buluşması, birbirlerini güçlendirebilirler. veya zayıflamış. Nokta şeklindeki bir ışık yayan nesne noktasından yayılan ışık dalgası objektif merceğe girdiğinde, objektif merceğin çerçevesi ışığın yayılmasını engelleyerek kırınım ve girişime neden olur. Zayıf ve kademeli olarak zayıflayan yoğunluğa sahip bir dizi hale vardır. Merkezi parlak noktaya Airy diski diyoruz. İki ışık yayan nokta belirli bir mesafeye yakın olduğunda, iki ışık noktası oldukları doğrulanamayana kadar iki ışık noktası üst üste binecektir. Rayleigh, iki ışık noktasının merkezleri arasındaki mesafe Airy diskinin yarıçapına eşit olduğunda, iki ışık noktasının ayırt edilebileceği bir kriter önerdi. Hesaplamadan sonra, bu anda iki ışık yayan nokta arasındaki mesafe e=0.61 ∕n.sinA=0.61 In ∕ NA , formülde in, ışığın dalga boyudur dalga, insan gözünün alabildiği ışık dalgasının dalga boyu yaklaşık 0.4-0.7um'dur, n, ışık yayan noktanın bulunduğu ortamın kırılma indisidir, örneğin: hava, n≈1, suda , n≈1,33 ve A, ışıklı noktanın objektif merceğin çerçevesine açılma açısının yarısıdır ve NA objektif merceğin sayısal açıklığı olarak adlandırılır. Yukarıdaki formülden, objektif merceğin ayırt edebileceği iki nokta arasındaki mesafenin ışığın dalga boyu ve sayısal açıklık ile sınırlı olduğu görülebilir. En keskin insan gözünün dalga boyu yaklaşık 0,5um olduğundan, A açısı 90 dereceyi geçemez ve sinA her zaman 1'den küçüktür. Mevcut ışık ileten ortam için maksimum kırılma indisi yaklaşık 1,5'tir, dolayısıyla e değeri her zaman 0,2um'den büyüktür; bu, bir optik mikroskobun çözebileceği en küçük sınır uzaklığıdır. Mikroskopla büyütme yoluyla, insan gözü tarafından ayırt edilebilecek kadar belirli bir NA değerine sahip bir objektif lens tarafından çözülebilen nesne nokta mesafesini e büyütmek istiyorsanız, Me Greater than or equal to 0.15mm, burada {{30}}.15mm, deneysel olarak elde edilen insan gözüdür. Gözlerin 250 mm önüne yerleştirilmiş iki mikro nesne arasındaki minimum mesafe ayırt edilebilir, yani M Büyük veya eşittir (0.15∕0.61) in) NA≈500N.A, gözlemi çok zahmetli hale getirmemek için M'yi ikiye katlamak, yani 500N yapmak yeterlidir. A Küçük veya eşit M Küçük veya eşit 1000NA, mikroskobun toplam büyütmesi için makul bir seçim aralığıdır. Toplam büyütme ne kadar büyük olursa olsun anlamsızdır çünkü objektif merceğin sayısal açıklığı minimum çözülebilir mesafeyi sınırlamıştır. Küçük nesneler detaylandırılmıştır.
Görüntüleme kontrastı, optik mikroskoplarda bir başka önemli konudur. Sözde kontrast, görüntü yüzeyindeki bitişik parçalar arasındaki siyah beyaz kontrast veya renk farkıdır. İnsan gözünün, 0,02'nin altındaki parlaklık farkını yargılaması zordur. biraz daha duyarlı. Biyolojik örnekler gibi bazı mikroskop gözlem nesneleri, ayrıntılar arasında çok az parlaklık farkına sahiptir. Ayrıca mikroskop optik sisteminin tasarım ve üretim hataları görüntüleme kontrastını daha da azaltmakta ve ayırt edilmesini zorlaştırmaktadır. Şu anda, toplam büyütme çok düşük olduğu için nesnenin ayrıntıları net bir şekilde görülemiyor. , bunun nedeni objektif merceğin sayısal açıklığının çok küçük olması değil, görüntü yüzeyi kontrastının çok düşük olmasıdır.
Yıllar geçtikçe, insanlar mikroskopların çözme gücünü ve görüntüleme kontrastını geliştirmek için çok çalıştılar. Bilgisayar teknolojisi ve araçlarının sürekli gelişmesiyle birlikte, optik tasarımın teorisi ve yöntemleri de sürekli olarak gelişmektedir. Algılama yöntemlerinin sürekli olarak iyileştirilmesi ve gözlem yöntemlerinin yenilenmesi, optik mikroskopların görüntüleme kalitesini mükemmel kırınım sınırına yaklaştırmıştır. Her türlü numunenin araştırılmasına uyum sağlayabilir. Son yıllarda art arda elektron mikroskobu ve ultrasonik mikroskop gibi büyütme ve görüntüleme cihazları ortaya çıkmasına rağmen, bazı yönlerden avantajlı performansa sahipler, ancak yine de ucuz, kullanışlı ve sezgisel olamıyorlar, özellikle canlı organizmaların araştırılması için uygun. Hala zeminini sağlam tutan rakip ışık mikroskopları. Öte yandan, lazer, bilgisayar, yeni malzeme teknolojisi ve bilgi teknolojisi ile birleşen antik optik mikroskop, gençleşmekte ve güçlü bir canlılık göstermektedir. Dijital mikroskop, lazer konfokal tarama mikroskobu, yakın alan tarama mikroskobu, iki foton mikroskobu ve çeşitli yeni işlevlere sahip veya çeşitli yeni çevre koşullarına uyarlanabilen Aletler, örneğin optik mikroskopların uygulama alanını daha da genişleterek sonsuz bir akışta ortaya çıkıyor. Mars gezicisinden yüklenen kaya oluşumlarının mikroskobik resimleri ne kadar heyecan verici! Optik mikroskobun yeni bir tavırla insanlığa fayda sağlayacağına tamamen inanabiliriz.
