Анатомия микроскопа: Введение

ЧАСТЬ 1

Микроскопы — это инструменты, предназначенные для получения увеличенных визуальных или фотографических изображений небольших объектов.Микроскоп должен выполнять три задачи: создавать увеличенное изображение образца, отделять детали изображения и делать детали видимыми для человеческого глаза или камеры.В эту группу инструментов входят не только многолинзовые конструкции с объективами и конденсорами, но и очень простые однолинзовые устройства, которые часто держат в руках, например увеличительное стекло.

Микроскоп, изображенный на рисунке 1, представляет собой простой составной микроскоп, изобретенный британским микроскопистом Робертом Гуком где-то в 1660-х годах.Этот прекрасно изготовленный микроскоп имеет линзу объектива, расположенную рядом с образцом, и фокусируется путем поворота корпуса микроскопа, чтобы переместить объектив ближе или дальше от образца.Линза окуляра вставляется в верхнюю часть микроскопа, и во многих случаях внутри корпуса имеется внутренняя «линза поля зрения» для увеличения размера поля зрения.Микроскоп на рисунке 1 освещается через масляную лампу и сферический резервуар, наполненный водой, который также показан на рисунке 1. Свет лампы рассеивается, когда он проходит через резервуар, а затем фокусируется на образце с помощью линзы, прикрепленной к резервуару. .Этот ранний микроскоп страдал хроматической (и сферической) аберрацией, и все изображения, просматриваемые в белом свете, содержали «ореолы» синего или красного цвета.

Поскольку многие пользователи микроскопов полагаются на прямое наблюдение, важно понимать взаимосвязь между микроскопом и глазом.Наши глаза способны различать цвета в видимой части спектра: от фиолетового к синему, к зеленому, к желтому, к оранжевому и красному;глаз не может воспринимать ультрафиолетовые или инфракрасные лучи.Глаз также способен ощущать различия в яркости или интенсивности в диапазоне от черного до белого и всех оттенков серого между ними.Таким образом, чтобы изображение было видно глазу, оно должно быть представлено глазу в цветах видимого спектра и/или с различной степенью интенсивности света.Глазные рецепторы сетчатки, используемые для восприятия цвета, представляют собой колбочки;клетки, различающие уровни интенсивности, а не цвета, представляют собой палочки.Эти клетки расположены на сетчатке в задней части глаза.Передняя часть глаза (см. рисунок 2), включая радужную оболочку, изогнутую роговицу и хрусталик, являются соответственно механизмами пропускания света и фокусировки его на сетчатке.

Чтобы изображение было видно четко, оно должно распространяться на сетчатке под достаточным углом зрения.Если свет не падает на несмежные ряды клеток сетчатки (функция увеличения и расплывания изображения), мы не можем различить близко лежащие детали как отдельные (разрешенные).Кроме того, должен быть достаточный контраст между соседними деталями и/или фоном, чтобы сделать увеличенное разрешенное изображение видимым.

Из-за ограниченной способности хрусталика глаза изменять свою форму изображения объектов, поднесенных очень близко к глазу, не могут быть сфокусированы на сетчатке.Принятое обычное расстояние просмотра составляет 10 дюймов или 25 сантиметров.

Более пятисот лет назад были разработаны простые стеклянные лупы.Это были выпуклые линзы (в центре толще, чем на периферии).Затем образец или объект можно было сфокусировать с помощью лупы, помещенной между объектом и глазом.Эти «простые микроскопы» могли распространять изображение на сетчатке за счет увеличения угла зрения на сетчатке.

«Простой микроскоп», или увеличительное стекло, достиг своего наивысшего совершенства в 1600-х годах в работах Антона фон Левенгука, который смог увидеть одноклеточных животных (которых он называл «животными») и даже некоторых более крупные бактерии с помощью простого микроскопа, подобного тому, который показан на рисунке 3. Изображение, создаваемое такой лупой, поднесенной близко к глазу наблюдателя, кажется, как если бы оно находилось на той же стороне линзы, что и сам объект.Такое изображение, видимое так, как если бы оно было в десяти дюймах от глаза, известно как виртуальное изображение и не может быть запечатлено на пленку.