Устройство микроскопа, строение микроскопа
В микроскопе различают механическую и оптическую части. Механическая часть представлена штативом (состоящим из основания и тубусодержателя) и укрепленным на нем тубусом с револьвером для крепления и смены объективов. К механической части относятся также: предметный столик для препарата, приспособления для крепления конденсора и светофильтров, встроенные в штатив механизмы для грубого (макромеханизм, макровинт) и тонкого (микромеханизм, микровинт) перемещения предметного столика или тубусодержателя.
Оптическая часть представлена объективами, окулярами и осветительной системой, которая в свою очередь состоит из расположенных под предметным столиком конденсора Аббе и встроенного осветителя с низковольтной лампой накаливания и трансформатором. Объективы ввинчиваются в револьвер, а соответствующий окуляр, через который наблюдают изображение, устанавливают с противоположной стороны тубуса.
Рисунок 1. Устройство микроскопа
К механической части относится штатив, состоящий из основания и тубусодержателя. Основание служит опорой микроскопа и несет всю конструкцию штатива. В основании микроскопа находится также гнездо для зеркала или встроенный осветитель.
Тубусодержатель служит для крепления тубуса микроскопа — встроенные в штатив механизмы для грубого (макромеханизм, макровинт) и тонкого(микромеханизм, микровинт) вертикального перемещения предметного столика или тубусодержателя
- кронштейн для крепления предметного столика;
- предметный столик, служащий для размещения препаратов и горизонтальногоих перемещения;
- узел для крепления и вертикального светофильтров.
В большинстве современных микроскопов фокусировка осуществляется путем вертикального перемещения предметного столика с помощью макро- и микромеханизма при неподвижном тубусодержателе. Это позволяет установить на тубусодержатель различные насадки (микрофото и т.п.). В некоторых конструкциях микроскопов, предназначенных для работы с микроманипулятором, фокусировка осуществляется вертикальным перемещением тубусодержателя при неподвижном предметном столике.
Тубус микроскопа — узел, служащий для установки объективов и окуляров на определенном расстоянии друг от друга. Он представляет собой трубку, в верхней части которой находится окуляр или окуляры, а в нижней — устройство для крепления и смены объективов. Обычно это револьвер с несколькими гнездами для быстрой смены объективов различного увеличения. В каждом гнезде револьвера объектив закреплен таким образом, что он всегда остается центрированным по отношению к оптической оси микроскопа. В настоящее время конструкция тубуса существенно отличается от прежних микроскопов тем, что части тубуса несущие окуляры и револьвер с объективами, конструктивно не связаны. Роль средней части тубуса может выполнять штатив.
Механическая длина тубуса биологических микроскопов обычно составляет 160мм. В тубусе между объективом и окуляром могут располагаться призмы, изменяющие направление хода лучей и промежуточные линзы, изменяющие окулярное увеличение и оптическую длину тубуса.
 |
| Рис. 2. Револьверный держатель объективов |
Существуют различные взаимозаменяемые конструкции участка тубуса, несущего окуляры (прямой и наклонный) и различающиеся по количеству окуляров (окулярные насадки):
- монокулярные — с одним окуляром, для наблюдения одним глазом;
- бинокулярные — с двумя окулярами, для одновременного наблюдения двумя глазами, которые могут различаться по конструкции в зависимости от модели микроскопа;
- тринокулярные — с двумя окулярами и проекционным выходом, позволяющие одновременно с визуальным наблюдением двумя глазами, проецировать изображение препарата соответствующей оптикой на монитор компьютера или другой приемник изображения.
Помимо тубусодержателя с тубусом к механической части микроскопа относятся:
Bio-Lessons
Клеточное строение, т. е. тела всех организмов состоят из клеток. Клетки достаточно микроскопичны. Для того чтобы рассмотреть мелкие предметы, невидимые невооруженным глазом, необходимы увеличительные приборы.
Самый распространенный увеличительный прибор — лупа — дает увеличение в 3-5 раз. С ее помощью рассматривают мелкие предметы, плохо различимые глазом. Ее основа — обычное увеличительное стекло. Для удобства в использовании оно вставляется в оправу с ручкой. Более сложные лупы снабжены штативом и предметным столиком из прозрачного стекла. Штативные лупы дают увеличение в 10-25 раз (рис. 1).
Рис.1 Ручная и штативная лупы
Устройство микроскопа
Микроскоп (от греч. микрос — малый, скопэ — смотрю) — сложный прибор, позволяющий получать увеличенное изображение очень мелких предметов (рис. 2). Обычный световой микроскоп дает увеличение до 1500 раз. Значительно большее увеличение дают электронные микроскопы.
Рис.2 Световой микроскоп
Основная часть микроскопа — тубус (от лат. тубус — труба) с увеличительными стеклами. В верхней части тубуса установлен окуляр (от лат. окулярис — глазной), в нижней части — объектив (от лат. объективус — предметный). С обеих сторон тубуса имеются винты настройки.
Тубус крепится к штативу. С помощью винта можно опускать и поднимать тубус. В центре предметного столика имеется маленькое отверстие, под которым установлено вращающееся зеркало для улавливания света. Мощный пучок света просвечивает исследуемые объекты насквозь, поэтому такие микроскопы называются световыми.
Чтобы узнать, во сколько раз увеличивается рассматриваемое изображение, необходимо умножить числа, указанные на объективе и окуляре. Например, если на окуляре число 15, на объективе — 40, то 15 х 40 = 600. Значит, предмет увеличивается в 600 раз.
Приготовление микропрепарата
Оборудование, необходимое для работы с микроскопом:
- предметное и покровное стекла,
- препаровальная игла,
- пипетка,
- вода.
Прежде чем рассматривать микропрепарат под микроскопом, нужно его приготовить (рис. 3). Для этого берем предметное стекло, наносим на него пипеткой 1-2 капли воды и размещаем на нем снятую кожицу лука, расправляя ее в капле воды. Накрываем покровным стеклом, устанавливаем на предметный столик и рассматриваем.
Рис.3 Приготовление микропрепарата кожицы лука
При увеличении под микроскопом видны продолговатые клетки, плотно прилегающие друг к другу. Особенно хорошо видны оболочка, цитоплазма и ядро клетки. Если вместо воды капнуть слабый водный раствор йода, ядро приобретет темно-коричневый оттенок и будет более четко видно под микроскопом.
Правила работы с микроскопом:
1. С микроскопом работают только сидя на стуле. Микроскоп устанавливают на расстоянии 5-8 см от края стола. Перед работой его необходимо протереть сухой салфеткой и не передвигать до конца работы.
2. Препарат помещают на предметный столик.
3. На препарат направляют зеркалом свет (попадание света наблюдается через окуляр).
4. Пользуясь винтом настройки, плавно опускают и поднимают тубус, пока не появится четкое изображение предмета.
5. После работы микроскоп тщательно протирают и убирают в футляр.
6. Нельзя ставить микроскоп рядом с химическими реактивами. Он должен храниться в чистом шкафу отдельно.
Строение растительной клетки
ОСНОВЫ МИКРОБИОЛОГИИ — Е. Ю. Тюменцева — 2015
Цель работы: изучить устройство светового биологического микроскопа и освоить правила работы с ним. Ознакомиться с различными видами микроскопии.
Материалы, реактивы, оборудование: микроскоп; бактериологические петли; предметные стекла.
1.1. Устройство микроскопа
Микроскоп (от греч. micros — малый и scopio — смотрю) — это оптический прибор, состоящий из двух частей: механической (подсобной) и оптической (главной).
1. Оптическая часть: окуляр, объектив, конденсор Аббе, осветительный прибор (зеркальце).
2. Механическая часть: штатив, основание, предметный столик, тубусодержатель, макровинт, микровинт (рис. 1).
Рис. 1. Устройство микроскопа: 1 — основание; 2 — осветитель; 3 — светофильтр; 4 — конденсор Аббе; 5 — предметный столик; 6 — объективы; 7 — револьверная головка;
8 — монокулярная насадка; 9 — окуляр; 10 — штатив; 11 — измерительный нониус; 12 — ограничительный винт; 13 — держатель препарата; 14 — ручка грубой настройки;
15 — ручка точной настройки; 16 — рукоятка перемещения конденсора
Механическая часть микроскопа.
Штатив имеет основание в виде подковы и колонку (тубусодержатель) в форме дуги. К нему примыкают коробка механизмов, система зубчатых колес для регуляции положения тубуса. Система приводится в движение вращением макрометрического и микрометрического винтов.
Макрометрический винт (кремальера, зубчатка, макровинт) служит для предварительной ориентировочной установки изображения рассматриваемого объекта.
Микрометрический винт (микровинт) используют для последующей четкой установки на фокус. При полном повороте микровинта труба передвигается на 0,1 мм (100 мкм).
При вращении винтов по часовой стрелке труба опускается по направлению к препарату, при вращении против часовой стрелки — поднимается от препарата.
Предметный столик служит для размещения на нем препарата с объектом исследования. Предметный столик вращается и перемещается во взаимно перпендикулярных плоскостях с помощью винтов. В центре столика находится круглое отверстие для освещения препарата снизу лучами света, направляемыми зеркалом микроскопа. В столик вмонтированы два зажима (клеммы) — пружинящие металлические пластинки, предназначенные для закрепления препарата.
Если необходимо исследовать поверхность препарата, не допуская пропусков (что важно при подсчете), или же если во время работы требуется повторное исследование какого-либо определенного участка на препарате, на предметный столик помещают препаратоводитель. На нем имеется система линеек — нониусов, с помощью которых можно присвоить координаты любой точке исследуемого объекта. Для этого при установке препаратоводителя следует совместить центр вращения столика и оптическую ось системы микроскопа с центрировочной пластинкой препаратоводителя (отсюда предметный столик с препаратоводителем называют иногда крестообразным).
Тубус (труба) — оправа, в которую заключены элементы оптической системы микроскопа. К нижней части тубуса прикрепляется револьвер (объективодержатель) с гнездами для объективов. Современные модели микроскопов имеют наклонный тубус с дугообразным тубусодержателем, что обеспечивает горизонтальное положение предметного столика.
Оптическая часть микроскопа состоит из основного оптического узла (объектив и окуляр) и вспомогательной осветительной системы (зеркало и конденсор). Все части оптической системы строго центрированы относительно друг друга.
Во многих современных микроскопах зеркало и конденсор заменены вмонтированным в прибор регулируемым источником света.
Осветительная система находится под предметным столиком. Зеркало отражает падающий на него свет в конденсор. Одна сторона зеркала плоская, другая — вогнутая. При работе с конденсором необходимо пользоваться только плоским зеркалом. Вогнутое зеркало применяют при работе без конденсора с объективами малых увеличений. Конденсор (от лат. con-denso — уплотняю, сгущаю), состоящий из 2-3 короткофокусных линз, собирает лучи, идущие от зеркала, и направляет их на объект. Конденсор необходим прежде всего при работе с иммерсионной системой. Линзы конденсора вмонтированы в металлическую оправу, соединенную с зубчатым механизмом, позволяющим перемещать конденсор вверх и вниз специальным винтом. Для регулировки интенсивности освещения в конденсоре есть ирисовая (лепестковая) диафрагма, состоящая из стальных серповидных пластинок.
Окрашенные препараты лучше рассматривать при почти полностью открытой диафрагме, неокрашенные — при уменьшенном отверстии диафрагмы.
Под конденсором располагается кольцевидный держатель для светофильтров (обычно к микроскопу прилагаются синее и белое матовые стекла). При работе с искусственным источником света светофильтры создают впечатление диезного освещения, что делает микроскопирование менее утомительным для глаз.
Объектив (от лат. objectum — предмет) — наиболее важная часть микроскопа. Это многолинзовая короткофокусная система, от качества которой зависит в основном изображение объекта. Наружная линза, обращенная плоской стороной к препарату, называется фронтальной. Именно она обеспечивает увеличение. Остальные линзы в системе объектива выполняют преимущественно функции коррекции оптических недостатков, возникающих при исследовании объектов.
Один из таких недостатков — явление сферической аберрации. Оно связано со свойством линз неравномерно преломлять периферические и центральные лучи. Первые обычно преломляются в большей степени, чем вторые, и поэтому пересекаются на более близком расстоянии к линзе. В результате изображение точки приобретает вид расплывчатого пятна.
Хроматическая аберрация возникает при прохождении через линзу пучка лучей с различной длиной волны. Преломляясь по- разному, лучи пересекаются не в одной точке. Сине-фиолетовые лучи с короткой длиной волны преломляются сильнее, чем красные с большей длиной волны. Вследствие этого у бесцветного объекта появляется окраска.
К объективам, устраняющим сферическую и частично хроматическую аберрацию, относятся ахроматы. Они содержат до 6 линз и коррегируют первичный спектр (желто-зеленую часть спектра), не устраняя вторичного спектра. Изображение, получаемое с помощью ахроматов, не окрашено, но края его имеют красный или синеватый ореол. В современных ахроматах этот недостаток практически неуловим. Лучший материал для линз ахроматов — флинтгласы — старые сорта стекла с высоким содержанием окиси свинца.
Объективы, устраняющие хроматическую аберрацию и для вторичного спектра, называют апохроматами. В их составе может быть от 1 до 12 линз. Линзы апохроматов для лучей коррекции вторичного спектра делают из плавикового пата, каменной соли, квасцов и других материалов. Апохроматы дают возможность устранить окрашивание объекта и получить одинаково резкое изображение от лучей разного цвета. Максимального эффекта при работе с апохроматами можно достичь только при их сочетании с компенсационными окулярами, возмещающими оптические недостатки объективов. В компенсационных окулярах хроматическая ошибка противоположна хроматической ошибке объектива, и в результате хроматическая аберрация микроскопа оказывается почти полностью компенсированной.
Планахроматы — разновидность апохроматов, имеющих плоское поле зрения. Объективы-планахроматы полностью устраняют искривление поля зрения, обуславливающее неравномерность фокусировки объекта (при кривизне поля зрения фокусируется только часть поля). Планахроматы и планапохроматы используют при микрофотографии.
Объективы бывают сухие и погружные (иммерсионные). При работе с сухими объективами между фронтальной линзой объектива и объектом исследования находится воздух. Оптический расчет иммерсионных объективов предусматривает их работу при погружении фронтальной линзы объектива в жидкую однородную среду. При работе с сухим объективом вследствие разницы между показателями преломления стекла (1,52) и воздуха (1,0) часть световых лучей отклоняется и не попадает в глаз наблюдателя (рис. 2).
Рис. 2. Ход лучей в сухой и иммерсионной системах: I-V- лучи света
При работе с иммерсионным объективом необходимо поместить между покровным стеклом и линзами объектива кедровое масло, показатель преломления которого близок к показателю преломления стекла (табл. 1).
Для чего нужны в микроскопе штатив, винты, предметный столик, зеркало (см)?
Микроскопы позволяют людям наблюдать за объектами, которые слишком малы и не видимы человеческим глазом. Знать, как называются части, из которых состоит микроскоп необходимо для того, чтобы уметь работать с этим важным инструментом. Рассмотрим каждую часть отдельно. Итак,
- Штатив: конструкция, которая соединяет верхнюю и нижнюю части прибора.
- Винты: крепления, необходимые для фиксации частей микроскопа.
- Предметный столик: небольшая плоская поверхность под объективом, на которой размещают кусочки стекла, между ними находится изучаемый образец.
- Зеркало: необходимо для того, чтобы сфокусировать (направить) свет на предмет, который изучает ученый.
- Окуляр: линзы, находятся в верхней части тубуса. Именно в окуляр смотрят ученые, когда изучают образцы.
- Объектив: небольшая трубка, которая соединяется с окуляром и в конце которой находится еще один набор линз. Вместе окуляр и объектив позволяют увеличивать размер исследуемого предмета в несколько сотен раз.
- Тубус: представляет собой трубку с линзами, которая соединяет линзы окуляра и объектива.
Микроскоп — очень удобный и сравнительно простой оптический прибор, который позволяет ученому или просто любопытному человеку рассмотреть предметы, невидимые глазу.
Микроскопы бывают разной формы и конструкции, но все основные элементы микроскопа присутствуют в любой конструкции.
Главным в микроскопе оказывается система линз, которая позволяет получить увеличенное изображение предмета. Линзы находятся в окуляре и объективе. Объектив направлен на предметный столик и предмет, который на нем лежит. Окуляр находится на противоположной стороне тубуса, в него смотрит человек.
Тубус нужен чтобы соединить в единое целое линзы объектива и линзы окуляра.
Предметный столик нужен для того, чтобы поместить изучаемый предмет под объектив.
Винты нужны, чтобы отрегулировать расстояние между предметным столиком и объективом, для получения наилучшего изображения.
Зеркало нужно чтобы направить луч света на предметный столик и осветить расположенный на нем предмет.
Штатив — это каркас микроскопа, который соединяет все части прибора в единое целое.