Innhold
- Linser i et sammensatt mikroskop
- Dissekte mikroskopdeler og funksjoner
- Ancient History of Microscope Lenses
- De første mikroskopene
- Fremskritt innen mikroskopteknologi
- Linser av mikroskoper i dag
Å ta en titt i et mikroskop kan ta deg til en annen verden. Måtene mikroskop zoomer inn på objekter i liten skala ligner på hvordan briller og forstørrelsesglass kan gi deg bedre oversikt.
Blandede mikroskoper arbeider spesielt ved å bruke et arrangement av linser for å bryte lys for å zoome inn på celler og andre prøver for å ta deg inn i en mikrostor verden. Et mikroskop kalles et sammensatt mikroskop når det består av mer enn ett sett med linser.
Sammensatte mikroskop, også kjent som optiske eller lysmikroskop, fungerer ved å få et bilde til å se mye større ut gjennom to linsesystemer. Den første er okulær- eller okularlinsen, som du ser på når du bruker mikroskopet som typisk forstørrer i et område mellom fem ganger og 30 ganger. Det andre er objektivt linsesystem som zoomer inn ved bruk av størrelser fra fire ganger opp til 100 ganger, og sammensatte mikroskop har vanligvis tre, fire eller fem av disse.
Linser i et sammensatt mikroskop
Det objektive linsesystemet bruker en liten fokalavstand, avstanden mellom linsen og prøven eller objektet som blir undersøkt. Det virkelige bildet av prøven projiseres gjennom objektivlinsen for å lage et mellombilde fra lysets hendelse på linsen som blir projisert på objektivt konjugert bildeplan eller det primære bildeplanet.
Endring av objektiv linseforstørrelse endrer hvordan dette bildet skaleres opp i denne projeksjonen. De optisk rørlengde refererer til avstanden fra objektets bakre fokalplan til det primære billedplanet i mikroskoplegemet. Det primære billedplanet er vanligvis enten i selve mikroskoplegemet eller i okularet.
Det virkelige bildet blir deretter projisert på øyet til personen som bruker mikroskopet. Det okulære objektivet gjør dette som et enkelt forstørrelsesobjektiv. Dette systemet fra objektivt til okulært viser hvordan de to linsesystemene fungerer etter hverandre.
Det sammensatte linsesystemet lar forskere og andre forskere lage og studere bilder i en mye større forstørrelse som de ellers bare kunne oppnå med ett mikroskop. Hvis du skulle prøve å bruke et mikroskop med et enkelt objektiv for å oppnå disse forstørrelsene, må du plassere linsen veldig nær øyet eller bruke et veldig bredt objektiv.
Dissekte mikroskopdeler og funksjoner
Å dissekere mikroskopdeler og funksjoner kan vise deg hvordan de alle fungerer sammen når du studerer prøver. Du kan grovt dele deler av mikroskopet inn i hodet eller kroppen, basen og armen med hodet øverst, basen i bunnen og armen i mellom.
Hodet har et okular- og okularrør som holder okularet på plass. Okularet kan være monokulært eller kikkertformet, hvor sistnevnte kan bruke en diopterjusteringsring for å gjøre bildet mer konsistent.
Mikroskopets arm inneholder målene du kan velge og plassere for forskjellige forstørrelsesnivåer. De fleste mikroskop bruker linser 4x, 10x, 40x og 100x som fungerer som koaksiale knotter som styrer hvor mange ganger linsen forstørrer bildet. Dette betyr at de er bygd på samme akse som knotten som brukes til fint fokus, som ordet "koaksial" ville tilsi. Objektivlinsen i mikroskopfunksjon
Nederst er basen som støtter scenen og lyskilden som projiserer gjennom en blenderåpning og lar bildet projisere gjennom resten av mikroskopet. Høyere forstørrelser bruker vanligvis mekaniske trinn som lar deg bruke to forskjellige knotter for å bevege deg både venstre og høyre og fremover og bakover.
Med rackstoppet kan du kontrollere avstanden mellom objektivlinsen og lysbildet for å se enda nærmere på prøven.
Det er viktig å justere lyset fra basen. Kondensatorer mottar det innkommende lyset og fokuserer det på prøven. Membranen lar deg velge hvor mye lys som når prøven. Linsene i et sammensatt mikroskop bruker dette lyset til å lage bildet for brukeren. Noen mikroskop bruker speil for å reflektere lys tilbake på prøven i stedet for en lyskilde.
Ancient History of Microscope Lenses
Mennesker har studert hvordan glass bøyer lys i århundrer. Den eldgamle romerske matematikeren Claudius Ptolemy brukte matematikk for å forklare den nøyaktige brytningsvinkelen om hvordan bildet av en pinne brytes når den ble lagt i vann. Han ville bruke dette til å bestemme refraksjonskonstant eller refraksjonsindeks for vann.
Du kan bruke brytningsindeksen for å bestemme hvor mye lysets hastighet endres når den føres til et annet medium. Bruk ligningen for brytningsindeks for et bestemt medium n = c / v for brytningsindeks n, lysets hastighet i vakuum c (3,8 x 108 m / s) og lysets hastighet i mediet v.
Ligningene viser hvordan lys bremser når du kommer inn i medier som glass, vann, is eller noe annet medium, enten det er fast stoff, væske eller gass. Ptolemays arbeid vil være avgjørende for mikroskopi så vel som optikk og andre fysiske områder.
Du kan også bruke Snells-loven for å måle vinkelen som en lysstråle bryter når den kommer inn i et medium, omtrent på samme måte som Ptolemaios trekk fra. Snells lov er n1/ n2 = sinθ2/ sinG1 til θ1 som vinkelen mellom linjen i lysstrålen og kanten på mediet før lys kommer inn i mediet og θ2 som vinkelen etter at lyset har kommet inn. n1 og _N2__ _ er refraksjonsindeksene for middels lys tidligere inne, og middels lys kommer inn.
Etter hvert som mer forskning ble gjort, begynte forskere å dra nytte av glassets egenskaper rundt det første århundre e.Kr. På den tiden hadde romerne oppfunnet glass og begynte å teste det for bruk for å forstørre det som kan sees gjennom det.
De begynte å eksperimentere med forskjellige former og størrelser på glass for å finne ut den beste måten å forstørre noe ved å se gjennom det, inkludert hvordan det kunne lede solstrålene mot lyse gjenstander i brann. De kalte disse linsene "forstørrelsesglass" eller "brennende briller."
De første mikroskopene
Nesten slutten av 1200-tallet begynte folk å lage briller ved hjelp av linser. I 1590 gjennomførte to nederlandske menn, Zaccharias Janssen og faren Hans, eksperimenter med linsene. De oppdaget at å plassere linsene på toppen av den andre i et rør kunne forstørre et bilde med mye større forstørrelse enn det en enkelt linse kunne oppnå, og Zaccharias oppfant snart mikroskopet. Denne likheten med det objektive linsesystemet i mikroskop viser hvor langt tilbake ideen om å bruke linser som et system går.
Janssen-mikroskopet brukte et messingstativ som var omtrent to og en halv meter langt. Janssen skapte det primære messingrøret som mikroskopet brukte på rundt en tomme eller en halv tomme i radius. Messingrøret hadde skiver i sokkelen så vel som i hver ende.
Andre mikroskopdesign begynte å oppstå av forskere og ingeniører.Noen av dem brukte et system av et stort rør som hadde to andre rør som skled inn i dem. Disse håndlagde rørene vil forstørre gjenstander og tjene som grunnlag for utforming av moderne mikroskop.
Disse mikroskopene var imidlertid ikke brukbare for forskere ennå. De ville forstørre bilder omtrent ni ganger mens de forlot bildene de skapte vanskelig å se. År senere, i 1609, studerte astronom Galileo Galilei fysikk av lys og hvordan det ville samhandle med materien på måter som ville være nyttige for mikroskopet og teleskopet. Han la også til et apparat for å fokusere bildet til sitt eget mikroskop.
Den nederlandske forskeren Antonie Philips van Leeuwenhoek brukte et enkeltobjektivmikroskop i 1676 da han ville bruke små glassfærer for å bli det første mennesket som observerte bakterier direkte, og ble kjent som "faren til mikrobiologi."
Da han så på en dråpe vann gjennom linsen i sfæren, så han bakteriene flyte rundt i vannet. Han ville fortsette med å gjøre funn i planteanatomi, oppdage blodlegemer og lage hundrevis av mikroskoper med nye måter å forstørre på. Et slikt mikroskop var i stand til å bruke forstørrelse 275 ganger ved å bruke en enkelt linse med et dobbeltkonvekst forstørrelsessystem.
Fremskritt innen mikroskopteknologi
De kommende århundrene brakte flere forbedringer av mikroskopteknologi. På 1700- og 1800-tallet ble det forbedret mikroskopdesign for å optimalisere effektiviteten og effektiviteten, for eksempel å gjøre selve mikroskopene mer stabile og mindre. Ulike linsesystemer og linserens kraft adresserte selv spørsmålene om uskarpheten eller mangelen på klarhet i bilder som mikroskop produserte.
Fremskrittene innen vitenskapens optikk brakte en bedre forståelse av hvordan bilder reflekteres på forskjellige plan som linser kan skape. Dette lar skaperne av mikroskop lage mer presise bilder under disse fremskrittene.
På 1890-tallet publiserte den tyske doktorgradsstudenten August Köhler sitt arbeid med Köhler-belysning som ville distribuere lys for å redusere optisk gjenskinn, fokusere lys på mikroskopets emne og bruke mer presise metoder for å kontrollere lyset generelt. Disse teknologiene baserte seg på brytningsindeksen, størrelsen på blenderåpningskontrasten mellom prøven og lyset i mikroskopet ved siden av å kontrollere komponentene som mellomgulvet og okularet.
Linser av mikroskoper i dag
Linser i dag varierer fra de som fokuserer på spesifikke farger til linser som gjelder for visse brytningsindekser. Objektive linsesystemer bruker disse linsene for å korrigere for kromatisk avvik, fargeforskjeller når forskjellige lysfarger skiller seg litt i vinkelen der de bryter. Dette skjer på grunn av forskjellene i bølgelengde for forskjellige lysfarger. Du kan finne ut hvilket objektiv som passer for det du vil studere.
Achromatiske linser brukes til å lage brytningsindekser for to forskjellige bølgelengder av lys like. De er generelt priset til en overkommelig pris, og er som sådan mye brukt. Semi-apokromatiske linser, eller fluorlinser, endre brytningsindeksene for tre bølgelengder av lys for å gjøre dem de samme. Disse brukes til å studere fluorescens.
Apokromatiske linserpå den annen side bruker du en stor blenderåpning for å slippe gjennom lys og oppnå en høyere oppløsning. De brukes til detaljerte observasjoner, men de er vanligvis dyrere. Planlinser adresserer effekten av feltkurvavvik, tapet i fokus når et buet objektiv skaper det skarpeste fokuset på et bilde vekk fra planet det er ment å projisere bildet på.
Fordypingslinser øker blenderåpningsstørrelsen ved å bruke en væske som fyller rommet mellom objektivlinsen og prøven, noe som også øker oppløsningen på bildet.
Med fremskritt innen teknologi for linser og mikroskop bestemmer forskere og andre forskere de nøyaktige årsakene til sykdom og spesifikke cellefunksjoner som styrte biologiske prosesser. Mikrobiologi viste en hel verden av organismer utenfor det blotte øye som ville føre til mer teoretisering og testing av hvordan det betydde å være en organisme og hvordan livets natur var.