Световой микроскоп¶

Световой микроскоп — оптический прибор, увеличивающий изображение наблюдаемого объекта с помощью видимого света и системы линз. Относится к классу оптических микроскопов и является одним из основных инструментов биологии, медицины, материаловедения и криминалистики. Типичное увеличение современных световых микроскопов составляет от 40× до 1500×, что определяется пределом разрешающей способности, ограниченным длиной волны видимого света (около 0,2 мкм).

¶История

Первые линзы-увеличительные приборы появились в Европе в конце XVI века. В 1590-х годах голландские очко-мастера Ханс и Захариас Янсены изготовили примитивные микроскопы, состоявшие из двух выпуклых линз. Английский натуралист Роберт Гук в 1665 году опубликовал «Микрографию», в которой описал строение пробки и впервые ввёл термин «клетка». Нидерландский натуралист Антони ван Левенгук в 1670-х годах создал микроскопы с одной линзой, изготовленной вручную, и с их помощью наблюдал бактерии, простейших и сперматозоиды.

В XIX веке были устранены основные оптические аберрации. В 1830 году Йозеф Лист разработал ахроматические объективы, а в 1886 году Карл Цейсс и Эрнст Аббе создали апохроматические объективы с коррекцией хроматической и сферической аберраций. Формула Аббе (1873) установила предел разрешающей способности оптического микроскопа, определяемый длиной волны света и числовым апертурным углом объектива.

В СССР производством микроскопов занимались заводы «Ломо» (Ленинград), «Микромед» (Москва) и другие. Микроскопы МБИ-1, МБС-2, МПФ-2, МИК-9, Ломо МБР-1 были основными учебными и лабораторными приборами советской науки.

¶Устройство

Классический световой микроскоп состоит из следующих основных узлов:

• Источник света — лампа накаливания или светодиод, расположенный в основании.
• Конденсор — система линз, фокусирующая световой поток на образце; часто снабжён диафрагмой Аббе.
• Предметный столик — площадка с держателем для предметного стекла и микропрепарата; снабжён механическим перемещением по осям X и Y.
• Объектив — основная увеличивающая линза (или система линз), расположенная близко к образцу. Обычно набор объективов включает 4×, 10×, 40× и 100× (иммерсионный).
• Окуляр — линза, через которую наблюдатель рассматривает изображение; типичное увеличение 10× или 15×.

Общее увеличение прибора равно произведению увеличения объектива на увеличение окуляра. Например, комбинация объектива 40× и окуляра 10× даёт увеличение 400×.

¶Принцип работы

Световой поток от источника проходит через конденсор, освещает образец и собирается объективом, формируя первичное увеличенное изображение. Окуляр дополнительно увеличивает это изображение, проецируя его на сетчатку глаза наблюдателя или матрицу камеры. Разрешающая способность определяется формулой Аббе:

d = λ / (2 · NA),

где λ — длина волны света, NA — числовая апертура объектива. При NA = 1,4 и λ = 550 нм предельное разрешение составляет около 0,2 мкм.

¶Виды

По способу освещения образца различают:

• Биологический (просветляющий) микроскоп — образец просвечивается снизу; применяется для тонких срезов и мазков.
• Стереоскопический (бинокулярный) микроскоп — даёт объёмное изображение при малых увеличениях (4×–40×); используется для рассмотрения крупных объектов.
• Металлографический микроскоп — отражённый свет, применяется для непрозрачных образцов (металлы, сплавы).
• Поляризационный микроскоп — с поляризатором и анализатором; используется в минералогии и кристаллографии.
• Фазово-контрастный микроскоп — преобразует различия в преломлении света в различия яркости; разработан Фрицем Цернике (Нобелевская премия 1953).
• Интерференционный микроскоп — позволяет измерять толщину и показатель преломления прозрачных объектов.
• Флуоресцентный микроскоп — объект возбуждается светом определённой длины волны, а излучение наблюдается в другой области спектра.

¶Применение

Световой микроскоп применяется в медицине и биологии для исследования тканей, клеток и микроорганизмов; в криминалистике — для анализа следов, волокон и красителей; в материаловедении — для контроля структуры металлов и полимеров; в геологии — для изучения тонких шлифов горных пород; в пищевой промышленности — для контроля качества и выявления микробиологического загрязнения. В учебных заведениях световой микроскоп остаётся базовым инструментом курса биологии.

¶См. также

• Электронный микроскоп
• Аббе, Эрнст
• Фазово-контрастная микроскопия

¶Источники

• Гук Р. Микрография, 1665.
• Аббе Э. Beiträge zur Theorie des Mikroskops und der mikroskopischen Wahrnehmung, 1873.
• Справочник по микроскопии. — М.: Наука.
• Михайлов Г. А. Микроскопия. — М.: Высшая школа.