显微镜为什么会把东西放大
A. 显微镜的放大原理是什么
这是简易显微镜:通过物镜的放大在目镜的前方成像,由目镜在放大物镜所成像!在显微镜上物镜的放大倍数与他的长度成正比,目镜的放大倍数与他的长度成反比!
这是光学显微镜:光学显微镜是利用光学原理,把人眼所不能分辨的微小物体放大成像,以供人们提取微细结构信息的光学仪器。
早在公元前一世纪,人们就已发现通过球形透明物体去观察微小物体时,可以使其放大成像。后来逐渐对球形玻璃表面能使物体放大成像的规律有了认识。
1590年,荷兰和意大利的眼镜制造者已经造出类似显微镜的放大仪器。1610年前后,意大利的伽利略和德国的开普勒在研究望远镜的同时,改变物镜和目镜之间的距离,得出合理的显微镜光路结构,当时的光学工匠遂纷纷从事显微镜的制造、推广和改进。
17世纪中叶,英国的胡克和荷兰的列文胡克,都对显微镜的发展作出了卓越的贡献。1665年前后,胡克在显微镜中加入粗动和微动调焦机构、照明系统和承载标本片的工作台。这些部件经过不断改进,成为现代显微镜的基本组成部分。
1673~1677年期间,列文胡克制成单组元放大镜式的高倍显微镜,其中九台保存至今。胡克和列文胡克利用自制的显微镜,在动、植物机体微观结构的研究方面取得了杰出的成就。
19世纪,高质量消色差浸液物镜的出现,使显微镜观察微细结构的能力大为提高。1827年阿米奇第一个采用了浸液物镜。19世纪70年代,德国人阿贝奠定了显微镜成像的古典理论基础。这些都促进了显微镜制造和显微观察技术的迅速发展,并为19世纪后半叶包括科赫、巴斯德等在内的生物学家和医学家发现细菌和微生物提供了有力的工具。
在显微镜本身结构发展的同时,显微观察技术也在不断创新:1850年出现了偏光显微术;1893年出现了干涉显微术;1935年荷兰物理学家泽尔尼克创造了相衬显微术,他为此在1953年获得了诺贝尔物理学奖。
古典的光学显微镜只是光学元件和精密机械元件的组合,它以人眼作为接收器来观察放大的像。后来在显微镜中加入了摄影装置,以感光胶片作为可以记录和存储的接收器。现代又普遍采用光电元件、电视摄象管和电荷耦合器等作为显微镜的接收器,配以微型电子计算机后构成完整的图象信息采集和处理系统。
表面为曲面的玻璃或其他透明材料制成的光学透镜可以使物体放大成像,光学显微镜就是利用这一原理把微小物体放大到人眼足以观察的尺寸。近代的光学显微镜通常采用两级放大,分别由物镜和目镜完成。被观察物体位于物镜的前方,被物镜作第一级放大后成一倒立的实象,然后此实像再被目镜作第二级放大,成一虚象,人眼看到的就是虚像。而显微镜的总放大倍率就是物镜放大倍率和目镜放大倍率的乘积。放大倍率是指直线尺寸的放大比,而不是面积比。
光学显微镜的组成结构
光学显微镜一般由载物台、聚光照明系统、物镜,目镜和调焦机构组成。载物台用于承放被观察的物体。利用调焦旋钮可以驱动调焦机构,使载物台作粗调和微调的升降运动,使被观察物体调焦清晰成象。它的上层可以在水平面内沿作精密移动和转动,一般都把被观察的部位调放到视场中心。
聚光照明系统由灯源和聚光镜构成,聚光镜的功能是使更多的光能集中到被观察的部位。照明灯的光谱特性必须与显微镜的接收器的工作波段相适应。
物镜位于被观察物体附近,是实现第一级放大的镜头。在物镜转换器上同时装着几个不同放大倍率的物镜,转动转换器就可让不同倍率的物镜进入工作光路,物镜的放大倍率通常为5~100倍。
物镜是显微镜中对成象质量优劣起决定性作用的光学元件。常用的有能对两种颜色的光线校正色差的消色差物镜;质量更高的还有能对三种色光校正色差的复消色差物镜;能保证物镜的整个像面为平面,以提高视场边缘成像质量的平像场物镜。高倍物镜中多采用浸液物镜,即在物镜的下表面和标本片的上表面之间填充折射率为1.5左右的液体,它能显着的提高显微观察的分辨率。
目镜是位于人眼附近实现第二级放大的镜头,镜放大倍率通常为5~20倍。按照所能看到的视场大小,目镜可分为视场较小的普通目镜,和视场较大的大视场目镜(或称广角目镜)两类。
载物台和物镜两者必须能沿物镜光轴方向作相对运动以实现调焦,获得清晰的图像。用高倍物镜工作时,容许的调焦范围往往小于微米,所以显微镜必须具备极为精密的微动调焦机构。
显微镜放大倍率的极限即有效放大倍率,显微镜的分辨率是指能被显微镜清晰区分的两个物点的最小间距。分辨率和放大倍率是两个不同的但又互有联系的概念。
当选用的物镜数值孔径不够大,即分辨率不够高时,显微镜不能分清物体的微细结构,此时即使过度地增大放大倍率,得到的也只能是一个轮廓虽大但细节不清的图像,称为无效放大倍率。反之如果分辨率已满足要求而放大倍率不足,则显微镜虽已具备分辨的能力,但因图像太小而仍然不能被人眼清晰视见。所以为了充分发挥显微镜的分辨能力,应使数值孔径与显微镜总放大倍率合理匹配。
聚光照明系统是对显微镜成像性能有较大影响,但又是易于被使用者忽视的环节。它的功能是提供亮度足够且均匀的物面照明。聚光镜发来的光束应能保证充满物镜孔径角,否则就不能充分利用物镜所能达到的最高分辨率。为此目的,在聚光镜中设有类似照相物镜中的 ,可以调节开孔大小的可变孔径光阑,用来调节照明光束孔径,以与物镜孔径角匹配。
改变照明方式,可以获得亮背景上的暗物点(称亮视场照明)或暗背景上的亮物点(称暗视场照明)等不同的观察方式,以便在不同情况下更好地发现和观察微细结构。
B. 为什么显微镜能把物体放大
电子显微镜是以电子束为照明源,通过电子流对样品的透射或反射及电磁透镜的多级放大后在荧光屏上成像的大型仪器,而光学显微镜则是利用可见光照明,将微小物体形成放大影像的光学仪器。概括起来,电镜与光镜主要有以下几个方面的区别:①照明源不同。电镜所用的照明源是电子枪发出的电子流,而光镜的照明源是可见光(日光或灯光),由于电子流的波长远短于光波波长,故电镜的放大及分辨率显着地高于光镜。②透镜不同。电镜中起放大作用的物镜是电磁透镜(能在中央部位产生磁场的环形电磁线圈),而光镜的物镜则是玻璃磨制而成的光学透镜。电镜中的电磁透镜共有三组,分别与光镜中聚光镜、物镜和目镜的功能相当。③成像原理不同。在电镜中,作用于被检样品的电子束经电磁透镜放大后打到荧光屏上成像或作用于感光胶片成像。其电子浓淡的差别产生的机理是,电子束作用于被检样品时,入射电子与物质的原子发生碰撞产生散射,由于样品不同部位对电子有不同散射度,故样品电子像以浓淡呈现。而光镜中样品的物像以亮度差呈现,它是由被检样品的不同结构吸收光线多少的不同所造成的。④所用标本制备方式不同,电镜观察所用组织细胞标本的制备程序较复杂,技术难度和费用都较高,在取材、固定、脱水和包埋等环节上需要特殊的试剂和操作,最后还需将包埋好的组织块放人超薄切片机切成50~100nm厚的超薄标本片。而光镜观察的标本则一般置于载玻片上,如普通组织切片标本、细胞涂片标本、组织压片标本和细胞滴片标本等。
C. 电子显微镜是用什么原理把物体放大的
电子显微镜是根据电子光学原理,用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜,使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器。
电子显微镜的分辨能力以它所能分辨的相邻两点的最小间距来表示。20世纪70年代,透射式电子显微镜的分辨率约为0.3纳米(人眼的分辨本领约为0.1毫米)。现在电子显微镜最大放大倍率超过300万倍,而光学显微镜的最大放大倍率约为2000倍,所以通过电子显微镜就能直接观察到某些重金属的原子和晶体中排列整齐的原子点阵。
1931年,德国的克诺尔和鲁斯卡,用冷阴极放电电子源和三个电子透镜改装了一台高压示波器,并获得了放大十几倍的图象,证实了电子显微镜放大成像的可能性。1932年,经过鲁斯卡的改进,电子显微镜的分辨能力达到了50纳米,约为当时光学显微镜分辨本领的十倍,于是电子显微镜开始受到人们的重视。
到了二十世纪40年代,美国的希尔用消像散器补偿电子透镜的旋转不对称性,使电子显微镜的分辨本领有了新的突破,逐步达到了现代水平。在中国,1958年研制成功透射式电子显微镜,其分辨本领为3纳米,1979年又制成分辨本领为0.3纳米的大型电子显微镜。
电子显微镜的分辨本领虽已远胜于光学显微镜,但电子显微镜因需在真空条件下工作,所以很难观察活的生物,而且电子束的照射也会使生物样品受到辐照损伤。其他的问题,如电子枪亮度和电子透镜质量的提高等问题也有待继续研究。
分辨能力是电子显微镜的重要指标,它与透过样品的电子束入射锥角和波长有关。可见光的波长约为300~700纳米,而电子束的波长与加速电压有关。当加速电压为50~100千伏时,电子束波长约为0.0053~0.0037纳米。由于电子束的波长远远小于可见光的波长,所以即使电子束的锥角仅为光学显微镜的1%,电子显微镜的分辨本领仍远远优于光学显微镜。
电子显微镜由镜筒、真空系统和电源柜三部分组成。镜筒主要有电子枪、电子透镜、样品架、荧光屏和照相机构等部件,这些部件通常是自上而下地装配成一个柱体;真空系统由机械真空泵、扩散泵和真空阀门等构成,并通过抽气管道与镜筒相联接;电源柜由高压发生器、励磁电流稳流器和各种调节控制单元组成。
电子透镜是电子显微镜镜筒中最重要的部件,它用一个对称于镜筒轴线的空间电场或磁场使电子轨迹向轴线弯曲形成聚焦,其作用与玻璃凸透镜使光束聚焦的作用相似,所以称为电子透镜。现代电子显微镜大多采用电磁透镜,由很稳定的直流励磁电流通过带极靴的线圈产生的强磁场使电子聚焦。
电子枪是由钨丝热阴极、栅极和阴极构成的部件。它能发射并形成速度均匀的电子束,所以加速电压的稳定度要求不低于万分之一。
电子显微镜按结构和用途可分为透射式电子显微镜、扫描式电子显微镜、反射式电子显微镜和发射式电子显微镜等。透射式电子显微镜常用于观察那些用普通显微镜所不能分辨的细微物质结构;扫描式电子显微镜主要用于观察固体表面的形貌,也能与 X射线衍射仪或电子能谱仪相结合,构成电子微探针,用于物质成分分析;发射式电子显微镜用于自发射电子表面的研究。
投射式电子显微镜因电子束穿透样品后,再用电子透镜成像放大而得名。它的光路与光学显微镜相仿。在这种电子显微镜中,图像细节的对比度是由样品的原子对电子束的散射形成的。样品较薄或密度较低的部分,电子束散射较少,这样就有较多的电子通过物镜光栏,参与成像,在图像中显得较亮。反之,样品中较厚或较密的部分,在图像中则显得较暗。如果样品太厚或过密,则像的对比度就会恶化,甚至会因吸收电子束的能量而被损伤或破坏。
透射式电子显微镜镜筒的顶部是电子枪,电子由钨丝热阴极发射出、通过第一,第二两个聚光镜使电子束聚焦。电子束通过样品后由物镜成像于中间镜上,再通过中间镜和投影镜逐级放大,成像于荧光屏或照相干版上。
中间镜主要通过对励磁电流的调节,放大倍数可从几十倍连续地变化到几十万倍;改变中间镜的焦距,即可在同一样品的微小部位上得到电子显微像和电子衍射图像。为了能研究较厚的金属切片样品,法国杜洛斯电子光学实验室研制出加速电压为3500千伏的超高压电子显微镜。扫描式电子显微镜结构示意图
扫描式电子显微镜的电子束不穿过样品,仅在样品表面扫描激发出次级电子。放在样品旁的闪烁晶体接收这些次级电子,通过放大后调制显像管的电子束强度,从而改变显像管荧光屏上的亮度。显像管的偏转线圈与样品表面上的电子束保持同步扫描,这样显像管的荧光屏就显示出样品表面的形貌图像,这与工业电视机的工作原理相类似。
扫描式电子显微镜的分辨率主要决定于样品表面上电子束的直径。放大倍数是显像管上扫描幅度与样品上扫描幅度之比,可从几十倍连续地变化到几十万倍。扫描式电子显微镜不需要很薄的样品;图像有很强的立体感;能利用电子束与物质相互作用而产生的次级电子、吸收电子和 X射线等信息分析物质成分。
扫描式电子显微镜的电子枪和聚光镜与透射式电子显微镜的大致相同,但是为了使电子束更细,在聚光镜下又增加了物镜和消像散器,在物镜内部还装有两组互相垂直的扫描线圈。物镜下面的样品室内装有可以移动、转动和倾斜的样品台。
D. 为什么显微镜可以看到人肉眼看不到的东西。放大那么多倍,显微镜的原理是什么
其实普通的光学显微镜是根据凸透镜的成像原理,要经过凸透镜的两次成像。第一次先经过物镜(凸透镜1)成像,这时候的物体应该在物镜(凸透镜1)的一倍焦距和两倍焦距之间,根据物理学的原理,成的应该是放大的倒立的实像。而后以第一次成的物像作为“物体”,经过目镜的第二次成像。由于我们观察的时候是在目镜的另外一侧,根据光学原理,第二次成的像应该是一个虚像,这样像和物才在同一侧。因此第一次成的像应该在目镜(凸透镜2)的一倍焦距以内,这样经过第二次成像,第二次成的像是一个放大的正立的虚像。如果相对实物说的话,应该是倒立的放大的虚像。
E. 人眼不能看见物体的细小部分,但通过显微镜可以观察到物体的细小部分。为什么显微镜能把物体放大
普通光学显微镜主要是利用凸透镜放大原理与光的反射原理.显微镜总的放大倍数是目镜和物镜放大倍数的乘积,而物镜的放大倍数越高,分辨率越高
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F. 为什么简易显微镜能把物体放大
物体本身并不能被放大,而是通过透镜组看到了物体放大的虚像。
简易显微镜通常有两个凸透镜组成,焦距小的作为物镜,焦距大的作为目镜。
首先,物镜得到一个放大的虚像,这个虚像作为“虚物”,被目镜继续放大,最终在人眼中看到放大的虚像。
总的放大倍数,等于物镜和目镜放大倍数的乘积。
具体、详细的原理,请网络搜索关键词“显微镜”,网络中有介绍。
G. 电子显微镜为什么能放大物体
电子显微镜的放大率是由透镜决定的,在电子显微镜中,透镜是由看不见的电磁场构成的,称为电磁透镜,简称磁透镜。由电子枪发射出的电子流可以通过磁透镜的磁场吸引发生偏折而放大物体,这与光学显微镜的光线通过玻璃透镜发生折射而放大物体的情况一样,但它不同于光学显微镜的是可利用多个磁透镜的组合而得到逐级放大的电子像,所以现代电子显微镜的成像系统由多个电磁透镜组成。而光学显微镜由于玻璃透镜本身存在有相差的缺陷,其放大率不能通过增加透镜的数目来无止境地提高。
http://wenwen.sogou.com/z/q71233994.htm
H. 显微镜放大原理
显微镜之介绍
光学显微镜是为了使肉眼看不清楚的标本影像,人们设想经过一种装置,使肉眼能够观察到该标本组织形态和其间的结构。这种设想的装置就被后人创造问世了。当前广泛应用在各种微小物体的观察、测定、分析、分类、鉴定等。在波长范围上也不限于可见光波段(4000~7000 )而且(>2000 )到红外(1~2u)以及用眼睛观察、显微、摄影和一般辐射检测器放大。
显微镜的分类是根据照明方法,有透射型与反射(落射)型二种。透射型显微镜是应用透射照明通过透明物体的打光方法。反射型显微镜是以物镜上方打光到(落射照明)不透明的物体上。另一种分类方法,系根据观察方法的差异,分为明视野显微镜、暗视野显微镜、相位差显微镜、偏光显微镜、干涉相位差显微镜、萤光显微镜等。每种显微镜一般又各有透射型和反射型二种。在这些显微镜中,特别是明视野显微镜是构成所有显微镜中组成最基本的基础。通过这种显微镜观察的物体,穿过透过(吸收)率、反射率,因场所不同而各不相同,这种物体被称为随照明光强度(振幅)变化振幅物体,无色透明物体只有在照明相位改变时,才能被肉眼观察到,由于明视野显微镜不能改变相位,所以对透明不染色标本不能被观察到。
倍率、数值孔径与视场数
显微镜的综合倍率是物镜倍率G1与目镜倍率G2的乘积,G=G1×G2。G1是1~100倍,G2是5~20的范围。
数值孔径(Numerical Aperture)N.A.是决定物镜的分辨率、焦深、图像亮度的基本数据,如图所示,当物镜焦点对好后,物镜前透镜最边缘处的倾斜光线与显微镜光轴所交角成α,此即该物镜的半孔径角设标本数据空间的折射率为n,则N.A.=n×sinα。
n通常在空气中为1,在物镜与标本间浸入水、甘油、油脂时,该标本折射率,即随浸液不同而异。这种物镜称为浸液系物镜;如是空气时,称为干燥系物镜。图1左半部分表示浸液系,右半部分表示干燥系的情况。
在显微镜上,限制视野的装置是视野光圈。以物镜侧观看这种视野光圈时的直径以mm单位表示的值称为视野数。实际视野=视野。
实际视野=视野数/物镜倍率
例如,视野数为20,则10×物镜就观看2mm视野范围。应用聚光镜时,根据可变的视野光圈,再决定选用聚光镜的N.A.值,其值是取决于可变聚光镜孔径光圈来确定。
暗视野显微镜
暗视野显微镜由于不将透明光射入直接观察系统,无物体时,视野暗黑,不可能观察到任何物体,当有物体时,以物体衍射回的光与散射光等在暗的背景中明亮可见。在暗视野观察物体,照明光大部分被折回,由于物体(标本)所在的位置结构,厚度不同,光的散射性,折光等都有很大的变化。
相位差显微镜
相位差显微镜的结构:
相位差显微镜,是应用相位差法的显微镜。因此,比通常的显微镜要增加下列附件:
(1) 装有相位板(相位环形板)的物镜,相位差物镜。
(2) 附有相位环(环形缝板)的聚光镜,相位差聚光镜。
(3) 单色滤光镜-(绿)。
各种元件的性能说明如下:
(1) 相位板使直接光的相位移动 90°,并且吸收减弱光的强度,在物镜后焦平面的适当位置装置相位板,相位板必须确保亮度,为使衍射光的影响少一些,相位板做成环形状。相位板,相位膜及吸收膜加工成图5形状。
(2) 相位环(环状光圈)是根据每种物镜的倍率,而有大小不同,可用转盘器更换。
(3) 单色滤光镜系用中心波长546nm(毫微米)的绿色滤光镜。通常是用单色滤光镜入观察。相位板用特定的波长,移动90°看直接光的相位。当需要特定波长时,必须选择适当的滤光镜,滤光镜插入后对比度就提高。此外,相位环形缝的中心,必须调整到正确方位后方能操作,对中望远镜就是起这个作用部件。
使用时的注意事项
使用时,最重要的注意事项为下列三点:
(1)执行正确的操作方法。
(2)根据标本的要求,选择合适的相位差物镜。
(3)用其他观察方法作比较,对标本作出正确的判断。
1.正确操作的最重要事项必须正确地调整好相位环的中心。若用图6中的几种形状的容器,是不能正确地调到中心位置的。因而作为相位差观察用是不合适的。
对相位差像的判断和明视野象的判断是不相同的。要注意相差法所持有的特点和不足点,相位差物镜的选择方法同上。要与其他的观察法作比较,以及正确地制作标本的方法,这些都是使用时必要的综合注意事项。
萤光显微镜
在萤光显微镜上,必须在标本的照明光中,选择出特定波长的激发光,以产生萤光,然后必须在激发光和萤光混合的光线中,单把萤光分离出来以供观察。因此,在选择特定波长中,滤光镜系统,成为极其重要的角色。
萤光显微镜原理:
(A) 光源:光源幅射出各种波长的光(以紫外至红外)。
(B) 激励滤光源:透过能使标本产生萤光的特定波长的光,同时阻挡对激发萤光无用的光。
(C) 萤光标本:一般用萤光色素染色。
(D) 阻挡滤光镜:阻挡掉没有被标本吸收的激发光有选择地透射萤光,在萤光中也有部分波长被选择透过
演示图:http://www.tjstm.org/game/flashshiyan/xianjing.swf
I. 显微镜的放大原理。物理题
物镜相当于投影仪,目镜相当于放大镜;
被观察的物体放在物镜的焦点以外靠近焦点的地方,经过物镜成一个(倒立、放大
)的实像,这个实像在目镜的焦点以内靠近焦点,通过目镜成一个(正立
)、(放大
)的虚像。经过两次放大,我们就看到了很微小的物体