Специальные методы микроскопии. Иммерсионный микроскоп. Микроскоп темного поля. Поляризационный микроскоп

Разрешающая способность и предел разрешения микроскопа. Пути повышения разрешающей способности.

Качество изображения определяется разрешающей способностью микроскопа, т.е. минимальным расстоянием, на котором оптика микроскопа может различить раздельно две близко расположенные точки. разрешающая способность зависит от числовой апертуры объектива, конденсора и длины волны света, которым освещается препарат. Числовая апертура (раскрытие) зависит от угловой апертуры и показателя преломления среды, находящейся между фронтальной линзой объектива и конденсора и препаратом.

Угловая апертура объектива - это максимальный угол, под которым могут попадать в объектив лучи, прошедшие через препарат. Числовая апертура объектива равна произведению синуса половины угловой апертуры на показатель преломления среды, находящейся между предметным стеклом и фронтальной линзой объектива. N.A. = n • sinα где, N.A. - числовая апертура; n - показатель преломления среды между препаратом и объективом; sinα - синус угла α равного половине угла АОВ на схеме.

Таким образом, апертура сухих систем (между фронтальной линзой объектива и препаратом-воздух) не может быть более 1 (обычно не более 0,95). Среда, помещаемая между препаратом и объективом, называется иммерсионной жидкостью или иммерсией, а объектив, рассчитанный для работы с иммерсионной жидкостью, называют иммерсионным. Благодаря иммерсии с более высоким показателем преломления чем у воздуха, можно повысить числовую апертуру объектива и, следовательно, разрешающую способность.

Числовая апертура объективов всегда гравируется на их оправах.

Один из способов уменьшения предела разрешения микроскопа – использование света с меньшей длиной волны. В связи с этим применяют ультрафиолетовый микроскоп, в котором микрообъекты исследуются в ультрафиолетовых лучах. Принципиальная оптическая схема такого микроскопа аналогична схемам обычного микроскопа.

Другой способ уменьшения предела разрешения – увеличение числовой апертуры, что достигается увеличением как показателя преломления среды между предметом и объективом, так и апертурного угла.

Условия освещения объекта также влияют на разрешающую способность микроскопа, что важно учитывать в биологических исследованиях.

Разработано множество модификаций микроскопов. Используются различные схемы освещения, различные типы предметных столиков, монокулярные и бинокулярные насадки с окулярами. Препараты можно фотографировать с помощью микрофотонасадок, зарисовывать с помощью рисовально-проекционных аппаратов, демонстрировать с помощью демонстрационного окуляра.

Иммерсионный микроскоп — оптическая система, в которой пространство между первой линзой и предметом заполнено жидкостью. Применяемая так жидкость называется иммерсионной. Принцип действия ИМ.

Из основной формулы разрешающей способности микроскопа: d = 0,61λ/А, следует, что предел разрешения определяется длиной волны λ и числовой апертурой объектива А. Так как не всегда возможно изменить длину волны (особенно если исследование производится в белом свете), то для достижения лучшего разрешения стремятся применять объектив, имеющий бо́льшую числовую апертуру.

Однако для «сухого» объектива, с показателем преломления среды перед его передней линзой n=1, максимальное значение числовой апертуры объектива не может превысить значение около 0,95.

Для решения этой проблемы берут иммерсионную жидкость, показатель преломления которой n2 и показатель преломления фронтальной линзы n3 выбраны определённым образом. Исходящие от одной точки объекта OP лучи проходят без преломления через иммерсионную пленку и могут «приниматься» фронтальной линзой объектива. В этом случае числовая апертура увеличивается, а предел разрешения уменьшается в n2 раз.

Темнопольная микроскопия. Изучение препаратов в темном поле осуществляется с помощью особого темнопольного конденсора. Такой конденсор пропускает от источника света только косые краевые лучи, которые освещают препарат, но не попадают в объектив. Клетки и их компоненты обладают различной оптической плотностью и по-разному рассеивают попадающие на них лучи. Рассеяние лучей вызывает свечение внутриклеточных структур. Чем плотнее структура, тем ярче она видна на темном фоне.

Поляризационная микроскопия. Основана на способности некоторых компонентов клеток к двойному лучепреломлению. К таким анизотропным структурам относятся нити веретена деления, миофибриллы, реснички. При поляризационной микроскопии анизотропные структуры обнаруживают яркое свечение. Для поляризационной микроскопии используется специальный поляризационный микроскоп. Перед конденсором такого микроскопа помещается поляризатор, а за препаратом и объективом помещены компенсатор и анализатор. Поляризационный микроскоп позволяет обнаруживать структуры с двойным лучепреломлением, определять ориентировку протяженных объектов (например, коллагеновых волокон).

Дата добавления: 2014-11-20