Оптическая часть микроскопа состоит из. Как устроен микроскоп. тема. Строение клетки. Цитоплазма

Микроскоп - это оптический прибор для изучения объектов, невидимых невооруженным глазом. В микроскопе (рис. 1) различают механическую и оптическую части. Механическая часть прибора состоит из ножки с присоединенным к ней тубусодержателем, на котором крепится тубус, окуляры и объективы (смена объективов осуществляется с помощью револьверного устройства), предметный столик и осветительный аппарат с зеркалом. Тубус присоединен к тубусодержателю подвижно, поднимается и опускается с помощью двух винтов: микрометрический винт служит для предварительной установки фокуса; микрометрический винт- для тонкой фокусировки. Предметный столик снабжен устройством, позволяющим передвигать препарат в разных направлениях в горизонтальной плоскости. Осветительный аппарат состоит из конденсора и диафрагмы, которые находятся между зеркалом и столиком.

Рис. 1. Биологический микроскоп:
1 - окуляры;
2 - бинокулярная насадка;
3 - головка для крепления револьвера с посадочным гнездом для смены тубусов;
4 - винт крепления бинокулярной насадки;
5 - револьвер на салазках;
6 - объектив;
7 - предметный столик;
8 и 9 - барашек продольного (8) и поперечного (9) движения препаратоводителя;
10 - апланатический конденсор прямого и косого освещения;
11 - центрировочные винты столика;
12 - зеркало;
13 - барашек микромеханизма;
14 -кронштейн конденсора;
15 - головка винта, фиксирующего верхнюю часть предметного столика;
16 - коробка с микромеханизмом;
17 - ножка;
18 - винт грубого движения;
19 - тубусодержатель.

С помощью диафрагмы регулируется интенсивность света, попадающего на конденсор. Конденсор можно передвигать в вертикальном направлении, изменяя интенсивность светового потока, попадающего в объектив. Объективы представляют собой системы взаимно центрированных линз, дающих обратное увеличенное изображение объекта. Увеличение объективов указано на оправе (Х10, Х20, Х40, Х90). Объективы бывают двух типов: сухие и иммерсионные (погружные). Иммерсионный объектив сначала опускают в иммерсионное масло с помощью макровинта под контролем глаза, а затем, манипулируя микровинтом, добиваются четкого изображения объекта. Окуляр представляет собой оптическую систему, увеличивающую изображение, полученное в объективе. Увеличения окуляра указаны на оправе (Х5 и т. д.). Общее увеличение микроскопа равняется произведению увеличения объектива на увеличение окуляра.

Рис. 2. Микроскоп МБИ-1 с осветителем ОИ-19.

С микроскопом можно работать при дневном и искусственном освещении, используя в качестве источника света специальный осветительный аппарат (рис. 2). При работе с конденсором используют плоское зеркало независимо от источника освещения. С вогнутым зеркалом работают без конденсора. При дневном свете конденсор поднимают до уровня предметного столика, при искусственном опускают до тех пор, пока источник света не появится в плоскости препарата. См. также Микроскопическая техника, Микроскопия.

Первые понятия о микроскопе формируются в школе на уроках биологии. Там дети узнают на практике, что с помощью этого оптического прибора можно рассматривать маленькие объекты, которые невозможно увидеть невооруженным глазом. Микроскоп, строение его интересуют многих школьников. Продолжением этих интересных уроков для кого-то из них становится вся дальнейшая взрослая жизнь. При выборе некоторых профессий необходимо знать строение микроскопа, так как он является основным инструментом в работе.

Строение микроскопа

Устройство оптических приборов соответствует законам оптики. Строение микроскопа основывается на его составных частях. Узлы прибора в виде тубуса, окуляра, объектива, стойки, столика для расположения предмета исследования, осветителя с конденсором имеют определенное назначение.

Стойка удерживает на себе тубус с окуляром, объективом. К стойке прикреплен предметный столик с осветителем и конденсором. Осветитель - это встроенная лампа или зеркальце, служащее для освещения исследуемого объекта. Изображение получается более ярким у осветителя с электрической лампой. Назначение конденсора в этой системе заключается в регулировании освещенности, фокусировании лучей на изучаемом предмете. Известно строение микроскопов без конденсоров, в них устанавливается одиночная линза. В практической работе удобнее пользоваться оптикой с подвижным столиком.

Строение микроскопа, его конструкция непосредственно зависят от предназначения этого прибора. Для научных исследований используется рентгеновское и электронное оптическое оборудование, имеющее более сложное устройство, чем световые приборы.

Строение светового микроскопа отличается простотой. Это самые доступные оптические приборы, они наиболее широко применяются в практике. Окуляр в виде двух увеличительных стекол, помещенных в оправу, и объектив, который также состоит из увеличительных стекол, заправленных в оправу, - вот главные узлы светового микроскопа. Весь этот набор вставлен в тубус и прикреплен к штативу, в который вмонтирован и предметный столик с расположенным под ним зеркалом, а также осветитель с конденсором.

Главным принципом работы светового микроскопа является увеличение изображения размещенного на предметном столике объекта исследования посредством прохождения через него лучей света с дальнейшим попаданием их на систему линз объектива. Такую же роль выполняют линзы окуляра, которыми пользуется исследователь в процессе изучения объекта.

Нужно отметить, что световые микроскопы тоже не одинаковы. Разница между ними определяется количеством оптических блоков. Различаются монокулярные, бинокулярные или стереомикроскопы с одним или двумя оптическими блоками.

Несмотря на то, что эти оптические приборы используются уже многие годы, они остаются невероятно востребованными. С каждым годом они совершенствуются, становятся точнее. Еще не сказано последнее слово в истории таких полезных приборов, как микроскопы.

МИКРОСКОП. МИКРОСКОПИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ.

Микроскопическая техника.

Главные этапы цитологического и гистологического анализа:

Выбор объекта исследования

Подготовка его для изучения в микроскопе

Применение методов микроскопирования

Качественный и количественный анализ полученных изображений

Количественные методы исследования - морфометрия, денситометрия, цитофотометрия, спектро-флуорометрия.

Микроскопические методы исследования имеют огромное значение для теории и практики медицины как способ изучения гистологических структур в норме, эксперименте и патологии.

Световой микроскоп. Микроскоп – оптический прибор, предназначенный для получения увеличенных изображений биологических объектов и деталей их строения, не видимых невооруженным глазом.

Микроскоп состоит из оптических и механических частей. Оптические части микроскопа: объективы, окуляры, зеркало и конденсор с ирисовой диафрагмой. Механические части микроскопа: основание, тубусодержатель, тубус, револьвер, предметный столик, механизмы макро- и микровинта, механизм перемещения конденсора

Оптические части микроскопа.

Объектив – основная оптическая часть микроскопа, которая создает изображение препарата. Объектив является системой линз в металлической оправе, где различают фронтальную – главную или увеличительную линзу, ближайшую к объекту, которая строит изображение и коррекционные – они устраняют аберрации фронтальной линзы. Объективы подразделяются:

А) по степени увеличения на объективы малых увеличений (увеличение ≤10), объективы средних увеличений (увеличение ≤40), объективы больших увеличений (увеличение ≥40),

Б) по степени совершенства исправлений аберраций (искажений) на монохроматы (предназначены для работы при монохроматическом освещении), ахроматы (хроматическая аберрация исправлена для 2 цветов спектра), апохроматы (хроматическая аберрация исправлена для 3 цветов спектра); планмонохроматы, планахроматы, планапохроматы (исправлена кривизна поверхности изображения),

В) по свойствам на суховоздушные и иммерсионные. При использовании суховоздушных объективов между препаратом и объективом воздушное пространство, при иммерсионыых между препаратом и объективом находится жидкость (иммерсионное масло, вода). Соответственно иммерсионные объективы делят на водные и маслянные. Получение максимального увеличения возможно только с помощью иммерсионного объектива (как правило, объектива с увеличением 90).Иммерсионные объективы рассчитываются на работу с покровными стеклами не толще 0,17 мм.

Окуляр – оптическая система, используемая для рассматривания изображения, построенного объективом. Простой окуляр (Гюйгенса) состоит из двух плосковыпуклых линз, обращенных выпуклой поверхностью в сторону объектива. Между линзами находится диафрагма с постоянным отверстием. К диафрагме крепится стрелка – указатель. Верхняя линза именуется глазной, на ее оправе указывается увеличение окуляра. Нижняя линза получила название полевой. Окуляр обычно увеличивает изображение в 5-25 раз

Зеркало – направляет поток света через конденсор на препарат. Имеет плоскую и вогнутую поверхности, которые используются в зависимости от степени освещения.

Конденсор – собирает лучи света и фокусирует их на препарат, обеспечивая достаточное и равномерное освещение последнего. Конденсор состоит из двух линз: нижней двояковыпуклой и верхней плосковыпуклой. С помощью конденсора регулируют степень освещения изучаемого объекта.

Изучение морфологических признаков микробов - их формы, строения и величины клеток, способности к движению и пр. - производится с помощью оптического прибора - микроскопа (от греческого «микрос» - малый, «скопео» - смотрю). Из выпускаемых биологических микроскопов лучшими являются МБИ-1, МБИ-2, МБИ-3, МБР-1 и некоторые другие.

Основные части микроскопа: оптическая система (объектив и окуляр), осветительная оптическая система (конденсор и зеркало) и механическая часть. Оптическая система создает увеличенное изображение объекта. Механическая часть обеспечивает перемещение оптической системы и наблюдаемого объекта (предмета). Основными частями механической системы микроскопа (рис. 60) являются: штатив, предметный столик, тубусодержатель с револьвером и винты для передвижения тубуса - макрометрический и микрометрический.

Макрометрический винт (кремальера, или зубчатка) служит для грубой наводки микроскопа. Микрометрический винт является механизмом тонкой подачи и служит для окончательной, точной фокусировки микроскопа на препарат. Полный оборот микровинта передвигает тубус микроскопа на 0,1 мм. Микрометрический винт является одной из наиболее хрупких частей микроскопа, и обращаться с ним нужно особенно осторожно. Наиболее четкое и ясное изображение получают передвижением тубуса с помощью макро- и микрометрического винтов при соответствующей настройке освещения. Тубус микроскопа закреплен в верхней части штатива в тубусодержателе. Предметный столик также укреплен в верхней части штатива. У современных микроскопов предметный столик почти всегда делается подвижным. Он приводится в движение двумя винтами, расположенными по обе стороны столика. При помощи этих винтов препарат вместе со столиком передвигается в разных направлениях, что в значительной степени облегчает рассмотрение препарата в различных его точках. Закрепление препарата на столике производится двумя клеммами (зажимами).

Кроме подвижных столиков, некоторые микроскопы снабжаются крестообразными столиками. Препараты в этом случае перемещают в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Две шкалы на столике позволяют отмечать интересующие исследователя участки препарата, с тем чтобы их можно было легко отыскать при повторном микроскопировании.

В нижней части тубусодержателя находится револьвер с отверстиями, снабженными нарезкой. В эти отверстия ввинчиваются объективы. Объективы составляют наиболее важную и дорогую часть микроскопа. Это сложная система двояковыпуклых линз, заключенных в металлическую оправу. Объективы увеличивают рассматриваемый предмет, давая действительное увеличенное обратное изображение.

Все объективы делятся на ахроматы и апохроматы. Ахроматы более распространены вследствие своей простоты и дешевизны. В них имеется шесть линз, изготовленных из оптического стекла. Изображение, получаемое с помощью ахроматов, наиболее резкое в центре. Края поля вследствие хроматической аберрации часто бывают окрашены в синий, желтый, зеленый, красный и другие цвета. Апохроматы состоят из большего числа линз (до 10). Для их изготовления употребляется стекло различного химического состава: борное, фосфорное, флюорит, квасцы. В апохроматах в значительной степени устранена хроматическая аберрация.

Обычно микроскопы снабжаются тремя объективами, на которых указывается даваемое ими увеличение: объективы 8Х (малое увеличение), 40Х (среднее увеличение) и 90Х (большое увеличение). Объективы 8Х и 40X являются сухими системами, так как при работе с ними между препаратом и объективом находится слой воздуха. Лучи света, проходя сквозь среды различной плотности (показатель преломления воздуха п=1, стекла п=1,52) и попадая из среды более плотной (стекло) в менее плотную (воздух), сильно отклоняются и не полностью попадают в объектив микроскопа. Поэтому сухими объективами можно пользоваться только при сравнительно небольших увеличениях (до 500-600 раз).

Чем больше увеличение, тем меньшего диаметра должны быть линзы. Поэтому при больших увеличениях слишком малая часть лучей попадает в линзу объектива и изображение получается недостаточно отчетливое. Во избежание этого прибегают к иммерсии (погружению) объектива в среду, имеющую коэффициент преломления, близкий к коэффициенту преломления стекла. Таким иммерсионным, или погружаемым, объективом в биологических микроскопах является объектив 90X. При работе между этим, объективом ц предметным стеклом помещают каплю иммерсионного (чаще всего кедрового) масла, коэффициент преломления которого равен 1,51. Объектив погружают непосредственно в масло, световые лучи проходят через однородную систему не преломляясь и не рассеиваясь, что способствует получению четкого изображения рассматриваемого объекта.

В верхнюю часть тубуса микроскопа вставляется окуляр. Окуляр состоит из двух собирающих линз: одной, обращенной к объективу, и второй, обращенной к глазу. Между ними в окуляре имеется диафрагма, которая задерживает боковые лучи и пропускает лучи, параллельные оптической оси. Это обеспечивает более контрастное промежуточное изображение. Глазная линза окуляра увеличивает изображение, полученное от объектива. Окуляры изготовляются с собственным увеличением в 7Х, 10Х, 15Х раз. Общее увеличение микроскопа равняется произведению увеличения объектива на увеличение окуляра. При комбинировании окуляров с объективами можно получить различные увеличения - от 56 до 1350 раз.

Конденсор представляет собой двояковыпуклую линзу, которая собирает отраженный от зеркала свет в пучок и направляет его в плоскость препарата, что обеспечивает наилучшее освещение объекта. Поднятием и опусканием конденсора можно регулировать степень освещенности препарата. В нижней части конденсора расположена ирис-диафрагма, посредством которой также можно менять яркость освещения, суживая или, наоборот, полностью раскрывая ее.

Зеркало, имеющее две отражающие поверхности - плоскую и вогнутую, укреплено на качающемся рычажке, при помощи которого его можно устанавливать в любой плоскости. Вогнутой стороной зеркала пользуются редко - при работе со слабыми объективами. Зеркало отражает световые лучи и направляет их в объектив через ирис-диафрагму конденсора, конденсор и рассматриваемый объект. В нижней части оправы конденсора имеется откидная рамка, которая служит для установки светофильтров.

Микроскоп - сложный оптический прибор, он требует осторожного и бережного обращения, соответствующих навыков в работе. Надлежащий уход за прибором и тщательное соблюдение правил пользования гарантируют безупречность и долговременность его службы. Качество изображения в микроскопе в значительной степени зависит от освещения, поэтому настройка освещения является важной подготовительной операцией.

Работа с микроскопом может проводиться как при естественном, так и при искусственном освещении. При ответственных работах пользуются искусственным освещением, применяя осветитель ОИ-19. При естественном освещении нужно пользоваться рассеянным боковым, а не прямым солнечным светом.

Современные микроскопы МБИ-2, МБИ-3 снабжаются бинокулярными насадками типа АУ-12, имеющими собственное увеличение 1,5х, и прямым сменным тубусом (рис. 61). При использовании бинокулярной насадки микроскопирование облегчается, так как наблюдение производится обоими глазами и зрение не утомляется.

Тема: Микроскоп Работа № 1. Устройство светового микроскопа

Оборудование: микроскоп, постоянный препарат, пенал.

Оформление работы: Записать устройство микроскопа, назначение его частей, правила работы.

Микроскоп – оптико-механический прибор, позволяющий увеличивать рассматриваемый предмет (объект, препарат).

В микроскопе различают оптическую и механическую системы.

ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА:

Объектив – самая важная часть микроскопа, который привинчивается к нижней части тубуса. Объектив в микроскопе находится в непосредственной близости от рассматриваемого предмета, за что он и получил свое название. Он состоит из системы оптических линз, вставленных в латунную оправу, и требует весьма бережного обращения и тщательного ухода (никоим образом не следует надавливать объективом на лежащий на предметном столике препарат, так как это может вызвать повреждение или даже выпадение линзы).

Назначение объектива:

1) Строить в трубе микроскопа изображение, геометрически подобное изучаемому предмету.

2) Увеличивать изображение в то или иное число раз.

3) Выявлять подробности, недоступные невооруженному глазу. Объективы в количестве 2-3 штук ввинчиваются в особое приспособление, называемое револьвером (4).

Окуляр – вставляется в верхнюю часть тубуса. В него рассматривается изображение предмета (а не предмет), направленное объективом вверх. Он состоит из системы линз, вставленных в металлический цилиндр. Окуляр строит изображение, увеличивает его, но не выявляет подробности строения.

Конденсор – собирает и концентрирует в плоскости препарата весь свет, отраженный от зеркала. Конденсор состоит из цилиндра (оправы) внутри которого расположены 2 линзы. Поднимая и опуская конденсор можно регулировать освещение препарата.

Диафрагма – расположена в нижней части конденсора. Также как и конденсор служит для регулирования силы света.

Зеркало – служит для улавливания света от источника освещения. Оно подвижно прикреплено под столиком, вращаясь вокруг горизонтальной оси. Зеркало с одной стороны - плоское, с друзой - вогнутое.

МЕХАНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА:

основание (штатив) или массивная ножка (1); коробка с микромеханизмом (2) и микровинтом (3);

податочный механизм для грубой наводки – макровинт или кремальера (8); предметный столик (4);

винты (5, 6, 12, 13);

головка (9); револьвер (10); клеммы; тубус (11);

дуга или тубусодержвтель(7); Кремальера (макровинт) – служит для приблизительной «грубой» установки на фо-

Микровинт - служит для более тонкой и точной наводки.

Предметный столик – прикрепляется к передней части колонки, на которой помещают исследуемый предмет. На столике имеется 2 клеммы; с их помощью закрепляется препарат. Передвижение препарата осуществляется с помощью винтов, которые расположены сбоку столика.

Тубус – служит для соединения объектива и окуляра, и соединен со штативом таким образом, что может подниматься и опускаться. Передвижение тубуса осуществляется с помощью двух винтов: макрометрического и микрометрического.

Штатив – соединяет все вышеуказанные части микроскопа.

Определение общего увеличения микроскопа

Объектив			10х	15х

Определение фокусного расстояния

F8 = 0,9 см ~ 1 см

F40 = 1,2 мм ~ 1 мм

Вспомогательное оборудование (запомнить названия):

1. предметные и покровные стекла;

2. стаканчик или колбочка для воды, пипетка;

3. бритва (лезвие), препаровальные иглы;

4. полоски фильтровальной бумаги, салфетка.

Правила работы с микроскопом:

Работать с микроскопом следует без торопливых и резких движений. В работе с микроскопом соблюдайте чистоту и аккуратность. Оберегайте микроскоп от пыли и загрязнения.

1. Перенос микроскопа осуществляется двумя руками: одной рукой – за тубусодержатель, другой – снизу за основание.

2. Микроскоп устанавливается прямо перед работающим, напротив его левого глаза, и не перемещается.

3. С правой стороны располагаются необходимые инструменты, материалы и альбом для зарисовок.

4. Перед началом работы мягкой (желательно батистовой) тряпочкой протираются от пыли окуляр, объектив, зеркало.

5. Поставив микроскоп на постоянное место, опускаем при помощи микровинта тубус микроскопа, глядя при этом сбоку микроскопа, так, чтобы объектив малого увеличения находился на расстоянии ~ 1 см. от предметного стекла.

6. Каждый объект изучается сначала при малом увеличении, в затем переводят на большое.

7. Для освещения используются естественный свет, но не прямой, солнечный или электрический, лучше матовый.

8. Установка освещения:

а) удалить матовое стекло под конденсором; б)установить конденсор фронтальной линзой на уровень столика микроскопа (под-

нять его с помощью винта; в) открыть полностью диафрагму;

г) установить объектив малого увеличения; д) движением зеркала направить свет так, чтобы, пройдя через объектив, пучок све-

та полностью освещал плоскость входного зрачка объектива.

9. После установки освещения помещаем препарат на предметный столик, чтобы рассматриваемый объект находился под фронтальной линзой объектива малого увеличения. Затем снова опускаем тубус при помощи кремальеры так, чтобы между фронтальной линзой малого объектива и покровным стеклом препарата было расстояние 3-4 мм (при опускании тубуса нужно смотреть не в окуляр, а сбоку на объектив).

10. Глядя в окуляр левым глазом (не закрывая правый), плавно поворачиваем правой рукой винт кремальеры не себя, находим изображение, одновременно левой рукой придаем объекту выгодное положение.

11. Переходя на большое увеличение, переводим револьвер и на место малого увеличения ставим объектив 40 х . При большом увеличении, вращая микровинт, добиваются четкого изображения (вращают микровинт не более чем на пол-оборота). Помните, что при вращении микро- и макровинта по часовой стрелке тубус с объективами опускается вниз, а при обратном вращении поднимается.

12. После работы опять устанавливаем объектив малого увеличения.

13. Только при малом увеличении следует снимать препарат со столика микроскопа. Микроскоп после работы нужно протереть салфеткой и поместить под чехол.

Работа № 2. Работа с микроскопом на малом и большом увеличении.

Оформление работы: Записать технику приготовления препаратов.

Препараты и их приготовление.

Препараты могут быть временные и постоянные. При изготовлении временного препарата объект помещается в каплю прозрачной жидкости - воды или глицерина. Та-

кие препараты не подлежат долгому хранению. В том случае, когда объект исследования помещается в каплю горячего глицерин-желатина или канадского бальзама, затвердевающих при охлаждении. Получается постоянный препарат, который может храниться годами.

На практических занятиях по анатомии растений студенты пользуются как постоянными, так и временными препаратами, изготовленными ими самостоятельно. Для изготовления временного препарата необходимо:

o с помощью пипетки нанести каплю воды или глицерина в центр предметного стекла; o препаровальной иглой поместить объект в каплю приготовленной жидкости;

o осторожно накрыть объект тонким (хрупким) покровным стеклом. Сверху покровное стекло должно оставаться сухим, т.е. вода не должна выходить за его пределы. Избыток воды удаляется с помощью полоски фильтровальной бумаги. Если же жидкости под стеклом мало, можно добавить ее, подведя пипетку к краю покровного стекла, не поднимая его.

o в препарате часто оказываются пузырьки воздуха, которые попадают в него вместе с объектом или при резком, неосторожном опускании покровного стекла и своими контурами мешают изучению объекта. Удалить их можно добавлением воды с одной стороны покровного стекла с одновременным удалением ее с противоположной стороны или легким постукиванием препаровальной иглой по покровному стеклу, держа препарат почти вертикально.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В ШКОЛЕ

Полученные знания и практические навыки используются в школьном курсе биологии на уроке «Знакомство с увеличительными приборами» и в процессе преподавания всего курса ботаники и других биологических дисциплин.

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ : Выучить устройство микроскопа, правила работы с ним и технику приготовления препаратов.