Микроскоп
Микроскоп представляет собой оптико-механический прибор, позволяющий получать сильно увеличенное изображение рассматриваемого предмета, размеры которого лежат далеко за пределами разрешающей способности невооруженного глаза. Человек с нормальным зрением различает две точки как две или две линии как две, а не одну, лишь в том случае, если расстояние между ними не менее 0,1 мм, т. е. 100 мкм. Таким образом, разрешающая способность глаза невелика. При работе с лучшими оптическими приборами расстояние между двумя точками или линиями, на котором они не кажутся слившимися, сокращается до десятых долей микрометра. Иными словами, разрешающая способность световых микроскопов в 300—400 раз выше разрешающей способности невооруженного глаза.
Полезное увеличение современных оптических микроскопов достигает 1400 раз, выявляя при этом мельчайшие детали строения изучаемого объекта. Пользуясь различными методами (например, проекцией на экран), можно получить и значительно большие увеличения — в десятки тысяч раз, но никаких новых подробностей при этом наблюдать не удается. Наоборот, многие мелкие детали утрачивают четкость. Это так называемое бесполезное увеличение.
В микроскопе (рис. 1) различают оптическую и механическую системы.
Оптическая система состоит из трех частей: осветительного аппарата, объектива и окуляра. Между объективом и окуляром расположена труба, или тубус. Все эти части строго центрированы и вмонтированы в штатив, представляющий собой механическую систему микроскопа. Штатив состоит из массивного основания, имеющего у большинства микроскопов подковообразную форму, предметного столика, дуги, или тубусодержателя, и подающих механизмов, передвигающих тубус в вертикальном направлении.
Осветительный аппарат представлен конденсором с ирисовой диафрагмой и зеркалом. Конденсор располагается в кольце под столиком микроскопа. Он состоит из двух или трех линз, вставленных в цилиндрическую оправу. Конденсор служит для наилучшего освещения изучаемого препарата. Фронтальная линза конденсора может быть установлена вровень со столиком микроскопа или несколько ниже его.
В нижней части конденсора находится ирисовая диафрагма. Она представляет собой систему многочисленных тонких пластинок («лепестков»), подвижно укрепленных в круглой оправе. С помощью небольшого рычажка можно изменять размеры отверстия диафрагмы, которое всегда сохраняет центральное положение. Этим регулируется диаметр пучка света, идущего от зеркала в конденсор. Под диафрагмой укреплено кольцо, в которое вставляется светофильтр обычно из матового стекла.
Под конденсором находится подвижно соединенная со штативом микроскопа вилка с зеркалом, одна сторона которого плоская, другая— вогнутая. Назначение зеркала— направлять лучи от источника света в конденсор. Это достигается сочетанием движений зеркала и вилки, которые можно вращать во взаимно перпендикулярных направлениях.
Пройдя через конденсор и преломившись в его линзах, лучи, идущие от источника света, освещают препалежащий на столике микроскопа, проходят сквозь пего и далее в виде расходящегося пучка входят в объектив.
Частично закрывая нижнюю линзу конденсора, диафрагма задерживает боковые лучи, благодаря чему получается более резкое изображение объекта.
Плоская сторона зеркала употребляется при работе с объективами с большими увеличениями (60Х, 90Х), которые дают малые поля зрения и всегда требуют применения конденсора. Вогнутой стороной зеркала пользуются в тех случаях, когда работают с объективами, имеющими увеличения 8Х, 10Х, 20Х, 40Х.
Объектив представляет собой наиболее важную часть оптической системы. Он состоит из нескольких линз, вправленных в металлическую гильзу. Объективы с большими увеличениями включают 8—10 линз и более. Объектив дает изображение объекта с обратным расположением частей. При этом он выявляет («разрешает») структуры, недоступные невооруженному глазу, с большими или меньшими подробностями в зависимости от качества объектива. Изображение строится объективом в плоскости диафрагмы окуляра, расположенного в верхней части трубы (тубуса) микроскопа. Оптические свойства объектива зависят от его устройства и качества линз.
Наиболее сильные объективы дают на практических занятиях
Большое значение при работе с микроскопом имеет рабочее расстояние объектива, т. е. расстояние от нижней (фронтальной) линзы объектива до объекта (до верхней поверхности предметного стекла). У объективов с 8-кратным увеличением это расстояние равно 9,2 мм; с 40-кратным — 0,6 мм. Поэтому желательно пользоваться покровными стеклами, толщина которых меньше рабочего расстояния. Нормальная толщина покровного стекла 0,17—0,18 мм.
Окуляр построен значительно проще объектива. Некоторые окуляры состоят лишь из двух линз и диафрагмы, вставленных в цилиндрическую оправу. Верхняя (окулярная) линза служит для наблюдения, нижняя («коллектив») играет вспомогательную роль, фокусируя изображение, построенное объективом. Диафрагма окуляра определяет границы поля зрения.
Труба, или тубус, представляет собой полый цилиндр. На ее нижнем конце укреплен так называемый револьвер — вращающийся диск с гнездами, имеющими нарезку для ввинчивания объективов. Ход винтовой нарезки гнезд револьвера и объективов стандартизован, поэтому объективы подходят к микроскопам разных моделей.
Микроскоп сконструирован так, что препарат располагается между главным фокусом объектива и его двойным фокусным расстоянием. В трубе микроскопа, в плоскости диафрагмы окуляра, находящейся между главным фокусом и оптическим центром верхней линзы окуляра, объектив строит действительное увеличенное обратное изображение предмета. Действуя как лупа, верхняя линза или система линз окуляра дает мнимое прямое увеличенное изображение. Таким образом, изображение, которое получается с помощью микроскопа, оказывается дважды увеличенным и обратным по отношению к изучаемому предмету (рис. 2). Общее увеличение микроскопа при нормальной (160 мм) длине трубы равно увеличению объектива, умноженному на увеличение окуляра.
То что наблюдатель имеет дело с мнимым, а не действительным изображением, существенного значения не имеет. Это изображение можно не только видеть, но также измерить, зарисовать и сфотографировать. Некоторое неудобство возникает из-за того, что изображение обратное, а не прямое. Поэтому, если нужно рассмотреть левую часть лежащего под микроскопом препарата, его приходится передвигать вправо, и наоборот.
Круглый или квадратный предметный столик имеет в центре отверстие, в которое входит верхняя часть конденсора. У микроскопа МБР-1 круглый столик состоит из двух частей: нижней, неподвижно соединенной с основанием, и верхней, которую можно передвигать на ограниченное расстояние вперед, назад, вправо и влево. Для этого служат два винта, расположенные по бокам столика. С их помощью можно центрировать столик по отношению к оптическим системам и слегка передвигать препарат, что важно при работе с большими увеличениями.
Препарат закрепляют двумя пружинящими клеммами, вставленными в отверстия столика. У некоторых соременных микроскопов, предназначенных для тонких сследований, столики снабжены препаратоводителями. микроскопов, служащих для учебных целей, их нет.
Дуга, или тубусодержатель, подвижно соединена со штативом. С помощью подающих механизмов ее можно передвигать по вертикали для наведения на фокус. У большинства современных микроскопов эти механизмы (винты) укреплены в основании штатива.
У микроскопов с вертикальной трубой дуга сочленена с основанием при помощи шарнира, позволяющего ставить трубу в наклонное положение. У таких микроскопов предметный столик соединен с дугой и меняет положение при наклоне трубы. Подающие механизмы в этих моделях (М-9, М-10) размещены в верхней части дуги. У моделей МБР-1, МБИ-3, МБИ-4 столик неподвижно соединен с основанием микроскопа (см. рис. 1), труба установлена под некоторым углом по отношению к столику; в нижней части трубы имеется призменное устройство, меняющее ход лучей, идущих от объектива.
Грубая фокусировка осуществляется с помощью мак-рометренного винта (кремальеры), состоящего из вращаемого зубчатого колеса, входящего в пазы рейки с гребенчатой нарезкой. У микроскопа М-10 эта рейка скреплена с трубой, поэтому труба может передвигаться в вертикальном направлении, а дуга остается неподвижной. У микроскопа МБР-1 зубчатая рейка кремальеры, соединенная с основанием микроскопа, неподвижна, а вращающаяся ось с зубчатой нарезкой, расположенная в нижней части дуги, передвигается вместе с дугой. Тонкая фокусировка осуществляется микрометренным винтом, который построен по принципу взаимодействующих шестерен разного диаметра, подобно имеющимся в часовом механизме. Это дает возможность опускать или поднимать трубу на расстояния, измеряемые микрометрами. На барабане микрометренного винта нанесены деления. Передвижение на одно деление соответствует подъему или опусканию трубы на 2 мкм. При полном обороте винта труба передвигается на 100 мкм.
Механизмы макрометренной и особенно микрометрен-ной подачи изготовляются очень точно и требуют осторожного обращения. Вращать винты следует плавно, без рывков и применения силы.
Работа с микроскопом
1. Работать с микроскопом следует всегда сидя. Высота табурета или стула должна быть такой, чтобы наблюдатель, сидя прямо, вплотную к столу, мог бы работать без напряжения.
2. С правой стороны от наблюдателя на свободном участке стола должны находиться необходимые инструменты (препаровальные иглы, бритва), предметные и покровные стекла, капельницы с реактивами, альбом для зарисовок.
3. Микроскоп устанавливают прямо перед собой и во время работы не сдвигают. Зеркало микроскопа должно быть направлено к источнику света.
4. Начиная работу, прежде всего нужно добиться равномерного освещения поля зрения. Для освещения можно использовать естественный рассеянный свет (не прямой солнечный) или искусственный— от электрической лампы, лучше молочной или матовой. Лучшее освещение дают специальные осветители (ОИ-7, ОИ-19, ОИ- 9М и др.).
Для правильного освещения следует:
а) установить фронтальную линзу конденсора на уровне столика микроскопа;
б) отодвинуть кольцо со светофильтром, находящееся под конденсором;
в) полностью открыть диафрагму;
г) установить объектив малого увеличения так, чтобы расстояние между ним и столиком микроскопа не превышало 1 см;
д) глядя в окуляр, движениями зеркала и вилки, в которой оно укреплено, направить свет так, чтобы прошедший через объектив расходящийся пучок лучей полностью и равномерно освещал поле зрения;
е) при работе с электрической лампой с прозрачным баллоном для равномерного освещения необходимо поставить на место матовый светофильтр.
5. Положить препарат на столик микроскопа и движением кремальеры установить трубу с объективом малого увеличения так, чтобы изображение объекта было хорошо видно. Смотреть в микроскоп рекомендуется левым глазом, не закрывая правый.
6. Прежде чем перейти к работе с большим увеличением, необходимо поставить объект или интересующую часть объекта в центр поля зрения, так как при большом увеличении размер поля зрения сильно сокращается. После этого следует сменить объектив. Для этого, не поднимая трубы, повертывают револьвер до тех пор, пока объектив большого увеличения не будет установлен строго вертикально относительно столика. О правильной установке объектива судят по легкому щелчку. После смены объектива в микроскопе обычно видно неясное изображение объекта. При отсутствии изображения осторожным движением кремальеры сначала нужно слегка поднять, а затем, если окажется необходимым, опустить тубус микроскопа. Появившееся неясное изображение фокусируют микрометренным винтом, который можно повертывать не более чем на V2 или 3/4 полного оборота. Резкость изображения регулируют с помощью диафрагмы.
7. По окончании работы микроскоп снова переводят на малое увеличение и только после этого снимают препарат с предметного столика.
Уход за микроскопом
При работе с микроскопом необходимо соблюдать следующие правила:
1. Переносить микроскоп с места хранения на рабочий стол нужно двумя руками: одной рукой берут микроскоп за изгиб дуги, а другой — поддерживают основание. Это особенно важно при работе с микроскопами, имеющими наклонный тубус (МБР-1, МБИ-3), у которых подающие механизмы расположены в нижней части штатива и передвигают трубу вместе с дугой.
2. В случае каких-либо затруднений при обращении с револьвером и другими частями микроскопа не следует применять силу. Необходимо выяснить причины этих затруднений и устранить их с помощью преподавателя или квалифицированного мастера.
3. Особенно тщательно нужно следить за чистотой оптической системы микроскопа (осветительного аппарата, объективов, окуляров), предохранять их от механических повреждений (ударов, царапин), соприкосновения с жидкостями, особенно химически активными (кислоты, щелочи, различные растворители), применяемыми в качестве реактивов и сред для приготовления препаратов.
Совершенно недопустимо протирание линз пальцами, бумагой и т. п., так как оптическое стекло можно легко поцарапать. Даже небольшие царапины сильно снижают качества микроскопа.
По окончании работы протирают линзы и столик поставив объектив малого увеличения, убирают микроскоп в футляр или шкаф. Микроскоп можно оставить и на столе, обязательно накрыв его чехлом.
Анатомия растений - Микроскоп
Остались вопросы по теме - "Микроскоп", задайте их на