В гнездах располагаются объективы. Как устроен микроскоп. Функциональные части микроскопа

Слово «микроскоп » происходит от двух греческих слов «micros» — «маленький», «skopeo» — «смотрю». То есть, предназначение данного прибора – рассматривание маленьких объектов. Если давать более точное определение, то микроскоп – оптический прибор (с одной или несколькими линзами ), используемый для получения увеличенных изображений неких объектов, которые не видны невооруженным глазом.

К примеру, микроскопы , используемые в сегодняшних школах, способны увеличивать в 300-600 крат, этого вполне достаточно, чтобы разглядеть живую клетку в подробностях – можно увидеть стенки самой клетки, вакуоли, её ядро и т.д. Но для этого всего он прошел довольно длинный путь открытий, и даже разочарований.

История открытия микроскопа

Точное времени открытия микроскопа до сих пор не установлено, так как самые первые устройства для наблюдений маленьких объектов находили археологи в различных эпохах. Они выглядели как обычная лупа, то есть это была двояковыпуклая линза, дающая увеличение изображения в несколько раз. Уточню, что самые первые линзы были изготовлены не из стекла, а из некого прозрачного камня, поэтому говорить о качестве изображений не приходится.

В дальнейшем были уже изобретены микроскопы , состоящие из двух линз. Первая линза – это объектив, она обращалась к изучаемому предмету, а вторая линза – окуляр, в который смотрел наблюдатель. Но изображение объектов всё равно было сильно искажено, вследствие сильных сферических и хроматических отклонений – свет преломлялся неравномерно, и из-за этого картинка была нечеткая и окрашенная цветом. Но все же, даже тогда увеличение микроскопа было в несколько сот крат, что немало.

Система линз в микроскопах была значительно усложнена только в самом начале 19-го века, благодаря работе таких физиков как Амичи, Фраунгофера и др. В устройстве объектива уже применялась сложная система, состоящая из собирающих и рассеивающих линз. Причем, эти линзы были из разных видов стекла, компенсировавших недостатки друг друга.

Микроскоп ученого из Голландии, Левенгука имел уже предметный столик, куда складывались все изучаемые объекты, а также был винт, который позволял этот столик плавно перемещать. Потом уже было добавлено зеркало – для лучшего освещения объектов.

Строение микроскопа

Существуют простые и сложные микроскопы. Простой микроскоп представляет собой одну систему линз, именно такой является обычная лупа. Сложный же микроскоп сочетает в себе две простые линзы. Сложный микроскоп , соответственно, дает большее увеличение, и к тому же, он обладает большей разрешающей способностью. Именно наличие данной способности (разрешающей) дает возможность различать детали образцов. Увеличенное же изображение, где не различить подробности, даст немного полезной нам информации.

Сложные микроскопы имеют двухступенчатые схемы. Одна система линз (объектив ) под носится близко к объекту – она, в свою очередь, создает разрешенное и увеличенное изображение объекта. Потом, изображение уже увеличивается другой системой линз (окуляром ), она помещается, непосредственно, ближе к глазу наблюдателя. Данные 2 системы линз располагаются на противоположных концах тубуса микроскопа.

Современные микроскопы

Современные же микроскопы могут давать колоссальное увеличение – до 1500-2000 крат, при этом качество изображения будет прекрасное. Также имеют довольно большую популярность бинокулярные микроскопы, в них изображение от одного объектива раздваивается, при этом на него можно смотреть сразу двумя глазами (в два окуляра). Это позволяет еще намного лучше различать зрительно мелкие детали. Подобные микроскопы используются обычно в разных лабораториях (в т.ч и в медицинских ) для исследований.

Электронные микроскопы

Электронные же микроскопы помогают нам «рассмотреть» изображения отдельных атомов. Правда, слово «рассмотреть» применено здесь относительно, так как глазами напрямую мы не смотрим — изображение объекта появляется вследствие сложнейшей обработки компьютером полученных данных. Устройство микроскопа (электронного) основывается на физических принципах, а также способе «ощупывания» поверхностей объектов тончайшей иглой, у которой кончик толщиной всего лишь в 1 атом.

USB-микроскопы

В настоящее время, во время развития цифровых технологий, каждый человек может приобрести насадку-объектив на камеру своего мобильного телефона, и делать фотографии любых микроскопических объектов. Еще есть очень мощные USB-микроскопы, при подключение к домашнему компьютеру, позволяющие рассмотреть получившееся изображение на мониторе.

Большинство цифровых фотоаппаратов способны делать снимки в режиме макросъёмки , с помощью нее Вы сможете сделать фото мельчайших объектов. А если поместить небольшую собирающую линзу перед объективом вашего фотоаппарата, то можно легко получить увеличение фотографии до 500 крат.

Сегодня новые технологии помогают увидеть то, что буквально сто лет назад было недоступно. Части микроскопа на протяжение всей его истории постоянно усовершенствовались, и в настоящее время мы видим микроскоп уже в законченном варианте. Хотя, научный прогресс не стоит на месте, и в недалеком будущем, возможно, будут появляться еще более усовершенствованные модели микроскопов.

Видео для детей. Учимся правильно пользоваться микроскопом:

1-тема. Световые микроскопы, строение и правила

работы с ними

Одним из основных методов изучения мелких биологических объектов (вирусов, микроорганизмов, простейших, клеток, многоклеточных) является микроскопирование – изучение их с помощью оптических увеличивающих приборов (micros – малый, scopio - наблюдать). Существуют разные виды микроскопов (световой, электронный, люминесценный, фазовоконстрастный, флуоресцентный, поляризационный и др). Чаще используются световые микроскопы, которые необходимы не только для биологических но и медицинских исследований, например для лабораторной диагностики болезней. Поэтому каждый студент обязан знать строение световых микроскопов и уметь работать с ними.

Световой микроскоп состоит из следующих частей: а) оптическая, б) механическая, в) осветительная . (Рис.1; табл.1.).

К механической части относятся: штатив, предметный столик, тубус револьвер, макро и микрометрические винты. Штатив состоит из основания, тубусодержателя и тубуса. Предметный столик имеет в центре круглое отверстие, через которое проходит пучок света, две клеммы для фиксации препарата, препаратоводители-винты для передвижения верхней части столика по горизонтальной плоскости. Ниже предметного столика расположены макрометрический и микрометрический винты. Макрометрический винт крупнее и служит для ориентировочного фокусирования, а микрометрический - для более точного. В большинство микроскопов микровинт имеет вид массивного диска и распологается на основании.

Осветительная часть состоит из зеркала, конденсора и диафрагмы.

Зеркало подвижно укреплено на штативе ниже предметного столика, его можно вращать в любом направлении. Зеркало имеет вогнутую и плоскую поверхность. При слабом освещении используется вогнутая поверхность. Конденсор также располагается под предметным столиком и состоит из системы линз. Имеется специальный винт для перемещения конденсора вверх или вниз,

Рис-1. Микроскоп МБР-I.

1-основание (штатив); 2-тубусодержатель; 3-тубус; 4-предметный столик; 5-отверстие предметного столика; 6-винты,перемещающие столик; 7-окуляр; 8-объектив;

9-макрометрический винт; 10-микромерический винт; 11-конденсор; 12-винт конденсора; 13-дафрагма; 14-зеркало; 15-револьвер.

Таблица-1

Строение микроскопа

Предметный столик

I.Механическая часть Тубус

Револьвер

Макро и микрометрический винты

Световой II.Осветительная Зеркало

микроскоп часть Конденсор

Ирисовая диафрагма

Объектив малого увеличения (8 х)

III.Оптическая часть Объектив большого увеличения (40 х)

Иммерсионный объектив (90 х)

с помощью которого регулируется степень освещения. При опускании конденсора освещение уменьшается, при поднимании - увеличивается.

Ирисовая диафрагма ввинчена в нижнюю часть конденсора, состоит из мелких пластинок. С помощью специальной клеммы можно регулировать диаметр отверстия и освещенность изучаемого объекта.

К оптической части микроскопа относятся окуляры и объективы. Окуляры состоят из системы линз. Увеличительная способность окуляра указана на верхней поверхности (7, 10, 15, 20)

Объективы ввинчиваются в специальные гнёзда револьвера. Вращающийся револьвер имеет 4 гнёзда для объективов. Объективы также имеют различную кратность увеличения (8 х, 40 х, 60 х, 90 х) по увеличительной способности можно судить о «силе микроскопа» При расчете силы микроскопа следует умножить увеличение окуляра на увеличение объектива (например, 10 х 8=56 , 10 х 40 =400, 10 х 90=900 и т.д.)

Для характеристики оптических приборов часто употребляется понятие «разрешающая способность». Разрешающая способность микроскопа – это наименьшее расстояние между двумя точечеыми объектами, при котором их можно различить. Глаз человека (своеобразный оптический прибор) может различить две точки, удаленные от него на 25 см, при рассоянии между ними не меньше 0,073мм. Разрешающая способность светового микроскопа- 0,2мкм,электронного микроскопа -5А 0 (1 Ангстрем =
мкм)

Правила работы с микроскопом.

1.Микроскоп устанавливается штативом к себе, на расстоянии 5см от края стола.

2.Окуляр,объектив, зеркало и другие части микроскопа протираются мягкой суконкой.

3.Спомощью револьвер объектив малого увеличения устанавливается в центре предметного столика, при этом слышится легкий щелчок и револьвер фиксируется.

Необходимо надо помнить что изучение любого объекта начинается с малого увеличения .

4.С помощью макрометрического винта объектив малого увеличения поднимается на высоту 0.5см от предметного столика.

5.Глядя на окуляр левым глазом и вращая зеркало в разных направлениях устанавливается яркое и равномерное освещение поля зрения. Для этого следует расширить отверстие диаграммы и поднять конденсор. При достаточной освещенности используется плоская поверхность зеркала.

6.Изучаемый препарат устанавливается в центре предметного столика и закрепляется клеммами. С помощью макровинта малый объектив медленно опускается до расстояния примерно 2 мм от препарата. Затем, глядя в окуляр левым глазом, медленно вращая макрометрический винт, малый объектив поднимается до появления в поле зрения изображения изучаемого объекта. Фокусное расстояния объектива с малым увеличением составляет 0.5см. При появлении четкого изображения препарата в нужном участке эта часть устанавливается в центре поля зрения. Затем устанавливается объектив большого увеличения. Под контролем зрения объектив опускается почти до соприкоснования с препаратом. После этого, глядя в окуляр, медленно поднимается до появления четкого изображения. Фокусное расстояние при работе с объективом большого увеличения равно 1мм. При отсутствии изображения следует повторить работу сначала. Для тонкой фокусировки используются микрометрический винт, вращая его вправо и влево в полоборота.

Объясните понятие «сила микроскопа, разрешающая способность микроскопа».

7.Объектив с увеличением 90 х называются иммерсионным (от лат. Immersio-погружать). Этот объектив используется при изучении мельчайших объектов. При использовании этого объектива на изучаемый объект помещают каплю иммерсионного (кедрового) масла. Затем, глядя с боку, тубус опускаются до погружения линзы объектива в масло. После этого, глядя в окуляр, пользуясь только микровинтом, объектив осторожно опускается или поднимается до получения четкого изображения.

8.После завершения работы следует перевести микроскоп в нерабочее положение. Для этого, вращая револьвер, объективы переводятся в нейтральное положение.

Цель занятия.

Ознакомление со строением микроскопа, освоение правил работы с ним, техники приготовления временных препаратов, изучение временных и постоянных микропрепаратов.

Задание для самостоятельной подготовки.

I.Изучить материал по теме и ответить на следующие вопросы:

1.Значение микроскопических исследований в биологии и медицине.

2.Какие существует типы микроскопов?

3.Укажите основные части микроскопа.

4.Изучите правила работы с микроскопом.

5.Используя дополнительную литературу расскажите о принципах работы разных микроскопов.

II Решить ситуационные задачи и ответить на тестовые вопросы.

Учебное оборудование.

Микроскопы, чашки Петри, предметные и покровные стекла, пипетки стаканы с водой, пинцеты,ножницы,вата, иммерсионное масло,постоянные микропрепараты, таблицы с изображением строения микроскопа, различные клетки и ткани

План занятия.

Студенты изучают устройство микроскопа и правила работы с ними,осваивают технику приготовления временных препаратов.

1. 
   препарат. Часть волоса длиной примерно 1-1,5см кладут на предметное стекло и капают из пипетки одну каплю воды, покрывают покровным стеклом. Препарат изучают сначала при малом, затем при большом увеличении микроскопа, зарисовывают изображение в альбом.

Ситуационные задачи.

1.Студент при работе с малым увеличением не смог найти изображение объекта. Перечислите ошибки, допушенные студентом.

2.При переходе на большое увеличение студент не смог найти изображение объекта. Какие ошибки допущены студентом?

3.При микроскопировании студент разбил препарат. Укажите причины.

Тестовые задания.

1.Основные части микроскопа:

А. Механическая. В. Оптическая. С. Осветительная. Д. Объектив и диафрагма.

Е. Все части микроскопа являются основными.

2.Иммерсионный объектив-это:

А. Объектив малого увеличения. В. Объектив большого увеличения.

С. Все объективы считаются иммерсионными.

Д. Объектив с увеличением 90 х при работе с которым используется иммерсионные масло. Е. Все ответы неверны.

3.Принцип работы электронного микроскопа основан:

А. На использовании светового излучения.

В. На использовании потока электронов.

С. На использовании электромагнитных линз.

4. Недостатки постоянных препаратов:

А. Отсутствуют.

В. При фиксации изучаемого объекта происходят незначительные изменения.

С. Отсутствие возможности изучения препарата при большом увеличении.

Д. Верны ответы В и С; Е. Все ответы не верны.

5.С помощью какого микроскопа биологические объекты можно изучить в живом виде?

А. Флуоресцентного микроскопа. В. Фазово-контрастного микроскопа.

С. Электронного микроскопа. Д Верны ответы А и В. Е. Верны все ответы.

6. Как определяется увеличение изучаемого объекта?

А. По цифрам на объективе; В. По цифрам на окуляра;

С. По цифрам на тубусе; Д. Умножением увеличения окуляра на увеличение объектива; Е. Умножением цифры объектива на цифру тубуса.

7. Значение револьвера:

А. Служит для передвижения тубуса; В. Служит для смены объективов.

С. Служит для установления нужного объектива под тубусом.

Д. Верны ответы А и С; Е. Верны ответы В и С.

8.Какими изменениями положения диафрагмы и конденсора можно добиться равномерной и хорошей освещенности объекта.?

А. Опусканием конденсора, сужением отверстия диафрагмы.

В. Поднятием конденсора, сужением отверстия диафрагмы.

С. Поднятием конденсора, расширением отверстия.

Д. Верны ответы А и В. Е. Все ответы неверны.

9. Укажите причины отсуствия изображения объекта при переходе с малого увеличения на большое.

А. Объектив большого увеличения не фиксирован.

В. Изучаемый объект не отцентрирован.

С.Нет фокусного расстояния. Д. Все ответы дополняют друг друга.

Е. Все ответы неверны.

10.С какого объектива начинается изучение объекта?

А. С иммерсионного объектива. В. С объектива большого увеличения.

С Со специального объектива. Д.Можно начинать с любого объектива

Е.С объектива малого увеличения.

2-тема. Строение клетки. Цитоплазма.

Клетка является элементарной структурной, функциональной и генетической единицей живого. Знания о структуре и функции клетки служат фундаментом для освоения морфологических и медико-биологических дисциплин. Врачи в своей практической деятельности используют данные цитологических исследований. По структуре клетки различаются на прокариотические и эукариотические.

К прокариотическим клеткам относятся бактерии и сине-зеленые водоросли. У них отсутствует ядро, вместо которого содержится одна кольцевидная хромосома.

Эукариотические клетки разделяются на простейшие (одноклеточные) и клетки многоклеточные (табл-2). На практических занятиях мы изучаем эукариотические клетки.

Форма клеток зависит от выполняемых функций. Например, сократительная функция мышечных клеток обеспечивается их вытянутый формой, длинные отростки нервных клеток определяют проводимость нервных импульсов.

Размеры клеток широко варьируют (от 2-3микрометров до 100 и более). Яйцеклетки некоторых организмов могут достигать до 10см. Лимфоциты и эритроциты человека относятся к мелким клеткам. Основными структурными компонентами эукриотической клетки являются: клеточная оболочка, цитоплазма и ядро . Клеточная оболочка окружает цитоплазму и отделяет ее от окружающей среды. В состав клеточной оболочки входят плазмолемма, надмембранные органические молекулы и субмембранные органоиды цитоскелета. У растительных клеток (рис.2.) надмембранный толстый слой состоит в основном из целлюлозы. У животных клеток (рис.3.) образуется надмембранный гликокаликс, состоящий из сложных гликопротеинов, толщина которого не превышает 10-20 нм.

Основу плазмолеммы составляет бимолекулярный липидный слой,белковые молекулы по разному погружены в этот липидный слой.

Функции плазмолеммы : защита цитоплазмы от факторов внешней среды, обеспечение транспорта веществ. Рецепторы плазмолеммы обеспечивают ответ клетки на действие гормонов и других биологически активных веществ.

Цитоплазма состоит из гиалоплазмы, органоидов, и включений . Гиалоплазма –матрикс цитоплазмы, сложная, бесцветная коллоидная система. В ней содержатся белки, РНК, липиды, полисахариды. В гиалоплазме обеспечивается транспорт веществ и их взаимодействие, буферные и осмотические свойства клетки.

Таблица-2

ЭУКАРИОТЫ

I.Поверхностный аппарат II.Цитоплазма III.Ядро

(клеточная оболочка)

Поверхностный аппарат

I.Плазмолемма II.Надмембранный комплекс III.Субмембранный

(гиалоплазма) опорно-сократительный

Состав аппарат

(по жидкостно- Состав

Мозаичной модели) а) ферменты

А) фосфолипидный б) гликопротеины а)микрофибриллы

Бислой б)микротрубочки

Б)белки Функции в)скелетные фибриллярные фибриллярные

В)липиды структуры

Г)гетерогенные

Макромолекулы рецепторная внеклеточное

Пищеварение

Участие в адгезии

Изучение клеток микроорганизмов, невидимых невооруженным глазом, возможно только при помощи микроскопов. Эти приборы позволяют получать изображение исследуемых объектов, увеличенное в сотни раз (световые микроскопы), в десятки и сотни тысяч раз (электронные микроскопы).

Биологический микроскоп называется световым, так как он обеспечивает возможность изучать объект в проходящем свете в светлом и темном поле зрения.

Основными элементами современных световых микроскопов являются механическая и оптическая части (рис. 1).

К механической части относятся штатив, тубус, револьверная насадка, коробка микромеханизма, предметный столик, макрометрический и микрометрический винты.

Штатив состоит из двух частей: основания и тубусодержателя (колонки). Основание микроскопа прямоугольной формы имеет снизу четыре опорные площадки, что обеспечивает устойчивое положение микроскопа на поверхности рабочего стола. Тубусодержатель соединяется с основанием и может перемещаться в вертикальной плоскости при помощи макро- и микрометрического винтов. При вращении винтов по часовой стрелке тубусодержатель опускается, при вращении против часовой стрелки – поднимается от препарата. В верхней части тубусодержателя укреплена головка с гнездом для монокулярной (или бинокулярной) насадки и направляющей для револьверной насадки. Головка крепится винтом .

Тубус – это труба микроскопа, позволяющая поддерживать определенное расстояние между основными оптическими деталями – окуляром и объективом. Вверху в тубус вставляется окуляр. Современные модели микроскопов имеют наклонный тубус.

Револьверная насадка представляет собой вогнутый диск с несколькими гнездами, в которые ввинчиваются 3– 4 объектива. Вращая револьверную насадку, можно быстро установить любой объектив в рабочее положение под отверстие тубуса.

Рис. 1. Устройство микроскопа:

1 – основание; 2 – тубусодержатель; 3 – тубус; 4 – окуляр; 5 – револьверная насадка; 6 – объектив; 7 – предметный столик; 8 – клеммы, прижимающие препарат; 9 – конденсор; 10 – кронштейн конденсора; 11 – рукоятка перемещения конденсора; 12 – откидная линза; 13 – зеркало; 14 – макровинт; 15 – микровинт; 16 – коробка с механизмом микрометрической фокусировки; 17 – головка для крепления тубуса и револьверной насадки; 18 – винт для крепления головки

Коробка микромеханизма несет с одной стороны направляющую для кронштейна конденсора, а с другой – направляющую для тубусодержателя. Внутри коробки находится механизм фокусировки микроскопа, представляющий собой систему зубчатых колес.

Предметный столик служит для размещения на нем препарата или другого объекта исследования. Столик может быть квадратным или круглым, подвижным или неподвижным. Подвижный столик перемещается в горизонтальной плоскости при помощи двух боковых винтов, что позволяет рассматривать препарат в разных полях зрения. На неподвижном столике для обследования объекта в разных полях зрения препарат перемещают рукой. В центре предметного столика имеется отверстие для освещения снизу лучами света, направляемыми от осветителя. На столике имеются две пружинные клеммы , предназначенные для закрепления препарата.

Некоторые системы микроскопов снабжены препаратоводителем, необходимым при исследовании поверхности препарата или при подсчете клеток. Препаратоводитель позволяет производить передвижение препарата в двух взаимно-перпендикулярных направлениях. На препаратоводителе имеется система линеек – нониусов, с помощью которых можно присвоить координаты любой точке исследуемого объекта.

Макрометрический винт (макровинт) служит для предварительной ориентировочной установки изображения рассматриваемого объекта. При вращении макровинта по часовой стрелке тубус микроскопа опускается, при вращении против часовой стрелки – поднимается.

Микрометрический винт (микровинт) используют для точной установки изображения объекта. Микрометрический винт является одной из наиболее легко повреждаемых частей микроскопа, поэтому с ним надо обращаться осторожно – не вращать с целью грубой установки изображения во избежание самопроизвольного опускания тубуса. При полном повороте микровинта тубус передвигается на 0,1 мм.

Оптическая часть микроскопа состоит из основных оптических деталей (объектив и окуляр) и вспомогательной осветительной системы (зеркало и конденсор).

Объективы (от лат. objektum – предмет) – наиболее важная, ценная и хрупкая часть микроскопа. Они представляют собой систему линз, заключенных в металлическую оправу, на которой указаны степень увеличения и числовая апертура. Наружная линза, обращенная плоской стороной к препарату, называется фронтальной. Именно она обеспечивает увеличение. Остальные линзы называются коррекционными и служат для устранения недостатков оптического изображения, возникающих при рассмотрении исследуемого объекта.

Объективы бывают сухие и иммерсионные, или погружные. Сухим называется объектив, у которого между фронтальной линзой и рассматриваемым объектом находится воздух. Сухие объективы обычно имеют большое фокусное расстояние и увеличение 8х или 40х. Иммерсионным (погружным) называют объектив, у которого между фронтальной линзой и препаратом находится специальная жидкая среда. Вследствие разницы между показателями преломления стекла (1,52) и воздуха (1,0) часть световых лучей преломляется и не попадает в глаз наблюдателя. В результате этого изображение получается нечетким, более мелкие структуры остаются невидимыми. Избежать рассеивания светового потока можно путем заполнения пространства между препаратом и фронтальной линзой объектива веществом, показатель преломления которого близок к коэффициенту преломления стекла. К таким веществам относятся глицерин (1,47), кедровое (1,51), касторовое (1,49), льняное (1,49), гвоздичное (1,53), анисовое масло (1,55) и другие вещества. Иммерсионные объективы имеют на оправе обозначения: I (immersion ) – иммерсия, Н I (homogen immersion ) – однородная иммерсия, OI (oil immersion ) или МИ – масляная иммерсия. В настоящее время в качестве иммерсионной жидкости чаще используют синтетические продукты, соответствующие по оптическим свойствам кедровому маслу.

Объективы различают по их увеличению. Величина увеличения объективов обозначена на их оправе (8х, 40х, 60х, 90х). Кроме того, каждый объектив характеризуется определенной величиной рабочего расстояния. Для иммерсионного объектива это расстояние составляет 0,12 мм, для сухих объективов с увеличением 8х и 40х – 13,8 и 0,6 мм соответственно.

Окуляр (от лат. okularis – глазной) состоит из двух линз – глазной (верхней) и полевой (нижней), заключенных в металлическую оправу. Окуляр служит для увеличения изображения, которое дает объектив. Увеличение окуляра обозначено на его оправе. Существуют окуляры с рабочим увеличением от 4х до 15х.

При длительной работе с микроскопом следует пользоваться бинокулярной насадкой. Корпуса насадки могут раздвигаться в пределах 55–75 мм в зависимости от расстояния между глазами наблюдателя. Бинокулярные насадки часто имеют собственное увеличение (около 1,5х) и коррекционные линзы.

Конденсор (от лат. condenso – уплотняю, сгущаю) состоит из двух-трех короткофокусных линз. Он собирает лучи, идущие от зеркала, и направляет их на объект. При помощи рукоятки, расположенной под предметным столиком, конденсор может перемещаться в вертикальной плоскости, что приводит к увеличению освещенности поля зрения при поднятом конденсоре и уменьшению его при опущенном конденсоре. Для регулировки интенсивности освещения в конденсоре имеется ирисовая (лепестковая) диафрагма, состоящая из стальных серповидных пластинок. При полностью открытой диафрагме рекомендуется рассматривать окрашенные препараты, при уменьшенном отверстии диафрагмы – неокрашенные. Под конденсором расположена откидная линза в оправе, используемая при работе с объективами малого увеличения, например, 8х или 9х.

Зеркало имеет две отражающие поверхности – плоскую и вогнутую. Оно закреплено на шарнирах в основании штатива и его можно легко поворачивать. При искусственном освещении рекомендуется пользоваться вогнутой стороной зеркала, при естественном – плоской.

Осветитель выполняет функциюискусственногоисточника света. Он состоит из низковольтной лампы накаливания, закрепляющейся на штативе, и понижающего трансформатора. На корпусе трансформатора имеется рукоятка реостата, регулирующего накал лампы и тумблер для включения осветителя.

Во многих современных микроскопах осветитель вмонтирован в основание.

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.

Светлопольная микроскопия

Изучение невидимых невооруженным глазом клеток микроорганизмов, размеры которых не превышают десятков и сотен микрометров (1 мкм = 0,001 мм), возможно только при помощи микроскопов (от греч. mikros - малый, skopeo - смотрю). Эти приборы позволяют получать в сотни раз (световые микроскопы) и в десятки-сотни тысяч раз (электронные микроскопы) увеличенное изображение исследуемых объектов.

При помощи микроскопа изучают морфологию клеток микроорганизмов, их рост и развитие, проводят первичную идентификацию (от лат. idenificare - отождествление) исследуемых организмов, ведут наблюдения за характером развития микробных ценозов (сообществ) в почве и других субстратах.

Микроскоп состоит из двух частей: механической (подсобной) и оптической (главной).

Механическая часть микроскопа. К ней относят штатив, предметный столик и тубус (трубу).

Штатив имеет основание в виде подковы и колонку (тубусодержатель) в форме дуги. К нему примыкают коробка механизмов, система зубчатых колес для регуляции положения тубуса. Система приводится в движение вращением макрометрического и микрометрического винтов.

Микрометрический винт (кремальера, зубчатка, макровинт) служит для предварительной ориентировочной установки изображения рассматриваемого объекта.

Микрометрический винт (микровинт) используют для последующей четкой установки на фокус. При полном повороте микровинта труба передвигается на 0,1 мм (100 мкм).

При вращении винтов по часовой стрелке труба опускается по направлению к препарату, при вращении против часовой стрелки - поднимается от препарата.

Предметный столик служит для размещения на нем препарата с объектом исследования. Предметный столик вращается и перемещается во взаимно перпендикулярных плоскостях с помощью винтов. В центре столика находится круглое отверстие для освещения препарата снизу лучами света, направляемыми зеркалом микроскопа. В столик вмонтированы два зажима (клеммы) - пружинящие металлические пластинки, предназначенные для закрепления препарата.

Если необходимо исследовать поверхность препарата, не допуская пропусков (что важно при подсчете), или же если во время работы требуется повторное исследование какого-либо определенного участка на препарате, на предметный столик помешают препаратоводитель. На нем имеется система линеек - нониусов, с помощью которых можно присвоить координаты любой точке исследуемого объекта. Для этого при установке препаратоводителя следует совместить центр вращения столика и оптическую ось системы микроскопа с центрировочной пластинкой препаратоводителя (отсюда предметный столик с препаратоводителем называют иногда крестообразным).

Тубус (труба) - оправа, в которую заключены элементы оптической системы микроскопа. К нижней части тубуса прикрепляется револьвер (объективодержатель) с гнездами для объективов. Современные модели микроскопов имеют наклонный тубус с дугообразным тубусодержателем, что обеспечивает горизонтальное положение предметного столика.

Оптическая часть микроскопа состоит из основного оптического узла (объектив и окуляр) и вспомогательной осветительной системы (зеркало и конденсор). Все части оптической системы строго центрированы относительно друг друга. Во многих современных микроскопах зеркало и конденсор заменены вмонтированным в прибор регулируемым источником света.

Осветительная система находится под предметным столиком. Зеркало отражает падающийна него свет в конденсор. Одна сторона зеркала плоская, другая - вогнутая.При работес конденсором необходимо пользоватьсятолько плоским зеркалом. Вогнутое зеркало применяют при работе безконденсора с объективами малых увеличений. Конденсор (oт лат. condenso - уплотняю, сгущаю), состоящий из 2-3 короткофокусныхлинз, собирает лучи, идущие от зеркала, и направляетих на объект. Конденсор необходим, прежде всего, при работес иммерсионной системой. Линзы конденсора вмонтированы в металлическую оправу, соединенную с зубчатым механизмом, позволяющим перемещать конденсор вверх и вниз специальным винтом. Для регулировки интенсивности освещения в конденсоре есть ирисовая (лепестковая) диафрагма, состоящая из стальных серповидных пластинок

Окрашенные препараты лучше рассматриватьпри почтиполностью открытой диафрагме, неокрашенные - при уменьшенном отверстии диафрагмы.

Под конденсором располагается кольцевидный держатель для светофильтров (обычно к микроскопу прилагаются синееи белое матовые стекла). При работе с искусственным источникомсвета светофильтры создают впечатление дневного освещения, что делает микроскопирование менее утомительнымдля глаз.

Объектив (от лат. objectum - предмет) - наиболее важнаячасть микроскопа. Это многолинзовая короткофокуснаясистема, от качества которой зависит в основном изображениеобъекта. Наружная линза, обращеннаяплоской сторонойк препарату, называется фронтальной. Именно она обеспечивает увеличение. Остальные линзы в системе объектива выполняют преимущественно функции коррекции оптических недостатков, возникающих при исследовании объектов.

Один из таких недостатков - явление сферическойаберрации. Оно связано со свойством линз неравномернопреломлять периферические и центральныелучи. Первые обычно преломляются в большей степени, чем вторые, ипоэтому пересекаются на более близком расстоянии к линзе.В результате изображение точки приобретаетвид расплывчатогопятна.

Хроматическая аберрация возникаетпри прохождении через линзу пучка лучей с различной длиной волны. Преломляясь по-разному, лучи пересекаются не в одной точке. Сине-фиолетовые лучи с короткой длиной волны преломляются сильнее, чем красные с большей длиной волны. Вследствие этого у бесцветного объекта появляется окраска.

К объективам, устраняющим сферическую и частично хроматическую аберрацию, относятся ахроматы. Они содержат до 6 линз и корригируют первичный спектр (желто-зеленую часть спектра), не устраняя вторичного спектра. Изображение, получаемое с помощью ахроматов, не окрашено, но края его имеют красный пли синеватый ореол. В современных ахроматах этот недостаток практически неуловим. Лучший материал для линз ахроматов - флинтгласы - старые сорта стекли с высоким содержанием окиси свинца.

Объективы, устраняющие хроматическую аберрцию и для вторичного спектра, называют апохроматами. В их составе может быть oт 1 до 12 линз. Линзы апохроматов для лучшей коррекции вторичного спектра делают из плавикового шпата, каменной соли, квасцов и других материалов. Апохро-маты дают возможность устранить окрашивание объекта и получить одинаково резкое изображение от лучей разного цвета. Максимального эффекта при работе с апохроматами можно достичь только при их сочетании с компенсационными окулярами, возмещающими оптические недостатки объективов. В компенсационных окулярах хроматическая ошибка противо положна хроматической ошибке объектива, и в результате хроматическая аберрация микроскопа оказывается почти полностью компенсированной.

Планахроматы - paзновидность апохроматов, имеющих плоское полe зрения. Объективы-планахроматы полностью устраняют искривление поля зрения, обуславливающее неравномерность фокусировки объекта (при кривизне поля зрения фокусируется только часть поля). Планахроматы и планапохроматы используют при микрофотографии.

При работе с иммерсионным объективом необходимо поместить между покровным стеклом и линзами объектива кедровое

масло, показатель преломления которого близок к показателю преломления стекла (табл. 1).

Лучи в оптически однородной гомогенной среде не меняют своего направления. Иммерсионные объективы на оправе имеют черную круговую нарезку и обозначения: I - immersion (иммерсия), HI - homogen immersion (однородная иммерсия), OI - oil immersion, МИ - масляная иммерсия. Объективы различают по их увеличению.

Собственное увеличение объектива (V) определяют по формуле

где l - оптическая длина тубуса или расстояние между фокальной плоскостью объектива и плоскостью изображения, составляющее для разных объективов 128-180 мм; f - фокусное расстояние объектива: чем оно больше, тем меньше увеличение объектива.

Величина увеличения объективов обозначена на их оправе (8х, 40х, 9х). Каждый объектив характеризуется, кроме того, определенной величиной рабочего расстояния в миллиметрах.

У объективов с малым увеличением расстояние от фронтальной линзы объектива до препарата больше, чем у объективов с большим увеличением. Так, объективы с увеличением 8 х, 40 х и 90 х имеют соответственно рабочие расстояния 13,8; 0,6 и 0,12 мм. В зависимости от того, с каким объективом работаешь, для его фокусировки выбирается макрометрический и микрометрический винт. Иммерсионный объектив имеет рабочее расстояние до объектива 0,12 мм, поэтому его нередко называют «близоруким».

1 Кедровое масло получают из семян виргинского можжевельника Juniperus virginiana или зеравшанской арчи Juniperus seravschana. В настоящее время в качестве иммерсионной жидкости чаще применяют синтетические продукты, соответствующие по оптическим свойствам кедровому маслу.