光学显微镜

光学显微镜
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中文名称：光学显微镜外文名称：Optical Microscope 原理：光学原理目的：供人们提取微细结构信息

光学显微镜（Optical microscope、Light microscope）是一种利用光学透镜产生影像放大效应的显微镜。

由物体入射的光被至少两个光学系统（物镜和目镜）放大。首先物镜产生一个被放大实像，人眼通过作用相当于放大镜的目镜观察这个已经被放大了的实像。一般的光学显微镜有多个可以替换的物镜，这样观察者可以按需要更换放大倍数，也就是增加放大倍率，放大倍率是由目镜倍率乘上物镜倍率所得来的。这些物镜一般被安置在一个可以转动的物镜盘上，转动物镜盘就可以使不同的物镜方便地进入光路，物镜盘的英文是Nosepiece，又译作鼻轮。

十八世纪，光学显微镜的放大倍率已经提高到了1000倍，使人们能用眼睛看清微生物体的形态、大小和一些内部结构。直到物理学家发现了放大倍率与分辨率之间的规律，人们才知道光学显微镜的分辨率是有极限的，分辨率的这一极限限制了放大倍率的无限提高，1600倍成了光学显微镜放大倍率的最高极限，使得形态学的应用在许多领域受到了很大限制。光学显微镜的分辨率受到光波长的限制，一般不超过0.3微米。假如显微镜使用紫外线作为光源或物体被放在油中的话，分辨率还可以得到提高。

分类

光学显微镜依样品的不同可分为反射式和透射式。反射显微镜的物体一般是不透明的，光从上面照在物体上，被物体反射的光进入显微镜。这种显微镜经常被用来观察固体等，多应用在工学、材料领域，在正立显微镜中，此类显微镜又称作金相显微镜。透射显微镜的物体是透明的或非常薄，光从可透过它进入显微镜。这种显微镜常被用来观察生物组织^[1]。

光学显微镜依其聚光镜(condenser)和物镜(Objective)的设计，可用来观察不同的样品。明视野(Brightfield)用来观察薄的染色生物组织样品，暗视野(Darkfield)功能的视野下，背景为黑色，能突显样品的细微面貌，观察未染色样品时，如活细胞，可利用相位差(Phase)功能。另外还有微分干涉差(differential interference contrast，DIC)功能，都常搭配在光学显微镜上。依光源的不同，还有荧光显微镜、共聚焦显微镜等类别。

历史发展

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，当时的光学工匠纷纷从事显微镜的制造、推广和改进。

17世纪中叶，英国的罗伯特•胡克和荷兰的列文虎克，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•虎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•虎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^[2]。

古典的光学显微镜只是光学组件和精密机械组件的组合，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组件、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。

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