光學顯微鏡

光學顯微鏡
原圖鏈接來自中國航空報社的圖片

中文名稱：光學顯微鏡外文名稱：Optical Microscope 原理：光學原理目的：供人們提取微細結構信息

光學顯微鏡（Optical microscope、Light microscope）是一種利用光學透鏡產生影像放大效應的顯微鏡。

由物體入射的光被至少兩個光學系統（物鏡和目鏡）放大。首先物鏡產生一個被放大實像，人眼通過作用相當於放大鏡的目鏡觀察這個已經被放大了的實像。一般的光學顯微鏡有多個可以替換的物鏡，這樣觀察者可以按需要更換放大倍數，也就是增加放大倍率，放大倍率是由目鏡倍率乘上物鏡倍率所得來的。這些物鏡一般被安置在一個可以轉動的物鏡盤上，轉動物鏡盤就可以使不同的物鏡方便地進入光路，物鏡盤的英文是Nosepiece，又譯作鼻輪。

十八世紀，光學顯微鏡的放大倍率已經提高到了1000倍，使人們能用眼睛看清微生物體的形態、大小和一些內部結構。直到物理學家發現了放大倍率與分辨率之間的規律，人們才知道光學顯微鏡的分辨率是有極限的，分辨率的這一極限限制了放大倍率的無限提高，1600倍成了光學顯微鏡放大倍率的最高極限，使得形態學的應用在許多領域受到了很大限制。光學顯微鏡的分辨率受到光波長的限制，一般不超過0.3微米。假如顯微鏡使用紫外線作為光源或物體被放在油中的話，分辨率還可以得到提高。

分類

光學顯微鏡依樣品的不同可分為反射式和透射式。反射顯微鏡的物體一般是不透明的，光從上面照在物體上，被物體反射的光進入顯微鏡。這種顯微鏡經常被用來觀察固體等，多應用在工學、材料領域，在正立顯微鏡中，此類顯微鏡又稱作金相顯微鏡。透射顯微鏡的物體是透明的或非常薄，光從可透過它進入顯微鏡。這種顯微鏡常被用來觀察生物組織^[1]。

光學顯微鏡依其聚光鏡(condenser)和物鏡(Objective)的設計，可用來觀察不同的樣品。明視野(Brightfield)用來觀察薄的染色生物組織樣品，暗視野(Darkfield)功能的視野下，背景為黑色，能突顯樣品的細微面貌，觀察未染色樣品時，如活細胞，可利用相位差(Phase)功能。另外還有微分干涉差(differential interference contrast，DIC)功能，都常搭配在光學顯微鏡上。依光源的不同，還有熒光顯微鏡、共聚焦顯微鏡等類別。

歷史發展

早在公元前一世紀，人們就已發現通過球形透明物體去觀察微小物體時，可以使其放大成像。後來逐漸對球形玻璃表面能使物體放大成像的規律有了認識。1590年，荷蘭和意大利的眼鏡製造者已經造出類似顯微鏡的放大儀器。1610年前後，意大利的伽利略和德國的開普勒在研究望遠鏡的同時，改變物鏡和目鏡之間的距離，得出合理的顯微鏡光路結構，當時的光學工匠紛紛從事顯微鏡的製造、推廣和改進。

17世紀中葉，英國的羅伯特•胡克和荷蘭的列文虎克，都對顯微鏡的發展作出了卓越的貢獻。1665年前後，胡克在顯微鏡中加入粗動和微動調焦機構、照明系統和承載標本片的工作檯。這些部件經過不斷改進，成為現代顯微鏡的基本組成部分。

1673~1677年期間，列文•虎克製成單組元放大鏡式的高倍顯微鏡，其中九台保存至今。胡克和列文•虎克利用自製的顯微鏡，在動、植物機體微觀結構的研究方面取得了傑出的成就。19世紀，高質量消色差浸液物鏡的出現，使顯微鏡觀察微細結構的能力大為提高。1827年阿米奇第一個採用了浸液物鏡。19世紀70年代，德國人阿貝奠定了顯微鏡成像的古典理論基礎。這些都促進了顯微鏡製造和顯微觀察技術的迅速發展，並為19世紀後半葉包括科赫、巴斯德等在內的生物學家和醫學家發現細菌和微生物提供了有力的工具。

在顯微鏡本身結構發展的同時，顯微觀察技術也在不斷創新：1850年出現了偏光顯微術；1893年出現了干涉顯微術；1935年荷蘭物理學家澤爾尼克創造了相襯顯微術，他為此在1953年獲得了諾貝爾物理學獎^[2]。

古典的光學顯微鏡只是光學組件和精密機械組件的組合，它以人眼作為接收器來觀察放大的像。後來在顯微鏡中加入了攝影裝置，以感光膠片作為可以記錄和存儲的接收器。現代又普遍採用光電組件、電視攝象管和電荷耦合器等作為顯微鏡的接收器，配以微型電子計算機後構成完整的圖象信息採集和處理系統。

表面為曲面的玻璃或其他透明材料製成的光學透鏡可以使物體放大成像，光學顯微鏡就是利用這一原理把微小物體放大到人眼足以觀察的尺寸。近代的光學顯微鏡通常採用兩級放大，分別由物鏡和目鏡完成。被觀察物體位於物鏡的前方，被物鏡作第一級放大後成一倒立的實象，然後此實像再被目鏡作第二級放大，成一虛象，人眼看到的就是虛像。而顯微鏡的總放大倍率就是物鏡放大倍率和目鏡放大倍率的乘積。放大倍率是指直線尺寸的放大比，而不是面積比。

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