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光学显微镜

培训内部讲义

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显微镜概念：

广泛定义，能够将微观世界的物质形态展现在人眼前的设备就是显微镜。

狭隘定义，光学显微镜

钢铁组织图片(光学显微镜)蜘蛛照片（电子显微镜）

人眼观察的局限性

尽管科技在不断的发展，眼睛作为视觉器官同位于后面的大脑相配合，依然是目前最有效的成像系统。

所有的科学仪器在速度和分辨率上与眼睛都无法相提并论。眼睛的构造类似于摄像机。肌肉调节的水晶体

（1a）与角膜（1）的曲面将一幅图像投射在视网膜（2）上。入射光的强度则通过改变虹膜（3）的直径

来控制。通过这种方法，眼睛可以把位于大约20cm到无限远距离内的任意物体，经由水晶体，靠肌肉灵

活调节焦距，从而形成一幅清晰的图像。图像本身将会投射在视网膜上，经由大约130百万个柱状受体（识

别黑白色）以及7百万个圆锥细胞（识别彩色）识别后，在最短的时间内，通过视神经传送至大脑。

下图是的光线经由眼睛形成的视角为30°之后的图示，都是在同样的视角下观看。

●从300m远的地方眺望161m高的乌尔姆大教堂（位于德国南部）。

●从25cm处观看一幅高13cm的相片。

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视角小意味着什么？

因为我们想要进一步观察植物茎部的细微的毛细管，我们从茎部切出一片非常薄的切片，将它放置载

玻片上并用盖玻片保护。当拿着做好的样品迎着光来观察时，我们依然无法观察到更多的细节。仅仅能观

察到与之前一样的的组织。

这些问题的原因很容易解释。我们想要观察的细节大概只有1/100甚至1/1000个毫米。然而在20cm

以内，眼睛无法聚焦到20cm内任意位置。结果是我们得不到任何细节。类似情形就像我们要在300m远

的地方去观察先前提到的乌尔姆教堂的塔尖。在这么远的距离上，石匠们所创造出许许多多的花纹将无法

分辨出来，其原因就在于视角太小了。

补救方法：放大镜

一个几个世纪以来就众所周知的解决方法：放大镜。当把放大镜放在眼睛与被观察的物体之间时，所

有的物体都被放大了。然而这种方法的局限性是：放大倍数要超过8倍或者10倍是不可能的。任何人想

要观察更多的细节就必须使用“复合式”放大镜。

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如果一个透镜的放大倍数不足以满足我们的需要，那么可以将若干个透镜一个接一个的排列起来。此时的

放大效果将会是乘积式增大,即形成了显微镜。

显微镜的发展史：

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，当时的光学工匠遂纷纷从事显微镜的制造、推广和改进。

17世纪中叶，英国的胡克和荷兰的列文胡克，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，列文胡克制成单组元放大镜式的高倍显微镜，其中九台保存至今。胡克和列文胡克利

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70年代，德