Устройство светового микроскопа

Микроскоп – оптический прибор, позволяющий получать увеличенное изображение объекта, что достигается двумя системами оптических линз: непосредственное увеличение объекта дает объектив, а затем первичное изображение объектива вторично увеличивается при помощи окуляра. На рис. 1 показана упрощенная схема хода лучей в микроскопе. Объектив, как видно из этой схемы, дает истинное, увеличенное и обратное изображение объекта. Окуляр, оставляя это изображение обратным, еще более его увеличивает и переводит в мнимое. Последнее обстоятельство на практике значения не имеет, но то обстоятельство, что изображение в микроскопе получается увеличенным и обратным, приходится учитывать постоянно. Так как изображение получается обратным, то наблюдатель, желая передвинуть деталь, должен сделать обратное движение, т.е. чтобы деталь передвинулась вправо, надо подвинуть препарат налево, чтобы деталь переместилась вверх, надо передвинуть препарат вниз, и т.д.

 

 

Рис. 1. Упрощенная схема хода лучей в микроскопе.

/ — объектив; 2 — окуляр; А — В — объект; B_t — Ai — изображение, даваемое объективом; В₂ — А_г — изображение, увеличенное окуляром.

 

 

Так как изображение получается во много раз увеличенным, надо учитывать, что даже небольшое передвижение препарата вызовет значительное перемещение его в поле зрения микроскопа. Поэтому надо научиться очень плавно и медленно передвигать препарат по столику микроскопа, чтобы не выводить нужные детали из поля зрения.

Основными конструктивными частями микроскопа являются, с одной стороны, штатив, объединяющий механические и осветительные приспособления, с другой – оптические линзы. Ниже приводятся две модели микроскопа: микроскоп М-9 (рис. 2) с вертикальным тубусом, и микроскоп МБИ-1 (рис. 3) с наклонным съемным тубусом. Штатив микроскопа состоит из следующих частей (см. рис. 2 и 3).

Подставка (1) имеет подковообразную или прямоугольную форму для придания микроскопу устойчивости.

Тубусодержатель (2) вертикально закреплен на подставке, выполняя одновременно роль ручки для переноса микроскопа.

Тубус (3) подвижно соединен с держателем, он несет оптические линзы.

Футляр призмы (4) связывает нижний конец тубуса с его держателем. Закрепление тубуса в специальном кольце производится посредством расположенного справа винта. Передвижение тубуса достигается двумя винтами, один из которых служит для грубого, а другой для тонкого передвижения. Кремальера (5) – винт для грубого передвижения тубуса, имеет два барашка (ручки в виде колеса), вынесенные на обе стороны микроскопа. У моделей с прямым тубусом кремальера находится в верхней части тубусодержателя, у моделей с наклонным тубусом кремальера находится внизу, ниже столика микроскопа.

 

 

 

Рис. 2. Микроскоп М-9. Рис. 3. Микроскоп МБИ-1.

 

Микрометрический винт (6) служит для тонкого передвижения тубуса. В различных моделях микроскопов он устроен по-разному. Микрометрический винт – наиболее тонкая деталь штатива микроскопа. Небрежным обращением его легко испортить. Его нельзя и не нужно сильно вращать. Так как один оборот барашка микрометрического винта соответствует перемещению тубуса на 0,1 мм, то вполне достаточно вращать микрометрический винт примерно на пол-оборота. При всяком затруднении в работе микрометрического винта надо сообщить об этом преподавателю, но ни в коем случае не пытаться это исправить самостоятельно.

На нижнем конце тубуса крепится револьвер (7) – приспособление для смены объективов. Он представляет собою вращающуюся пластинку с винтовыми гнездами для 2, 3 или 4 объективов. Центрированное положение объектива определяется особой пружинящей пластинкой с острием, входящим в линейную нарезку, расположенную против каждого гнезда объектива. Когда острие попадает в нарезку, оно защелкивает объектив, и за правильностью этого защелкивания нужно следить при каждом повороте револьвера.

Препарат помещают на предметный столик (8), имеющий отверстие, центр которого совпадает с осью тубуса. Столик бывает квадратным или круглым. Квадратные столики всегда неподвижны, круглые столики бывают как неподвижные, так и двигающиеся. Подвижные столики могут вращаться вокруг оси и, кроме того, имеют движение по двум перпендикулярным диагоналям, что позволяет плавно подводить в центр поля зрения нужное место препарата. Для этого служат винты диагонального перемещения (9), расположенные на столике справа и слева. На предметном столике имеются гнезда, в которые вставляются зажимы (клеммы) (10) – две пружинящие пластинки, служащие для фиксирования микроскопического препарата.

Под предметным столиком располагается осветительное приспособление – зеркало (11), укрепленное на подвижном держателе, что позволяет направлять световые лучи на объект. Одна поверхность зеркала плоская, другая вогнутая. При специальных осветителях для микроскопа, снабженных точечными лампами, употребляется плоское зеркало. При использовании для освещения обычных ламп или дневного освещения надо применять вогнутое зеркало.

Осветительный аппарат (12) состоит из конденсора – плосковыпуклой линзы, помещающейся в особом кольце, где он зажимается специальным винтом конденсора (13). Этот винт нельзя трогать, так как это может повести к нарушению центрировки осветительного приспособления. Кольцо конденсора соединено с ирис-диафрагмой, привинченной снизу к конденсорному кольцу. При помощи ирис-диафрагмы регулируется количество света, попадающего на объект. Сужение или расширение ирис-диафрагмы осуществляется плоским рычажком диафрагмы (14), выведенным сбоку осветителя.

Оптические системы микроскопа состоят из объективов, которые ввинчиваются в гнезда револьвера, и окуляров, которые свободно вставляются в отверстие тубуса.

Современные объективы представляют собою различно скомбинированные системы линз, объединенных в единой оправе. Обязательной частью таких систем является плоско-выпуклая фронтальная (т. е. направленная к объективу) линза, диаметр которой тем менее, чем сильнее увеличение, даваемое объективом. Наиболее употребительными объективами являются: 8х (слабый), 20х (средний), 40х (сильный) и 90х (очень сильный). Однако надо иметь в виду, что качество оптики определяется не увеличением, даваемым линзами, а их разрешающей способностью, позволяющей наблюдателю различать отдельно две предельно приближенные друг к другу линии. Эта разрешающая способность объектива характеризуется так называемой апертурой, цифра которой также указывается на футляре объектива ниже цифры увеличения. Апертура объектива 8 =0,20; у объектива 40 =0,65; у объектива 90 =1,25.

По особенностям конструкции и способу применения объективы разделяются на сухие (8х, 20х, 40х) и иммерсионные (60х, 90х). При работе с сухими объективами между фронтальной линзой объектива и стеклом препарата находится воздух. Стекло имеет показатель преломления 1,52, а показатель преломления воздуха равен 1,0. Поэтому, когда лучи света из покровного стекла препарата попадают в воздух, они преломляются. При сильных объективах с малым свободным расстоянием, у которых фронтальная линза оказывается очень близко от препарата, большинство световых лучей отклоняется и не попадает в объектив; поле зрения при этом оказывается слишком темным. Избежать этого можно, помещая между стеклом препарата и фронтальной линзой объектива такую среду, которая имеет показатель преломления, близкий к стеклу. Такой средой является иммерсионное масло, имеющее показатель преломления 1,51. В каплю масла, нанесенную на покровное стекло препарата, опускается фронтальная линза объектива и тогда световые лучи, не преломляясь, попадают в объектив и дают ярко освещенное поле зрения. Поэтому такие объективы называются иммерсионными, т. е. погружными. Свободное расстояние (т. е. расстояние между препаратом и фронтальной линзой объектива) у них очень мало, поэтому при работе с иммерсионными объективами требуется особая осторожность. Неосторожным движением кремальеры или даже резким движением микрометрического винта легко можно раздавить препарат или повредить линзу этого дорогого объектива. Для изучения обычных студенческих гистологических препаратов иммерсионные объективы применяются редко.

Линзы объективов должны быть идеально чистыми, для этого используется специальная салфетка. Ни в коем случае нельзя протирать объектив пальцем или платком!

Окуляр состоит из верхней – глазной линзы и нижней – полевой, или собирательной, линзы. Назначение последней – собирать лучи, расходящиеся от объектива, а глазной линзы – увеличивать изображение, данное объективом. На окулярах указано их истинное увеличение, наиболее часто используются: 5х и 7х (слабые), 10х (средний) и 15х (сильный).

Увеличение объекта определяется произведением увеличения, полученного от объектива, на увеличение окуляра.