Di bidang apa mikroskop optik terutama digunakan?
Mikroskop ilmiah adalah alat ilmiah kuno dan muda. Ia memiliki sejarah tiga ratus tahun sejak kelahirannya. Mikroskop optik banyak digunakan, seperti dalam biologi, kimia, fisika, astronomi, dll. Dalam beberapa karya penelitian ilmiah Semuanya tanpa mikroskop.
Saat ini, hampir menjadi dukungan citra sains dan teknologi. Anda hanya perlu melihat sosoknya yang sering muncul di pemberitaan media tentang sains dan teknologi untuk melihat kebenaran pernyataan tersebut.
Dalam biologi, laboratorium tidak terlepas dari peralatan percobaan semacam ini, yang dapat membantu peserta didik untuk mempelajari dunia yang tidak dikenal; untuk memahami dunia.
Rumah sakit adalah tempat aplikasi terbesar untuk mikroskop, yang terutama digunakan untuk memeriksa informasi seperti perubahan cairan tubuh pasien, kuman yang menyerang tubuh manusia, perubahan struktur jaringan sel, dll., Dan memberi dokter referensi dan metode verifikasi untuk merumuskan perawatan rencana. Dalam bedah mikro, mikroskop adalah satu-satunya alat bagi dokter; di bidang pertanian, pemuliaan, pengendalian hama, dan pekerjaan lain tidak dapat dilakukan tanpa bantuan mikroskop; dalam produksi industri, inspeksi pemrosesan dan penyesuaian perakitan bagian halus, dan penelitian sifat material semuanya dimungkinkan dengan mikroskop. Tempat untuk menunjukkan bakat mereka; penyidik kriminal sering mengandalkan mikroskop untuk menganalisis berbagai kejahatan mikroskopis, sebagai sarana penting untuk menentukan pembunuh sebenarnya; departemen perlindungan lingkungan juga membutuhkan mikroskop untuk mendeteksi berbagai polutan padat; ahli geologi dan pertambangan dan peninggalan budaya arkeolog menggunakan Petunjuk yang ditemukan oleh mikroskop dapat menilai deposit mineral yang terkubur dalam atau menyimpulkan kebenaran sejarah yang berdebu; bahkan kehidupan sehari-hari masyarakat tidak dapat dilakukan tanpa mikroskop, seperti industri kecantikan dan tata rambut, yang dapat menggunakan mikroskop untuk mendeteksi kualitas kulit dan rambut. Bisa mendapatkan hasil terbaik. Dapat dilihat seberapa dekat mikroskop terintegrasi dengan produksi dan kehidupan manusia.
Menurut tujuan aplikasi yang berbeda, mikroskop secara kasar dapat diklasifikasikan menjadi empat kategori: mikroskop biologis, mikroskop metalografi, mikroskop stereo, dan mikroskop polarisasi. Sesuai dengan namanya, mikroskop biologis terutama digunakan dalam biomedis, dan objek pengamatan sebagian besar adalah badan mikro transparan atau tembus cahaya; mikroskop metalografi terutama digunakan untuk mengamati permukaan benda buram, seperti struktur metalografi dan cacat permukaan material; Saat objek diperbesar dan dicitrakan, orientasi objek dan gambar relatif terhadap mata manusia juga konsisten, dan ada rasa kedalaman, yang sejalan dengan kebiasaan visual konvensional masyarakat; Mikroskop polarisasi menggunakan karakteristik transmisi atau pantulan dari bahan yang berbeda untuk cahaya terpolarisasi untuk membedakan komponen objek mikro yang berbeda. Selain itu, beberapa jenis khusus juga dapat dibagi lagi, seperti mikroskop biologis terbalik atau mikroskop biakan, yang terutama digunakan untuk mengamati biakan melalui bagian bawah bejana biakan; mikroskop fluoresensi menggunakan zat tertentu untuk menyerap cahaya panjang gelombang tertentu yang lebih pendek Karakteristik memancarkan cahaya panjang gelombang tertentu yang lebih panjang untuk menemukan keberadaan zat ini dan menilai isinya; mikroskop perbandingan dapat membentuk gambar dua objek yang disandingkan atau dilapiskan dalam bidang pandang yang sama, sehingga dapat membandingkan persamaan dan perbedaan kedua objek tersebut.
Mikroskop optik tradisional terutama terdiri dari sistem optik dan struktur mekanis pendukungnya. Sistem optik meliputi lensa objektif, eyepieces, dan lensa kondensor, yang semuanya merupakan kaca pembesar rumit yang terbuat dari berbagai kaca optik. Lensa objektif memperbesar bayangan benda uji, dan perbesaran benda M ditentukan dengan rumus berikut: M benda=Δ∕f' benda , dengan f' benda adalah panjang fokus lensa objektif, dan Δ dapat dipahami sebagai jarak antara lensa objektif dan lensa okuler. Lensa mata memperbesar bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif lagi, dan membentuk bayangan maya pada jarak 250mm di depan mata manusia untuk pengamatan. Ini adalah posisi pengamatan yang paling nyaman bagi kebanyakan orang. Perbesaran lensa mata M mata=250/f' mata, f' mata adalah panjang fokus lensa mata. Perbesaran total mikroskop adalah perkalian lensa objektif dan okuler, yaitu, M=M objek*M mata=Δ*250/f' mata *f; obyek. Dapat dilihat bahwa pengurangan panjang fokus lensa objektif dan lensa mata akan meningkatkan perbesaran total, yang merupakan kunci untuk melihat bakteri dan mikroorganisme lainnya dengan mikroskop, dan ini juga merupakan perbedaan antara kaca pembesar biasa.
Jadi, apakah mungkin untuk mengurangi jaring f'objek f' tanpa batas, untuk meningkatkan perbesaran, sehingga kita dapat melihat objek yang lebih halus? Jawabannya adalah tidak! Hal ini karena cahaya yang digunakan untuk pencitraan pada dasarnya adalah sejenis gelombang elektromagnetik, sehingga fenomena difraksi dan interferensi pasti akan terjadi selama proses perambatan, seperti halnya riak di permukaan air yang dapat dilihat dalam kehidupan sehari-hari dapat berputar ketika menemui hambatan. , dan dua kolom gelombang air dapat saling menguatkan ketika bertemu Atau melemahkan yang sama. Ketika gelombang cahaya yang dipancarkan dari benda bercahaya berbentuk titik memasuki lensa objektif, bingkai lensa objektif menghalangi perambatan cahaya, mengakibatkan difraksi dan interferensi. Ada serangkaian cincin cahaya dengan intensitas lemah dan melemah secara bertahap. Kami menyebut titik terang pusat sebagai Airy disk. Ketika dua titik pemancar cahaya dekat dengan jarak tertentu, kedua titik cahaya tersebut akan tumpang tindih hingga tidak dapat dipastikan sebagai dua titik cahaya. Rayleigh mengusulkan standar penilaian, berpikir bahwa ketika jarak antara pusat dua titik cahaya sama dengan jari-jari cakram Airy, kedua titik cahaya tersebut dapat dibedakan. Setelah dihitung, jarak antara dua titik pemancar cahaya saat ini adalah e=0.61 入/n.sinA=0.61 I/NA, dengan I adalah panjang gelombang cahaya, panjang gelombang cahaya yang dapat diterima oleh mata manusia adalah sekitar 0.4-0.7um, dan n adalah indeks bias medium tempat titik pemancar cahaya berada, misalnya di udara, n ≈1, dalam air , n≈1.33, dan A adalah setengah dari sudut bukaan titik pemancar cahaya ke bingkai lensa objektif, dan NA disebut bukaan numerik lensa objektif. Dari rumus di atas dapat dilihat bahwa jarak antara dua titik yang dapat dibedakan oleh lensa objektif dibatasi oleh panjang gelombang cahaya dan aperture numerik. Karena panjang gelombang penglihatan paling tajam mata manusia adalah sekitar 0.5um, dan sudut A tidak boleh lebih dari 90 derajat, sinA selalu kurang dari 1. Indeks bias maksimum yang tersedia medium pemancar cahaya adalah sekitar 1,5, sehingga nilai e selalu lebih besar dari 0.2um, yang merupakan jarak batas minimum yang dapat dibedakan oleh mikroskop optik. Perbesar bayangan melalui mikroskop, jika ingin memperbesar jarak titik benda e yang dapat ditempuh oleh lensa objektif dengan nilai NA tertentu cukup untuk diselesaikan oleh mata manusia, diperlukan Me Greater than or equal to {{26 }}.15mm, dimana {{30}}.15mm adalah nilai percobaan mata manusia Jarak minimum antara dua benda mikro yang dapat dibedakan pada jarak 250mm di depan mata, jadi M Lebih besar dari atau sama dengan (0,15∕0,61 in) NA≈500N.A, agar pengamatan tidak terlalu melelahkan, cukup dengan menggandakan M, yaitu 500N. A Kurang dari atau sama dengan M Kurang dari atau sama dengan 1000N.A adalah rentang pilihan yang masuk akal dari perbesaran total mikroskop. Tidak peduli seberapa besar perbesaran totalnya, itu tidak ada artinya, karena bukaan numerik lensa objektif telah membatasi jarak minimum yang dapat dipecahkan, dan tidak mungkin untuk membedakan lebih banyak dengan meningkatkan perbesaran. Objek kecil dirinci.
Kontras pencitraan adalah masalah utama lain dari mikroskop optik. Kontras yang disebut mengacu pada kontras hitam-putih atau perbedaan warna antara bagian yang berdekatan pada permukaan gambar. Sulit bagi mata manusia untuk menilai perbedaan kecerahan di bawah 0.02. sedikit lebih sensitif. Untuk beberapa objek pengamatan mikroskop, seperti spesimen biologis, perbedaan kecerahan antara detailnya sangat kecil, dan kesalahan desain dan pembuatan sistem optik mikroskop semakin mengurangi kontras pencitraan dan membuatnya sulit untuk dibedakan. Pada saat ini, detail objek tidak dapat dilihat dengan jelas, bukan karena perbesaran total terlalu rendah, juga aperture numerik lensa objektif tidak terlalu kecil, tetapi karena kontras bidang bayangan terlalu rendah.
Selama bertahun-tahun, orang telah bekerja keras untuk meningkatkan resolusi dan kontras pencitraan mikroskop. Dengan kemajuan terus-menerus dari teknologi dan peralatan komputer, teori dan metode desain optik juga terus ditingkatkan. Ditambah dengan peningkatan kinerja bahan baku, proses dan perbaikan terus menerus dari metode deteksi dan inovasi metode pengamatan telah membuat kualitas pencitraan mikroskop optik mendekati kesempurnaan batas difraksi. Orang-orang akan menggunakan pewarnaan spesimen, medan gelap, kontras fase, fluoresensi, interferensi, polarisasi, dan teknik pengamatan lainnya untuk membuat mikroskop optik Dapat beradaptasi dengan penelitian semua jenis spesimen. Meskipun mikroskop elektron, mikroskop ultrasonik, dan instrumen pencitraan pembesar lainnya telah keluar berturut-turut dalam beberapa tahun terakhir, dan memiliki kinerja yang unggul dalam beberapa aspek, mereka masih belum tersedia dalam hal harga murah, kenyamanan, intuisi, dan terutama cocok untuk penelitian organisme hidup. Saingan dengan mikroskop cahaya, yang masih bertahan dengan kokoh. Di sisi lain, dikombinasikan dengan laser, komputer, teknologi material baru, dan teknologi informasi, mikroskop optik kuno meremajakan dan menunjukkan vitalitas yang kuat. Mikroskop digital, mikroskop pemindaian confocal laser, mikroskop pemindaian medan dekat, mikroskop dua foton dan Ada berbagai fungsi atau instrumen baru yang dapat beradaptasi dengan berbagai kondisi lingkungan baru muncul dalam aliran tanpa akhir, yang selanjutnya memperluas bidang aplikasi mikroskop optik. Betapa menariknya gambar mikroskopis formasi batuan yang diunggah dari penjelajah Mars! Kami sepenuhnya percaya bahwa mikroskop optik akan bermanfaat bagi umat manusia dengan sikap yang diperbarui.
