光学顕微鏡はどの分野で最も活用されていますか?
顕微鏡の最大の応用場所は病院であり、主に患者の体液の変化、人体に侵入した細菌、細胞組織構造の変化などの情報を確認し、医師が治療法を立てる際の参考・検証方法を提供するために使用されます。予定。 外科手術において、顕微鏡は医師にとって最も重要なツールです。 農業、育種、害虫駆除、その他の作業は顕微鏡の助けなしでは行えません。 工業生産における細かい部品の加工検査や組立調整、材料特性の研究などのスキル。 犯罪捜査官は、真犯人を特定するための重要な手段として、さまざまな微細な犯罪を分析するために顕微鏡に頼ることがよくあります。 環境保護部門は、さまざまな固体汚染物質を検出するときにも顕微鏡を必要とします。 地質学者や鉱山技術者、文化遺物学者、考古学者は顕微鏡を使用します。見つかった手がかりから、地下深くの鉱床を判断したり、埃っぽい歴史の真実を推測したりできます。 人々の日常生活も顕微鏡なしでは成り立ちません。美容業界や理容業界などでは、顕微鏡を使用して皮膚や髪の質を検出できます。 最良の結果を得るために。 顕微鏡が人々の生産や生活といかに密接に統合されているかがわかります。
顕微鏡は使用目的に応じて生物顕微鏡、金属顕微鏡、実体顕微鏡、偏光顕微鏡の4つに大別されます。 生物顕微鏡はその名の通り、主に生物医学に使用され、観察対象となるのは透明または半透明の微小体がほとんどです。 金属顕微鏡は主に、材料の金属組織や表面欠陥など、不透明な物体の表面を観察するために使用されます。 物体が拡大されて画像化される一方で、人間の目に対する物体と画像の向きも一貫しており、人々の従来の視覚習慣と一致する奥行き感があります。 偏光顕微鏡は、偏光に対するさまざまな材料の透過特性または反射特性を利用して、さまざまな微小物体コンポーネントを区別します。 さらに、倒立生物顕微鏡や培養顕微鏡など、主に培養容器の底を通して培養物を観察するために使用される特殊なタイプも細分化できます。 蛍光顕微鏡は、特定の物質を使用して特定の短波長光を吸収し、特定の長波長光を放射する特性を利用して、これらの物質の存在を発見し、その含有量を判断します。 比較顕微鏡は、2 つの物体の類似点と相違点を比較するために、同じ視野内に 2 つの物体の並置または重ね合わせた画像を形成できます。
従来の光学顕微鏡は、主に光学システムとそれをサポートする機械構造で構成されています。 光学系には対物レンズ、接眼レンズ、集光レンズがあり、いずれも各種光学ガラスからなる複雑な拡大鏡です。 対物レンズは標本の像を拡大し、その倍率 M object は次の式で決定されます: M object=Δ∕f' object 、ここで f' object は対物レンズの焦点距離、Δ対物レンズと接眼レンズの間の距離として理解できます。 接眼レンズは対物レンズで結像した像を再度拡大し、人間の目の前方250mmに虚像を結んで観察します。 これは、ほとんどの人にとって最も快適な観察位置です。 接眼レンズの倍率 M eye=250/f' eye、f' eye が接眼レンズの焦点距離です。 顕微鏡の総合倍率は対物レンズと接眼レンズの積、つまり M=M object*M eye=Δ*250/f' eye *f; 物体。 対物レンズと接眼レンズの焦点距離を短くすると総合倍率が上がることがわかり、これが顕微鏡で細菌などの微生物を見る鍵であり、通常の虫眼鏡との違いでもあります。
それでは、倍率を上げて、より微細なオブジェクトが見えるように、f' オブジェクト f' メッシュを際限なく縮小することは考えられますか? 答えはいいえだ！ なぜなら、撮像に使われる光は本質的には電磁波の一種であり、日常生活で見られる水面の波紋が障害物に遭遇すると周回するのと同じように、伝播の過程で必ず回折現象や干渉現象が発生するからです。 、そして 2 つの水の波の柱は、出会ったときにお互いを強化したり、弱めたりすることができます。 点状の発光体から発せられた光波が対物レンズに入射すると、対物レンズの枠が光の伝播を妨げ、回折や干渉が起こります。 強度が弱く、徐々に弱まる一連の光のリングがあります。 中心の明るいスポットをエアリーディスクと呼びます。 ２つの発光点が一定の距離に近づくと、２つの光点が確認できなくなるまで重なり合います。 レイリーは、2つの光点の中心間の距離がエアリーディスクの半径と等しい場合に、2つの光点を区別できると考え、判断基準を提案しました。 計算すると、このときの 2 つの発光点間の距離は e=0.61 入/n.sinA=0.61 I/NA、I は光の波長、波長は人間の目で受け取ることができる光の屈折率は約 0.4-0.7um、n は発光点が位置する媒体 (空気中など) の屈折率、n ≈1、水中、n≈1.33、Aは対物レンズの枠に対する発光点の開き角の半分、NAは対物レンズの開口数と呼ばれます。 上式から、対物レンズで識別できる 2 点間の距離は光の波長と開口数によって制限されることがわかります。 人間の目の最も鋭敏な視覚の波長は約 0.5um であり、角度 A は 90 度を超えることができないため、sinA は常に 1 未満になります。光透過媒体の距離は約 1.5 であるため、e 値は常に 0.2um より大きくなります。これは、光学顕微鏡が識別できる最小限界距離です。 顕微鏡を通して画像を拡大します。人間の目で十分に解像できる特定の NA 値の対物レンズで解像できる物点距離 e を拡大したい場合は、{{26 以上の Me が必要です。 }}.15mm、ここで {{30}}.15mm は人間の目の実験値です。目の前 250mm で識別できる 2 つの微小物体間の最小距離なので、M より大きいです(0.15∕0.61 インチ) NA≈500N.A に等しい場合、観察をそれほど手間をかけないようにするためには、M の 2 倍、つまり 500N で十分です。 A M 以下 1000N.A 以下が、顕微鏡の総合倍率の適切な選択範囲です。 総合倍率がいくら大きくても、対物レンズの開口数によって最小解像距離が制限され、倍率を上げるとそれ以上の識別は不可能となるため意味がありません。 小物も細かく描かれています。
