Устройство микроскопа: детальный обзор строения и принципа работы

Что представляет собой микроскоп и из каких основных частей он состоит. Как устроена оптическая система микроскопа. Какие функции выполняют механические элементы прибора. Как работает осветительная система микроскопа.

Основные части микроскопа и их назначение

Микроскоп — это сложный оптический прибор, предназначенный для получения увеличенных изображений объектов, невидимых невооруженным глазом. Современные микроскопы состоят из трех основных частей:

• Механическая система
• Оптическая система
• Осветительная система

Каждая из этих систем выполняет свои специфические функции, обеспечивая в совокупности возможность наблюдения и исследования микрообъектов. Рассмотрим подробнее устройство и назначение основных элементов микроскопа.

Механическая система микроскопа

Механическая система микроскопа включает в себя следующие основные элементы:

• Штатив
• Предметный столик
• Тубус
• Револьвер
• Макро- и микровинты

Штатив служит основой для крепления всех частей микроскопа. Он имеет тяжелое подковообразное основание, обеспечивающее устойчивость прибора. На штативе крепится предметный столик — площадка для размещения исследуемых препаратов. Столик может перемещаться в горизонтальной плоскости с помощью специальных винтов.

Тубус представляет собой полую трубку, в верхней части которой располагается окуляр, а в нижней — объектив. На тубусе находится револьвер — поворотное устройство для быстрой смены объективов разного увеличения.

Макро- и микровинты служат для фокусировки изображения. Макровинт (кремальера) используется для грубой настройки, а микровинт — для точной фокусировки.

Оптическая система микроскопа

Оптическая система — главная часть микроскопа, обеспечивающая получение увеличенного изображения объекта. Она состоит из двух основных элементов:

• Объектив
• Окуляр

Объектив представляет собой систему линз, заключенных в металлическую оправу. Он формирует увеличенное действительное изображение объекта. Современные микроскопы комплектуются набором сменных объективов с разным увеличением (8x, 40x, 90x и др.).

Окуляр состоит из двух плоско-выпуклых линз и служит для дополнительного увеличения изображения, полученного объективом. Окуляры также бывают с разным увеличением (5x, 10x, 15x и т.д.).

Как рассчитать общее увеличение микроскопа?

Общее увеличение микроскопа определяется произведением увеличения объектива на увеличение окуляра. Например, при использовании объектива 40x и окуляра 10x общее увеличение составит 400x.

Осветительная система микроскопа

Осветительная система обеспечивает равномерное освещение исследуемого объекта. Она включает следующие элементы:

• Зеркало или осветитель
• Конденсор
• Диафрагма

Зеркало (в простых микроскопах) или осветитель (в более сложных моделях) служат для направления света на объект. Конденсор представляет собой систему линз, собирающую световой поток в узкий пучок и фокусирующую его на препарате. Диафрагма позволяет регулировать интенсивность освещения объекта.

Принцип работы микроскопа

Принцип работы микроскопа основан на многократном увеличении изображения объекта. Как это происходит?

1. Свет от источника освещения проходит через конденсор и попадает на исследуемый препарат.
2. Объектив формирует увеличенное действительное изображение объекта.
3. Окуляр дополнительно увеличивает это изображение, формируя конечное мнимое изображение, которое наблюдает исследователь.

При этом качество полученного изображения зависит от многих факторов: свойств оптической системы, правильности настройки освещения, качества приготовления препарата и других.

Современные разновидности микроскопов

Развитие технологий привело к появлению различных типов микроскопов, имеющих специфические особенности конструкции:

• Электронные микроскопы
• Флуоресцентные микроскопы
• Конфокальные микроскопы
• Атомно-силовые микроскопы

Каждый из этих типов имеет свои преимущества и области применения, позволяя исследовать объекты на различных уровнях — от клеточных структур до отдельных атомов.

Правила работы с микроскопом

Для получения качественных результатов при работе с микроскопом необходимо соблюдать определенные правила:

1. Правильно настраивать освещение
2. Аккуратно обращаться с оптикой, не касаться линз пальцами
3. Начинать исследование с малых увеличений, постепенно переходя к большим
4. Фокусировать изображение только с помощью макро- и микровинтов
5. После работы тщательно очищать все части микроскопа

Соблюдение этих простых правил поможет сохранить микроскоп в рабочем состоянии и получать четкие изображения исследуемых объектов.

Применение микроскопов в различных областях науки

Микроскопы нашли широкое применение во многих областях науки и практической деятельности:

• Биология и медицина
• Материаловедение
• Криминалистика
• Геология
• Микроэлектроника

В каждой из этих областей микроскопы позволяют решать специфические задачи, связанные с исследованием структуры и свойств различных объектов на микроуровне.

Заключение

Микроскоп — это сложный и точный прибор, позволяющий человеку заглянуть в микромир. Понимание устройства и принципов работы микроскопа важно не только для специалистов, но и для всех, кто интересуется наукой и устройством окружающего мира. Современные технологии постоянно совершенствуют конструкцию микроскопов, расширяя их возможности и области применения.

Биологический микроскоп М-10 — SCOPICA

Микроскоп М-10 является биологическим, лабораторным оптическим прибором, предназначенным для студенческих работ. Микроскоп М-10 является конструктивным близнецом биологического микроскопа М-9, но с модифицированным конденсородержателем. На держателе конденсора микроскопа М-10 отсутствует дополнительное крепление откидной оправы для светофильтра.  

Рис. 1. Биологический микроскоп М-10

Микроскоп М-10 рис. 1, 2, 3 установлен на штативе, имеющем тяжелое подковообразное основание 1, что обеспечивает устойчивое положение прибора. На штативе при помощи шарнира 14 укреплен тубусодержатель 2, на котором расположен тубус 6 и микрометрический винт 3 для точной фокусировки. В верхней части тубуса помещен окуляр 5, а в нижней — револьвер 7. Револьвером называют трехгнездный механизм, служащий для быстрой смены объектива 8. Тубус прямой, раздвижной. Механическая  (общая) длина тубуса регулируемая от 150 мм до 200 мм.

Для удобства установки обычной для биологических работ длины тубуса, у деления 160 на трубке проведена круговая черта.

Чтобы рассматриваемый предмет был ясно виден, необходимо установить тубус микроскопа М-10 на определенном от него расстоянии, т. е. навести на фокус. Для этой цели служат два механизма: механизм для быстрого (грубого) движения тубуса, приводимый в действие макрометрическим винтом (кремальерой) 4, и механизм для медленного движения тубуса, приводимый в действие микрометрическим винтом 3.

Рис. 2. Схема хода лучей в оптической части микроскопа М-10
Тн – нижний край тубуса. Тв – верхний край тубуса, Тм – механическая длина тубуса, То – оптическая длина тубуса, П – изображение границ поля, Ир – изображение реальное, Им – изображение мнимое, Фоб – задний фокус объектива, Фок – передний фокус окуляра, 15 – изображение на сетчатке глаза.

Предметный столик 9 микроскопа М-10 служит для помещения стекол с рассматриваемыми объектами. Предметный столик подвижен, что дает возможность при работе рассматривать различные части исследуемого объекта.

На предметном столике помещены зажимы (клеммы) 15 для укрепления предметного стекла.

Под предметным столиком помещены двухлинзовый конденсор 10, снабженный ирисовой диафрагмой, светофильтр и зеркало (плоское и вогнутое) 13. Изменяя величину отверстия диафрагмы, регулируют интенсивность освещения наблюдаемого объекта. Одновременно с конденсором применяют плоское зеркало.

Рис. 3 Микроскоп М-10 (разрез)

1—основание штатива; 2 — тубусодержатель; 3— микрометрический винт; 4 — кремальера; 5— окуляр; 6 —тубус; 7— револьвер; 8— объектив; 9 — предметный столик; 10—конденсор; 11 — светофильтр; 12 — кремальера конденсора; 13 — зеркало; 14 — шарнирное соединение; 15 — зажим (клемма).

Главнейшие части микроскопа М-10 — объективы и окуляры. Объектив состоит из нескольких линз, закрепленных в специальной оправе. На оправе имеется винтовая резьба, при помощи которой объектив соединяют с гнездом в револьвере. На оправе выгравированы цифры, показывающие собственное увеличение объектива и его числовую апертуру.

В табл. 1 приведена краткая характеристика объективов.

Табл. 1.

Характеристика объективов микроскопа

Важной характеристикой объектива является его разрешающая способность, т. е. наименьшее расстояние, при котором, например, две тончайшие и близко находящиеся линии изображаются объективом раздельно; разрешающая способность характеризует собою минимальный размер объектов, заметных при наблюдении с данным объективом. Эта величина может быть найдена по формуле:

d = λ / A

где:

• d — разрешающая способность объектива в микронах;
• λ — длина волны падающего на объект света в микронах;
• А — числовая апертура.

Числовой апертурой называется произведение показателя преломления n среды, находящейся между объективом и наблюдаемым предметом, на синус половины отверстного угла (рис. 4).

A = n * sinα

Отсюда следует, что:

d = λ / n * sinα

При обычных микроскопических работах между объективом и предметным стеклом находится воздух, показатель преломления которого равен единице. Таким образом, разрешающая способность объектива зависит от его числовой апертуры и от длины волны падающего света. Если считать, что средняя длина волны при освещении обычным (белым) светом равна 0,55 μ, то разрешающая способность при употреблении объектива 8x с апертурой, равной 0.20, составляет:

d = 0,55 / 0,20 = 2,7 μ

Такая разрешающая способность вполне достаточна для наблюдений большинства объектов, например, в микрокристаллоскопии. При работе с конденсором разрешающая способность объектива увеличивается, величину ее вычисляют по формуле:

d = λ / Aо + Ак

где:

• Ао — числовая апертура объектива;
• Ак — числовая апертура конденсора.

Числовая апертура конденсора равна 1.2, если между его фронтальной (верхней) линзой и предметным стеклом поместить иммерсионную жидкость. Без такой жидкости апертура конденсора — около 1.

Рис. 4. Апертура объектива 

1 — объектив; 2 — фронтальная линза объектива; 3 —  предметное стекло; α — половина отверстного (апертурного) угла; h -рабочее расстояние.

Верхняя фронтальная линза конденсора может быть снята, при этом апертура конденсора становится равной 0,5. Следовательно, при работе с объективом 8x:

d = 0,55 / (0,2 + 0,5) = 0,8μ

Объектив дает увеличенное, обратное и действительное изображение наблюдаемого объекта (рис. 5)

Рис. 5. Упрощенная схема хода лучей в микроскопе М-10

1 — объектив; 2 — окуляр; 3 — наблюдаемый предмет; 4 — изображение, которое дает объектив; 5 — изображение, которое дает окуляр (наблюдаемое).

Окуляр состоит из двух плоско-выпуклых линз, укрепленных в оправе — выпуклыми сторонами к объективу. На окуляре выгравировано число, показывающее собственное увеличение окуляра. При помощи окуляра рассматривается изображение, которое дает объектив. Окуляр дает увеличенное, обратное и мнимое изображение наблюдаемого предмета (рис. 5).

Общее увеличение микроскопа равно произведению собственных увеличений объектива и окуляра. В табл. 2 приведена характеристика окуляров и общего увеличения микроскопа.

Табл. 2.

Характеристика окуляров и общего увеличения микроскопа

Увеличения ниже 100 считают малыми, от 100 до 500—средними и выше 500—большими. Работа при малых увеличениях имеет ряд преимуществ: достигается быстрая установка необходимого для наблюдения фокусного расстояния, можно сразу видеть значительную часть изучаемого объекта, а иногда и весь объект; при малых увеличениях меньше утомляется глаз, и объектив подвергается меньшему действию паров агрессивных реактивов.

Лекарственное сырье / … / Медицинский справочник

Микроскоп — сложный оптический прибор, предназначенный для рассматривания объектов, невидимых невооруженным глазом. В настоящее время наиболее распространены микроскопы типа М-9, МБИ-1, МБР-1 (рис. 11), МВР-1А.

Микроскоп состоит из трех основных частей: механической, оптической и осветительной систем.

Механическая часть микроскопа МБР-1 включает штатив с предметным столиком и тубус. На предметном столике, на который помещают объект, справа и слева имеются два винта, позволяющие любую часть препарата переместить в центр поля зрения. На поверхности столика есть две клеммы, зажимающие препарат; под столиком укреплен кронштейн конденсора. В верхней части штатива находится тубусодержатель, который приводится в движение вращением макроскопического и микроскопического винтов, предназначенных для грубой и тонкой фокусировки- препарата. При вращении этих винтов по часовой стрелке тубусодержатель микроскопа опускается, при вращении против часовой стрелки — поднимается. В верхней части тубусодержателя имеется револьвер, в отверстия которого ввинчены объективы. Штатив служит основой для оптической и осветительной частей микроскопа и имеет подковообразное основание.

Осветительная система микроскопа состоит из зеркала, диафрагмы и конденсора, в учебных микроскопах — из зеркала и диафрагмы.

Зеркало микроскопа имеет две поверхности — плоскую и вогнутую. Вогнутое зеркало собирает и конденсирует в плоскости препарата пучок параллельных лучей, идущих от источника света; его применяют, когда работают без конденсора. При работе с конденсором следует использовать плоскую сторону зеркала.

Конденсор состоит из нескольких линз и обеспечивает освещение объекта широко расходящимся пучком лучей света; он укреплен над зеркалом. Под конденсором имеются ирисовая диафрагма и откидная оправа для светофильтра. Ирисовая диафрагма задерживает лишние лучи света.

К оптической системе микроскопа относятся объективы и окуляры, обеспечивающие необходимое увеличение.

Объектив представляет собой наиболее важную часть микроскопа и состоит из системы линз, заключенных в металлическую оправу. В микроскопе МБР-1 используются объективы с увеличением в 8,40 и 90 раз. Чем больше дает увеличение объектив, тем ниже его следует опускать над плоскостью препарата. Увеличение объектива обозначено цифрами на металлической оправе.

Рис. 11. Микроскоп: /— основание микроскопа, 2— предметный столик, 3— винты для перемещения предметного столика, 4—клеммы, прижимающие препарат, 5— конденсор, 6— кронштейн конденсора, 7— винт, укрепляющий конденсор в гильзе, 8— рукоятка перемещения конденсора, 9— рукоятка ирисовой диафрагмы конденсора, 10— зеркало, 11— тубусодержатель, 12— микрометрический винт, 13— микрометрический винт, 14— револьвер, 15— объективы, 16— наклонный тубус, 17— винт для крепления тубуса, 18— окуляр

Объектив дает действительное увеличенное обратное изображение препарата.

Окуляр состоит из двух плосковыпуклых линз: верхней (глазной) и нижней (собирательной). Назначение окуляра — увеличить изображение, которое получено от объектива. Общее увеличение окуляра повышается с уменьшением фокусного расстояния линз, его составляющих, поэтому более сильные окуляры будут короткими, а более слабые — длинными. Окуляры могут давать увеличение в 5, 7, 10, 12, 15 и 20 раз. Общее увеличение микроскопа зависит от увеличения, даваемого объективом и окуляром, и равно произведению увеличений объектива и окуляра.

Камеры для микроскопов

HDMI – AmScope

Изменить вид:

Сортировка:

23 элемента

1080p 60fps 2MP HDMI Высокочувствительная цветная CMOS C-камера для микроскопа для автономной работы и обработки изображений на ПК

Артикул: HC210

$263,99 219,99 долларов США

ПОСМОТРЕТЬ ПРОДУКТ

1080p 60fps 2MP HDMI Color CMOS C-mount Камера микроскопа для автономной работы и обработки изображений на ПК

Артикул: HD200VP-UM

$683,99 569,99 долларов США

ПОСМОТРЕТЬ ПРОДУКТ

1080p 60 кадров в секунду HDMI + Wi-Fi Цветная CMOS-камера с автофокусом C-mount Камера для микроскопа с 2-мегапиксельной фотосъемкой для автономной обработки изображений и обработки изображений на ПК

Артикул: AF202

$875,99 729,99 долларов США

ПОСМОТРЕТЬ ПРОДУКТ

1080p 15fps 5MP HDMI Color CMOS C-mount Камера для микроскопа для автономной работы и обработки изображений на ПК

Артикул: HD1080A

$611,99 509,99 долларов США

ПОСМОТРЕТЬ ПРОДУКТ

1080p 60fps 2MP HDMI + Wi-Fi Высокочувствительная цветная CMOS-камера для микроскопа C-mount для автономной работы и обработки изображений на ПК

Артикул: HD202-MW

$647,99 539,99 долларов США

ПОСМОТРЕТЬ ПРОДУКТ

1080p 15fps 5MP HDMI Color CMOS C-mount Камера для микроскопа с монитором для автономной работы и обработки изображений на ПК

Артикул: HD1080A-HDM

$929,99 $774,99

ПОСМОТРЕТЬ ПРОДУКТ

720p 30fps 0.

9MP HDMI Color CMOS C-mount камера для микроскопа для автономной визуализации

Артикул: HD101-M

$293,99 $244,99

ПОСМОТРЕТЬ ПРОДУКТ

1080p 60fps 2MP HDMI Высокочувствительная цветная CMOS C-камера для микроскопа для автономной работы и обработки изображений на ПК

Артикул: HD1080

1475,9 долларов США9 1229,99 долларов США

ПОСМОТРЕТЬ ПРОДУКТ

1080p 60fps 2MP HDMI Высокочувствительная цветная CMOS камера для микроскопа C-mount с адаптером 0,55X для микроскопов Nikon для автономных и компьютерных изображений

Артикул: HD1080-NI05

1787,99 долларов США 1489,99 долларов США

ПОСМОТРЕТЬ ПРОДУКТ

12,5-дюймовый монитор HDMI 1080p с монтажным кронштейном

Артикул: HDM-A18125

$335,99 279,99 долларов США

ПОСМОТРЕТЬ ПРОДУКТ

1080p 60fps 2MP HDMI Высокочувствительная цветная CMOS камера для микроскопа C-mount с монитором для автономной работы и обработки изображений на ПК

Артикул: HD1080-HDM

1811,99 долларов США 1509,99 долларов США

ПОСМОТРЕТЬ ПРОДУКТ

HDMI-монитор 1080p с монтажным кронштейном для камер HD1080 и HD1080A

Артикул: ХДМ

299,99 долларов США 249 долларов0,99

ПОСМОТРЕТЬ ПРОДУКТ

1080p 60fps 2MP HDMI Высокочувствительная цветная CMOS камера для микроскопа C-mount с пультом дистанционного управления для автономной работы и обработки изображений на ПК

Артикул: HC210R

$293,99 $244,99

ПОСМОТРЕТЬ ПРОДУКТ

1080p 60fps 2MP HDMI Color Global Shutter CMOS C-mount камера для микроскопа для автономной и компьютерной обработки изображений

Артикул: HD222-GS

1319,99 долларов США 1099,99 долларов США

ПОСМОТРЕТЬ ПРОДУКТ

4K 30fps 8MP HDMI, LAN, Wi-Fi Color BSI CMOS C-mount Камера микроскопа для автономной работы и обработки изображений на ПК

Артикул: HD428N

$995,99 $829,99

ПОСМОТРЕТЬ ПРОДУКТ

4K 30fps 8MP HDMI, LAN, Wi-Fi Цветная CMOS-камера для микроскопа C-mount для автономной обработки изображений и обработки изображений на ПК

Артикул: HD408N

$959,99 799,99 долларов США

ПОСМОТРЕТЬ ПРОДУКТ

1080p 60fps 5MP HDMI + Wi-Fi Цветная CMOS-камера для микроскопа C-mount для автономной работы и обработки изображений на ПК

Артикул: HD205-WU

$683,99 569,99 долларов США

ПОСМОТРЕТЬ ПРОДУКТ

Видеомикроскоп 1080p с автоматической фокусировкой и моторизованным зумом

Артикул: AFDM1080L

$879,99 699,99 долларов США

ПОСМОТРЕТЬ ПРОДУКТ

Автофокус, 4K, 8,3 МП, HDMI, Wi-Fi, цветная CMOS-камера для микроскопа с креплением C, для автономной работы и обработки изображений на ПК

Артикул: AF408N

1019,99 долларов США $849,99

ПОСМОТРЕТЬ ПРОДУКТ

1080p 60 кадров в секунду HDMI + Wi-Fi Цветная CMOS-камера с автофокусом C-mount Камера для микроскопа с 5-мегапиксельной фотосъемкой для автономной обработки изображений и обработки изображений на ПК

Артикул: AF205

$911,99 759,99 долларов США

ПОСМОТРЕТЬ ПРОДУКТ

Универсальный цифровой микроскоп 1080p HDMI с оптическим зумом и кольцевой подсветкой

Артикул: DM756-h2080

$761,99 $634,99

ПОСМОТРЕТЬ ВАРИАНТЫ

4K 30fps 8MP HDMI/USB Цветная CMOS-камера для микроскопа C-mount для автономных и компьютерных изображений

Артикул: HD408L

$839,99 699,99 долларов США

ПОСМОТРЕТЬ ПРОДУКТ

720p 30fps 2MP HDMI Color CMOS C-mount камера для микроскопа для автономной визуализации

Артикул: HD102-M

$347,99 289,99 долларов США

ПОСМОТРЕТЬ ПРОДУКТ

Бесплатная доставка при заказе от $75

Быстрая доставка в тот же день для заказов
в пределах США

Легкий 30-дневный возврат

Покупайте с уверенностью благодаря нашей простой политике возврата в течение 30 дней

Качественные продукты

Наслаждайтесь высокоэффективными продуктами
с пятилетней гарантией на микроскопы
AmScope.

У вас есть вопрос?

Наша специальная служба поддержки клиентов
готова помочь и найти продукты, которые вам нужны.

Зарегистрируйтесь сегодня и получите скидку 10% на следующую покупку!

Электронная почта:

высокоскоростных камер для микроскопов – AmScope

Изменить вид:

Сортировка:

14 элементов

18-мегапиксельная высокоскоростная цветная CMOS-камера с C-образным креплением, USB 3.0, с уменьшающей линзой и калибровочным слайдом

Артикул: MU1803-HS

$604,99 $503,99

ПОСМОТРЕТЬ ПРОДУКТ

5MP USB 3.0 Высокопроизводительная цветная CMOS-камера для микроскопа C-Mount с уменьшающей линзой

Артикул: MU503B

$336,99 280,99 долларов США

ПОСМОТРЕТЬ ПРОДУКТ

10MP USB 3.

0 Высокопроизводительная цветная CMOS-камера для микроскопа C-Mount с уменьшающей линзой

Артикул: MU1003B

444,9 доллара США9 $370,99

ПОСМОТРЕТЬ ПРОДУКТ

10MP USB 2.0 Высокопроизводительная цветная CMOS-камера для микроскопа C-Mount с уменьшающей линзой

Артикул: MU1000B

$355,99 296,99 долларов США

ПОСМОТРЕТЬ ПРОДУКТ

5MP USB 2.0 Высокоскоростная цветная CMOS-камера для микроскопа C-Mount с уменьшающей линзой и калибровочным слайдом

Артикул: MU500-HS-CK

$304,99 $253,99

ПОСМОТРЕТЬ ПРОДУКТ

10-мегапиксельная высокоскоростная цветная CMOS-камера с C-образным креплением, USB 2.

0, с уменьшающей линзой и калибровочным слайдом

Артикул: MU1000-HS

$359,99 299,99 долларов США

ПОСМОТРЕТЬ ПРОДУКТ

8MP USB 2.0 Высокопроизводительная цветная CMOS-камера для микроскопа C-Mount с уменьшающей линзой

Артикул: MU800B

29 долларов2,99 $243,99

ПОСМОТРЕТЬ ПРОДУКТ

14MP USB 2.0 Высокопроизводительная цветная CMOS-камера для микроскопа C-Mount с уменьшающей линзой

Артикул: MU1400B

469,99 долларов США $391,99

ПОСМОТРЕТЬ ПРОДУКТ

8.

5MP USB 3.0 Высокопроизводительная цветная камера для микроскопа CMOS C-Mount с уменьшающей линзой

Артикул: MU853B

$381,99 317,99 долларов США

ПОСМОТРЕТЬ ПРОДУКТ

3MP USB 3.0 Высокопроизводительная цветная CMOS-камера для микроскопа C-Mount с уменьшающей линзой

Артикул: MU303B

298,99 долларов США 248,99 долларов США

ПОСМОТРЕТЬ ПРОДУКТ

5MP USB 2.0 Высокопроизводительная цветная камера для микроскопа CMOS C-Mount с уменьшающей линзой

Артикул: MU500B

$267,99 $222,99

ПОСМОТРЕТЬ ПРОДУКТ

9MP USB 2.