Mikroskop

Mikroskop jest jednym z przyrządów optycznych, umożliwiających obserwację bardzo małych obiektów.

Mikroskop optyczny

Najprostszy mikroskop złożony jest z dwóch soczewek skupiających, które noszą następujące nazwy:

obiektyw,
okular.

Obiekty i okular znajdują się w pewnej odległości od siebie. To tak zwana długość tubusa. Długość tubusa w przybliżeniu odpowiada sumie ogniskowych obiektywu i okularu.

W rzeczywistości do generowania powiększonego obrazu przedmiotu jest wykorzystywane światło przechodzące przez specjalny układ optyczny, składający się zazwyczaj z zestawu wielu soczewek.

Powiększenie mikroskopu

Powiększenie mikroskopu można obliczyć z następującego wzoru:

$p=\frac{ld}{f_{ob}f_{ok}}$

lub

$p=p_1\ cdot p_2$

gdzie:

p - powiększenie mikroskopu,
p₁ - powiększenie obiektywu,
p₂ - powiększenie okularu,
l - długość tubusa,
d - odległość dobrego widzenia,
f_ob - ogniskowa obiektywu,
f_ok - ogniskowa okularu.

Współcześnie produkowane mikroskopy optyczne dają powiększenie około 1500x-2000x, czasem większe (w zależności od modelu i producenta), zwykle jednak jest ono dużo mniejsze, szczególnie w szkolnych mikroskopach.

Praktycznie uzyskujemy powiększenie od 500 do 1000 razy, przy rozróżnialności szczegółów na poziomie 0,2-0,3 µm to jest: 200-300 nm.

Zdolność rozdzielcza mikroskopu

Zdolność rozdzielcza mikroskopu jest to wielkość fizyczna, która opisuje zdolność do rozróżnienia obrazów optycznych dla dwóch przedmiotów położonych bardzo blisko siebie. Rozdzielczość określa klarowność uzyskiwanego obrazu. Ograniczenia optyczne mikroskopów wynikają z falowej natury światła.

Bieg promieni w mikroskopie

Na poniższym rysunku zilustrowano bieg promieni światła w mikroskopie.

Obserwowany przedmiot należy umieścić przed obiektywem, tuż za jego ogniskową.

Mikroskop daje obraz:

powiększony,
pozorny,
odwrócony.

Budowa mikroskopu

Budowa zwykłego mikroskopu optycznego to zespół dwóch układów: optycznego i mechanicznego.

Układ optyczny:

układ oświetleniowy, zawierający: oświetlacz - lusterko lub lampa oraz kondensor - wtórne źródło oświetlenia, które bezpośrednio oświetla przedmiot lub preparat;
układ optyczny, złożony z:
- obiektywu, który - zbiera światło wychodzące od przedmiotu i tworzy jego powiększony do ok. 100 razy obraz;
- okularu, który służy do powiększenia (kilkanaście razy) i obserwacji obrazu tworzonego przez obiektyw mikroskopu;
nasadka okularowa - służy do osadzenia okularów i zmiany biegu promieni świetlnych; mogą być one jednookularowe, dwuokularowe (binokularne), a także z wyjściem do podłączenia aparatu fotograficznego czy kamery cyfrowej oraz komputera;
tubus - przestrzeń pomiędzy obiektywem a nasadką okularową, w której następuje formowanie się obrazu;
szkiełko podstawowe (przedmiotowe) - prostokątna płytka szklana, która służy do umieszczenia na niej materiału obserwowanego;
szkiełko nakrywkowe - kwadratowa, cienka płytka szklana lub plastikowa, służąca do przykrywania preparatu mikroskopowego na szkiełku podstawowym.

Układ mechaniczny:

korpus - element, który zapewnia sztywność;
statyw – element na którym umieszczane są próbki;
śruba makro- i mikrometryczna - elementy służące do ustawiania odległości przedmiot-obiektyw (nastawiania ostrości);
rewolwer - obrotowa tarcza, w której osadzone są obiektywy mikroskopu; jego obracanie umożliwia zmianę obiektywu i tym samym powiększenia mikroskopu;
układ mechaniczny kondensora - pozwala na regulacje położenia kondensora w pionie.

Kto wynalazł mikroskop?

Pierwsze konstrukcje mikroskopu optycznego wykonali dwaj Holendrzy van Janssen około 1590 r. Ze względu na słabe powiększenie mikroskopy nie zdobyły wtedy rozgłosu.

W 1665 roku Robert Hooke pierwszy raz zaobserwował ścianę komórkową kory dębu pod mikroskopem zbudowanym przez siebie.

Mikroskop Hooke'a, z ryciny w Micrographia © Juulijs - stock.adobe.com

Prawdziwego przełomu w budowie mikroskopu dokonał wkrótce Antonie van Leeuwenhoek, który około 1677 r. zbudował własne urządzenie. Jego mikroskop powiększał na tyle dobrze, że jako pierwszy na świecie zaobserwował między innymi czerwone ciałka krwi, plemniki, komórki tkanek roślinnych i zwierzęcych, bakterie oraz orzęski.

MAŁY MIKROSKOP DIY (POWIĘKSZENIE 10 X)
Mikroskop dla dzieci do samodzielnego złożenia marki Astromedia.

21,99 zł

Ciekawostki

Nazwę mikroskop po raz pierwszy zaproponował Grek Demiscianus w 1614 roku.

Pytania

Jakie obiekty można obserwować pod mikroskopem optycznym?

Pod zwykłym mikroskopem optycznym widać większość komórek roślinnych i zwierzęcych, a także czasem mitochondrium i jądro komórkowe, okrzemki, orzęski i inne protisty. Widać czasem niewyraźnie większe bakterie, tu jednak możliwości mikroskopów optycznych kończą się. Nie zobaczymy już większości bakterii, wirusów, białek, cząsteczek lipidów. Tu potrzebny jest mikroskop elektronowy.

Co to jest mikroskop polaryzacyjny?

Mikroskop polaryzacyjny jest rodzajem mikroskopu optycznego, który umożliwia obserwację przedmiotów w świetle spolaryzowanym. Stosuje się je do obserwacji ciał anizotropowych, w szczególności minerałów.

Co to jest mikroskop elektronowy?

To przyrząd do otrzymywania powiększonych obrazów nawet 250 000 razy. Czynnikiem oświetlającym jest wiązka elektronowa. Bada się tu rozpraszanie elektronów na obiekcie. Mikroskop ten pozwala badać strukturę materii. Długość fali materii dla elektronów jest dalece mniejsza od długości fali świetlnej, stąd zdolność rozdzielcza mikroskopów elektronowych jest dużo większa niż w przypadku mikroskopów optycznych.

Co to jest mikroskop skaningowy elektronowy?

Mikroskop skaningowy wykorzystuje przesuwaną wiązkę elektronów po powierzchni obiektu, skanując ją linia po linii. Mikroskop skaningowy elektronowy umożliwia zobrazowanie rozmieszczenia pojedynczych atomów na powierzchni badanego obiektu, a nawet układanie (manipulowanie) pojedynczymi atomami!

Co to jest mikroskop jonowy?

Jest to mikroskop, który wykorzystuje wiązkę jonów jako czynnik oświetlający.

Co to jest mikroskop tunelowy?

Jest to skaningowy mikroskop elektronowy, wykorzystujący zjawisko tunelowe. Mikroskopy tunelowe pozwalają badać nawet strukturę atomową.