NộI Dung
- Ống kính trong kính hiển vi hợp chất
- Phân tích các bộ phận và chức năng của kính hiển vi
- Lịch sử cổ đại của ống kính hiển vi
- Kính hiển vi đầu tiên
- Những tiến bộ trong công nghệ kính hiển vi
- Ống kính của kính hiển vi ngày nay
Nhìn trộm vào kính hiển vi có thể đưa bạn đến một thế giới khác. Các cách kính hiển vi phóng to các vật thể ở quy mô nhỏ tương tự như cách kính và kính lúp có thể cho phép bạn nhìn rõ hơn.
Kính hiển vi hợp chất đặc biệt hoạt động bằng cách sử dụng bố trí thấu kính để khúc xạ ánh sáng để phóng to các tế bào và các mẫu vật khác để đưa bạn vào một thế giới có kích thước siêu nhỏ. Một kính hiển vi được gọi là kính hiển vi ghép khi nó bao gồm nhiều hơn một bộ thấu kính.
Kính hiển vi hợp chất, còn được gọi là kính hiển vi quang học hoặc ánh sáng, hoạt động bằng cách làm cho hình ảnh xuất hiện lớn hơn nhiều thông qua hai hệ thống thấu kính. Đầu tiên là thấu kính mắt, hoặc thị kính, mà bạn nhìn vào khi sử dụng kính hiển vi thường phóng to ở một phạm vi từ năm lần đến 30 lần. Thứ hai là hệ thống thấu kính vật kính phóng to bằng cách sử dụng cường độ từ bốn lần đến 100 lần và kính hiển vi ghép thường có ba, bốn hoặc năm trong số này.
Ống kính trong kính hiển vi hợp chất
Hệ thống thấu kính vật kính sử dụng khoảng cách tiêu cự nhỏ, khoảng cách giữa ống kính và mẫu vật hoặc vật thể được kiểm tra. Hình ảnh thật của mẫu vật được chiếu qua thấu kính vật kính để tạo ra hình ảnh trung gian từ sự cố ánh sáng trên ống kính được chiếu lên mặt phẳng hình ảnh liên hợp khách quan hoặc mặt phẳng hình ảnh chính.
Thay đổi độ phóng đại của vật kính thay đổi cách hình ảnh này được thu nhỏ trong hình chiếu này. Các chiều dài ống quang đề cập đến khoảng cách từ mặt phẳng tiêu cự phía sau của vật kính đến mặt phẳng ảnh chính trong thân kính hiển vi. Mặt phẳng hình ảnh chính thường là trong chính thân kính hiển vi hoặc trong thị kính.
Hình ảnh thật sau đó được chiếu lên mắt của người sử dụng kính hiển vi. Các ống kính mắt làm điều này như một ống kính phóng đại đơn giản. Hệ thống này từ vật kính đến mắt cho thấy hai hệ thống thấu kính hoạt động lần lượt như thế nào.
Hệ thống thấu kính ghép cho phép các nhà khoa học và các nhà nghiên cứu khác tạo và nghiên cứu hình ảnh ở độ phóng đại cao hơn nhiều mà họ chỉ có thể đạt được bằng một kính hiển vi. Nếu bạn cố gắng sử dụng kính hiển vi với một ống kính duy nhất để đạt được các độ phóng đại này, bạn sẽ phải đặt ống kính rất gần mắt hoặc sử dụng ống kính rất rộng.
Phân tích các bộ phận và chức năng của kính hiển vi
Phân tích các bộ phận và chức năng của kính hiển vi có thể cho bạn thấy tất cả chúng hoạt động cùng nhau như thế nào khi nghiên cứu mẫu vật. Bạn có thể tạm chia các phần của kính hiển vi thành đầu hoặc thân, chân đế và cánh tay với đầu ở phía trên, chân đế ở phía dưới và cánh tay ở giữa.
Đầu có một thị kính và ống thị kính giữ thị kính tại chỗ. Thị kính có thể là một mắt hoặc hai mắt, sau này có thể sử dụng vòng điều chỉnh diopter để làm cho hình ảnh phù hợp hơn.
Cánh tay của kính hiển vi chứa các mục tiêu mà bạn có thể chọn và đặt cho các mức độ phóng đại khác nhau. Hầu hết các kính hiển vi sử dụng ống kính 4x, 10x, 40x và 100x hoạt động như các núm đồng trục kiểm soát số lần ống kính phóng to hình ảnh. Điều này có nghĩa là chúng được chế tạo trên cùng một trục với núm được sử dụng để lấy nét tốt, vì từ "đồng trục" sẽ ám chỉ. Các vật kính trong chức năng kính hiển vi
Ở phía dưới là chân đế hỗ trợ sân khấu và nguồn sáng chiếu qua khẩu độ và cho phép chiếu hình ảnh qua phần còn lại của kính hiển vi. Độ phóng đại cao hơn thường sử dụng các giai đoạn cơ học cho phép bạn sử dụng hai núm khác nhau để di chuyển cả trái và phải và tiến và lùi.
Giá đỡ cho phép bạn kiểm soát khoảng cách giữa ống kính vật kính và nắp trượt để nhìn gần hơn vào mẫu vật.
Điều chỉnh ánh sáng đến từ cơ sở là rất quan trọng. Bình ngưng nhận ánh sáng tới và tập trung nó vào mẫu vật. Cơ hoành cho phép bạn chọn lượng ánh sáng chiếu vào mẫu vật. Các ống kính trong kính hiển vi ghép sử dụng ánh sáng này trong việc tạo ra hình ảnh cho người dùng. Một số kính hiển vi sử dụng gương để phản chiếu ánh sáng trở lại vào mẫu vật thay vì nguồn sáng.
Lịch sử cổ đại của ống kính hiển vi
Con người đã nghiên cứu cách thủy tinh uốn cong ánh sáng trong nhiều thế kỷ. Nhà toán học La Mã cổ đại Claudius Ptolemy đã sử dụng toán học để giải thích góc khúc xạ chính xác về cách hình ảnh của một cây gậy khúc xạ khi đặt vào nước. Anh ta sẽ sử dụng điều này để xác định hằng số khúc xạ hoặc chỉ số khúc xạ cho nước.
Bạn có thể sử dụng chỉ số khúc xạ để xác định tốc độ ánh sáng thay đổi khi truyền vào môi trường khác. Đối với một phương tiện cụ thể, sử dụng phương trình cho chỉ số khúc xạ n = c / v cho chỉ số khúc xạ viết sai rồi, tốc độ ánh sáng trong chân không c (3,8 x 108 m / s) và tốc độ ánh sáng trong môi trường v.
Các phương trình cho thấy ánh sáng chậm lại như thế nào khi đi vào môi trường như thủy tinh, nước, nước đá hoặc bất kỳ phương tiện nào khác cho dù là chất rắn, lỏng hay khí. Công việc của Ptolemys sẽ rất cần thiết đối với kính hiển vi cũng như quang học và các lĩnh vực vật lý khác.
Bạn cũng có thể sử dụng định luật Snells để đo góc mà một chùm ánh sáng khúc xạ khi đi vào một môi trường, giống như cách Ptolemy suy luận. Luật Snells là viết sai rồi1/viết sai rồi2 = sinθ2/ sinθ1 cho θ1 là góc giữa đường của chùm ánh sáng và đường biên của môi trường trước khi ánh sáng đi vào môi trường và θ2 như góc sau khi ánh sáng đã đi vào. viết sai rồi1 và _viết sai rồi2__ _có các chỉ số khúc xạ cho ánh sáng trung bình trước đó và ánh sáng trung bình đi vào.
Khi nhiều nghiên cứu được thực hiện, các học giả bắt đầu tận dụng các tính chất của thủy tinh vào khoảng thế kỷ thứ nhất sau Công nguyên. Vào thời điểm đó, người La Mã đã phát minh ra thủy tinh và bắt đầu thử nghiệm nó để sử dụng nó trong việc phóng đại những gì có thể nhìn thấy qua nó.
Họ bắt đầu thử nghiệm các hình dạng và kích cỡ kính khác nhau để tìm ra cách tốt nhất để phóng đại thứ gì đó bằng cách nhìn xuyên qua nó bao gồm cả cách nó có thể hướng các tia mặt trời tới các vật thể sáng trên lửa. Họ gọi những ống kính này là "kính lúp" hoặc "kính cháy".
Kính hiển vi đầu tiên
Gần cuối thế kỷ 13, người ta bắt đầu tạo ra kính bằng cách sử dụng ống kính. Năm 1590, hai người đàn ông Hà Lan, Zaccharias Janssen và cha Hans, đã thực hiện các thí nghiệm sử dụng ống kính. Họ đã phát hiện ra rằng việc đặt các thấu kính này lên trên ống kia trong một ống có thể phóng to hình ảnh ở độ phóng đại lớn hơn nhiều so với một ống kính đơn lẻ có thể đạt được và Zaccharias đã sớm phát minh ra kính hiển vi. Sự tương đồng này với hệ thống thấu kính vật kính của kính hiển vi cho thấy ý tưởng sử dụng ống kính như một hệ thống đi xa đến đâu.
Kính hiển vi Janssen sử dụng chân máy bằng đồng dài khoảng hai feet rưỡi. Janssen đã tạo kiểu cho ống đồng chính mà kính hiển vi sử dụng có bán kính khoảng một inch hoặc một nửa inch. Các ống đồng có đĩa ở đáy cũng như ở mỗi đầu.
Các thiết kế kính hiển vi khác bắt đầu phát sinh bởi các nhà khoa học và kỹ sư.Một số người trong số họ đã sử dụng một hệ thống của một ống lớn chứa hai ống khác trượt vào chúng. Những ống thủ công này sẽ phóng to các vật thể và làm cơ sở cho việc thiết kế kính hiển vi hiện đại.
Mặc dù vậy, những kính hiển vi này có thể sử dụng được cho các nhà khoa học. Họ sẽ phóng to hình ảnh khoảng chín lần trong khi để lại những hình ảnh mà họ tạo ra khó nhìn thấy. Nhiều năm sau, vào năm 1609, nhà thiên văn học Galileo Galilei đã nghiên cứu vật lý ánh sáng và cách nó tương tác với vật chất theo những cách có thể chứng minh có lợi cho kính hiển vi và kính viễn vọng. Ông cũng thêm một thiết bị để tập trung hình ảnh vào kính hiển vi của riêng mình.
Nhà khoa học người Hà Lan Antonie Philips van Leeuwenhoek đã sử dụng kính hiển vi một thấu kính vào năm 1676 khi ông sử dụng những quả cầu thủy tinh nhỏ để trở thành người đầu tiên quan sát trực tiếp vi khuẩn, được gọi là "cha đẻ của vi sinh vật".
Khi nhìn vào một giọt nước qua thấu kính của quả cầu, anh thấy vi khuẩn trôi nổi trong nước. Ông sẽ tiếp tục khám phá về giải phẫu thực vật, khám phá các tế bào máu và tạo ra hàng trăm kính hiển vi với những cách phóng đại mới. Một kính hiển vi như vậy có thể sử dụng độ phóng đại ở mức 275 lần bằng một ống kính đơn với hệ thống kính lúp hai mặt.
Những tiến bộ trong công nghệ kính hiển vi
Các thế kỷ sắp tới mang lại nhiều cải tiến cho công nghệ kính hiển vi. Thế kỷ 18 và 19 đã chứng kiến các tinh chỉnh cho các thiết kế kính hiển vi để tối ưu hóa hiệu quả và hiệu quả, chẳng hạn như làm cho kính hiển vi tự ổn định hơn và nhỏ hơn. Các hệ thống thấu kính khác nhau và sức mạnh của ống kính tự giải quyết các vấn đề về độ mờ hoặc thiếu rõ ràng trong hình ảnh mà kính hiển vi tạo ra.
Những tiến bộ trong quang học của khoa học đã mang đến sự hiểu biết lớn hơn về cách hình ảnh được phản chiếu trên các mặt phẳng khác nhau mà ống kính có thể tạo ra. Điều này cho phép những người tạo ra kính hiển vi tạo ra hình ảnh chính xác hơn trong những tiến bộ này.
Vào những năm 1890, sinh viên tốt nghiệp người Đức lúc đó là August Köhler đã công bố công trình của mình về chiếu sáng Köhler sẽ phân phối ánh sáng để giảm độ chói quang học, tập trung ánh sáng vào đối tượng của kính hiển vi và sử dụng các phương pháp chính xác hơn để kiểm soát ánh sáng nói chung. Những công nghệ này dựa vào chỉ số khúc xạ, kích thước độ tương phản khẩu độ giữa mẫu vật và ánh sáng của kính hiển vi bên cạnh việc kiểm soát nhiều hơn các thành phần như màng chắn và thị kính.
Ống kính của kính hiển vi ngày nay
Ống kính ngày nay thay đổi từ những loại tập trung vào màu sắc cụ thể đến ống kính áp dụng cho các chỉ số khúc xạ nhất định. Các hệ thống thấu kính khách quan sử dụng các thấu kính này để điều chỉnh quang sai màu, chênh lệch màu khi các màu ánh sáng khác nhau hơi khác nhau ở góc mà chúng khúc xạ. Điều này xảy ra do sự khác biệt về bước sóng của các màu sắc khác nhau của ánh sáng. Bạn có thể tìm ra ống kính nào phù hợp với những gì bạn muốn học.
Thấu kính tiêu sắc được sử dụng để làm cho các chiết suất của hai bước sóng ánh sáng khác nhau giống nhau. Chúng thường có giá ở mức phải chăng và, như vậy, được sử dụng rộng rãi. Thấu kính bán sắchoặc ống kính fluorite, thay đổi các chỉ số khúc xạ của ba bước sóng ánh sáng để làm cho chúng giống nhau. Chúng được sử dụng trong nghiên cứu huỳnh quang.
Ống kính Apochromaticmặt khác, sử dụng khẩu độ lớn để ánh sáng xuyên qua và đạt được độ phân giải cao hơn. Chúng được sử dụng để quan sát chi tiết, nhưng chúng thường đắt hơn. Thấu kính kế hoạch giải quyết ảnh hưởng của quang sai trường cong, mất tiêu cự khi ống kính cong tạo ra tiêu điểm sắc nét nhất của hình ảnh từ mặt phẳng có nghĩa là chiếu hình ảnh lên.
Thấu kính ngâm làm tăng kích thước khẩu độ bằng cách sử dụng chất lỏng lấp đầy khoảng trống giữa vật kính và mẫu vật, điều này cũng làm tăng độ phân giải của hình ảnh.
Với những tiến bộ trong công nghệ của ống kính và kính hiển vi, các nhà khoa học và các nhà nghiên cứu khác xác định nguyên nhân chính xác của bệnh và các chức năng tế bào cụ thể chi phối các quá trình sinh học. Vi sinh vật học cho thấy cả một thế giới sinh vật ngoài mắt thường sẽ dẫn đến việc đưa ra lý thuyết và thử nghiệm nhiều hơn về ý nghĩa của một sinh vật và bản chất của cuộc sống là như thế nào.