光学显微镜

(light microscope)用光线作光源,放大并观察用肉眼看不见的微小结构的一种光学仪器。最早的显微镜是荷兰眼镜商詹森(Z.Jansen)于 1604 年制造。半个多世纪后,英国物理学家胡克(R.Hooke)创制了第一架具有科学研究价值的显微镜,他首次观察了木栓的显微图像,发现了细胞。真正观察到活细胞的是荷兰科学家列文虎克(AntonievanLeeuwenhoek),他用自制的显微镜观察到了池塘水中的原生动物、人和哺乳动物的精子和细菌等,为显微镜的发展作出了重大贡献。此后,显微镜的研究和制造技术发展很快, 制造出适用于各种用途的显微镜,光学显微镜分为可见光显微镜和不可见光显微镜两大类。

可见光显微镜是利用光谱的可见光部分(390~760nm)成像的显微镜。其中根据显微镜的照明技术,可分为明视野显微镜、暗视野显微镜和荧光显微镜等;根据显微镜的成像技术可分为相差显微镜、干涉显微镜、微分干涉差显微镜和偏光显微镜等;根据显微镜的镜体构造可分为倒置显微镜、实体显微镜和比较显微镜等。近年来又制造出激光扫描显微镜等。不可见光显微镜可以分为紫外光显微镜(390nm 以下的紫外光)、红外光显微镜(760nm 以上的红外光)和 X 射线显微镜等。现代的多功能显微镜(万能显微镜), 是在一个主体结构的基础上,带有各种特殊显微镜的附件,为了不同的观察目的,灵活地使用。

显微镜的分辨率是影响显微镜成像清晰度的关键。显微镜的最小分辨距离指将物体放大成像后,能将物体相近两点分辨清楚的极限距离,通常以 D 表示。D 越小,显微镜的分辨率越高。

D = 0.61λ

N • A

N • A = n. sinu

式中λ为光波波长,N·A 为物镜的数值孔径,n 为物镜与标本间介质的折射率,u 为镜口角也称孔径角,如图所示。孔径角指标本在光轴上的一点对物镜镜口张角的一半,以此式计算,显微镜的最小分辨距离为 0.2 微米,近年

来发展的激光共焦扫描显微镜,最小分辨距离可达 30 毫微米。

用绿光照明时,最好的光学显微镜的放大倍数约为 1500 倍,对于低反差的标本,可以通过对固定标本或者活材料染色后观察,也可以通过上述特殊成像技术的显微镜来观察。