Содержание
Оптическая схема[править | править код]
Ход лучей в типичном микроскопе. Проходящий свет от объекта (слева) проходит через линзу объектива, и попадает в окуляр. За окуляром (справа) схематически показана оптическая система фотоаппарата
Оптические компоненты современного микроскопа прошли долгий путь эволюции, тесно связанный с развитием оптико-механической промышленности, точной механики и оптики.
Они имеют очень сложное устройство, для создания изображения наивысшего качества. Однако принципиальное устройство и ход лучей почти одинаковы, схематически они показаны на рисунке справа.
Линзы объектива, в простейшем случае, выполняют роль очень сильной лупы — линзы с коротним фокусным расстоянием.
Во всех микроскопах изображение, наблюдаемое глазом, сфокусировано в бесконечности . Головные боли и усталость глаз при работе на микроскопе связаны чаще всего с тем, что глаз пытается сфокусироваться на более близкое расстояние.
Разрешающая способность микроскопов[править | править код]
- Основная статья: Разрешающая способность (оптика)
Получение изображений осуществляется путём использования соответствующих оптических систем — Микроскопов.
Степень проникновения в микромир, изучения микромира зависит от возможности рассмотреть величину микро-объектов, от разрешающей способности прибора, определяемой длиной волны используемого в микроскопии опорного излучения (свет, УФ, ИК, рентгеновское излучение). Главным ограничением возможности рассматривать более мелкие частицы — это когда достигнут предел возможности применить длину опорной (например, размер площади) волны излучения (освещения) объекта меньше его (то есть внутри его границ). Например, наш глаз способен рассмотреть размер пятен изображения или две риски в пределах 0,176мм c расстояния 250 мм. Уменьшение размеров пятен или расстояний между рисками мы воспринимаем как сплошное любое цветное или чёрно-белое (серое) изображение без видимых деталей. То есть «проникнуть глубже» в микромир возможно при применении более коротковолновых излучений, то есть излучений с меньшими длинами волн, соответственно с более высокой разрешающей способностью микроскопов. В настоящее время достигнут предел разрешающей способности микроскопа или микроскопии, равный длине опорной волны луча «жёсткого» рентгеновского излучения, что соответствует длинам волн 1—10нм (10−9—10−8м) .
Разрешающую способность микроскопа можно увеличить, повышая апертуру его конденсора, поэтому конденсоры микроскопов обычно сложные, и состоят из двух-трёх линз, а в тёмнопольных конденсорах — также и зеркала, за счёт чего апертура может быть очень велика, и угол собираемого пучка лучей достигает 240°.
Как устроен микроскоп
Приобретая микроскоп, вы сможете расширить границы своих возможностей, заглянуть в микрокосмос и изучить его обитателей. Попробуйте стать исследователями окружающего мира, однако первым делом познакомьтесь с устройством микроскопа и правилами, которые необходимо соблюдать при работе с ним.
Микроскоп — сложный оптический прибор. Чтобы научиться с ним работать, необходимо знать, из каких частей он состоит
Для того чтобы правильно использовать световой микроскоп, необходимо знать его строение и понимать принцип работы.
Если посмотреть на микроскоп в целом, то это всего лишь очень сильное увеличительное стекло. Увеличивает микроскоп с помощью нескольких линз, одна часть которых находится в окуляре, а другая — в объективе. Мощность линз всегда указана на их оправе. Для того чтобы узнать мощность вашего микроскопа, необходимо перемножить цифры на объективе и окуляре. Так, если микроскоп имеет окуляр с 20-кратным увеличением и объектив 4, то он дает увеличение в 80 раз. Современные световые микроскопы могут увеличивать в 1500–3000 раз. Однако для домашней лаборатории вам вполне хватит максимального увеличения до 800 раз.
Итак, перейдем к строению микроскопа.
Окуляр находится в длинной полой трубке, которая называется тубус. При желании вы можете сменить окуляр на более мощный — он легко извлекается из тубуса.
Тубус с окуляром
Вы можете сами выбрать силу увеличения — для этого достаточно всего лишь покрутить диск с объективами до щелчка. Поскольку сила линз указана на оправе, только вам решать, сильнее или слабее делать увеличение.
На другом конце тубуса имеется вращающийся диск, на котором расположены объективы. У современных микроскопов их сразу несколько — два, три и более.
Современные микроскопы оснащены сразу несколькими объективами
Под объективом находится предметный столик. Как понятно из названия, это то самое место, куда необходимо помещать исследуемые объекты. С обеих сторон микроскопа есть два больших винта, они нужны для того, чтобы приближать или отдалять предмет от объектива, — так настраивается резкость. Под предметным столиком вы найдете зеркало, очень важную часть микроскопа. С помощью зеркала свет направляется на объект, лежащий на предметном столике. Так можно настроить яркость. Все элементы микроскопа организуются в единую целостную систему благодаря штативу — крепкой металлической конструкции.
Объект должен лежать так, чтобы прямо через него проходил поток света от зеркала к объективу
В большинство микроскопов встроена лампочка, которая направляет необходимый поток света, так что вам не надо заботиться об освещении. Кроме того, есть бинокулярные микроскопы (с двумя окулярами), которые более удобны, чем монокулярные (с одним окуляром). К тому же первые берегут наше зрение: глаза устают значительно меньше, поскольку нагрузка на них распределяется равномерно.
Более удобным является бинокулярный микроскоп: изображение в нем предстает в более полном виде
Есть микроскопы, в предметные столики которых встроены два маленьких винта — это позволяет плавно передвигать предметный столик с объектом изучения, а не сдвигать его руками во время работы.
Если у вас дома есть компьютер, обзаведитесь цифровым микроскопом. Это даст возможность выводить изображения на экран монитора, раскрашивать, подписывать и сохранять их. Будет здорово, если вам удастся снять видеоизображение и создать свой собственный фильм!
С помощью компьютера и микроскопа можно создавать удивительные фильмы
Виды микроскопов
За всю историю развития микроскопной техники было изобретено множество приборов. Все они отличались устройством и принципом действия. Основные виды микроскопов:
- оптические;
- электронные;
- сканирующие зондовые;
- рентгеновские.
Оптические и электронные
Самым простым и недорогим устройством считается оптический прибор. По своим техническим параметрам он позволяет увеличивать изображение объекта в 2 тыс. раз. Благодаря такому высокому показателю, с помощью оптического микроскопа можно исследовать:
- структуру клеток;
- поверхность ткани;
- дефекты на искусственных объектах и т. д.
Более современным прибором считается электронный микроскоп, который может увеличивать изображение предмета в 20 тыс. раз. От оптического устройства он отличается тем, что вместо луча света используется пучок электронов. Специальные магнитные линзы преобразовывают в изображение перемещение отрицательно заряженных частиц, а направленность пучка регулируется изменением магнитного поля.
Использование прибора в комплексе с компьютером позволяет значительно увеличить изображение и одновременно сделать снимок объекта. Недостатком таких устройств считается высокая стоимость и их эксплуатация только в лабораторных условиях, так как молекулы воздуха воздействуют на электроны, нарушая четкость изображения. Кроме того, чтобы на функционирование микроскопа не влияли внешние магнитные поля, лаборатории размещают в подземных бункерах с толстыми стенами.
Зондовые и рентгеновские
Сканирующие устройства позволяют получить нужное изображение с помощью специального зонда, который выполняет роль объектива и проводит исследование объекта. В итоге получается трехмерное изображение с точными характеристиками исследуемого предмета. Эта новая техника обладает довольно высоким разрешением, а зонд представляет собой сложный механизм, оснащенный чувствительными сенсорами, которые реагируют на перемещение электронов.
Зачастую такие конструкции используются для сканирования объектов со сложным рельефом. Сканерами исследуются внутренние пространства труб и мелких тоннелей. В результате исследования полученные первоначальные показатели обрабатываются математическим методом с помощью специальной компьютерной программы.
Для исследования предметов, размеры которых соизмеримы с длиной электромагнитных волн от 10 до 0,001 нм, применяются рентгеновские микроскопы. По своим характеристикам и эффективности работы эти приборы находятся между оптическими и электронными устройствами. Рентгеновские волны могут проникать сквозь поверхность объекта, поэтому существует возможность, кроме структуры предмета, узнать его химический состав.
Виды микроскопов
На сегодняшний момент существует множество разновидностей данного прибора. Микроскопы бывают: оптические и электронные, рентгеновские и сканирующие зондовые. Есть также дифференциальный интерференционно-контрастный микроскоп.
Оптические приборы в свою очередь делятся на ближнепольные, конфокальные и двухфотонные лазерные микроскопы. Электронные подразделяются на просвечивающие и растровые устройства. Сканирующие представляют собой совокупность атомно-силовых и туннельных микроскопов, а рентгеновские приборы бывают лазерными, отражательными и проекционными.
Естественной оптической системой является глаз человека. При этом она характеризуется точным разрешением. Нормальное разрешение для обычного глаза составляет примерно 0,2 мм. Это характерно при удалении объекта на расстояние оптимального видения, которое составляет 250 мм. Стоит заметить, что размеры животных и растительных клеток, различных микроорганизмов, деталей структуры металлов и разного рода сплавов, а также мелких кристаллов намного меньше нормального разрешения для человеческого глаза.
Ученые примерно до середины прошлого века использовали в работе только видимое оптическое излучение, диапазоном от четырехсот до семисот нанометров. Иногда применялись приборы с ближним ультрафиолетом. Получается, что оптические микроскопы способны различать вещества с расстоянием между элементами до 0,20 мкм, а это значит, что он может добиться максимального увеличения 2000 крат.
В электронных устройствах для увеличения используется пучок электронов, обладающих волновыми свойствами. При этом электроны достаточно легко можно сфокусировать при помощи электромагнитных линз, потому что они представляют собой заряженные частицы. К тому же электронное изображение не составит труда перевести в видимое.
У электронных устройств разрешающая способность в несколько тысяч раз превышает разрешение светового оптического микроскопа. А в современных приборах она может быть даже менее десяти нанометров.
Сканирующие зондирующие микроскопы – это класс приборов, работа которых основана на сканировании зондом различных поверхностей. Это достаточно новые устройства, изображение на которых получается при помощи фиксирования соприкосновений между поверхностью и зондом. На данный момент в таких устройствах удалось добиться фиксации взаимодействия зонда с некоторыми молекулами и атомами, что выводит сканирующий зондирующий микроскоп на уровень электронных приборов. А в некоторых показателях такие устройства даже превосходят их.
Рентгеновские микроскопы представляют собой прибор, позволяющий исследовать очень малые объекты, величины которых можно сопоставить с длиной рентгеновской волны. Работа такого прибора основана на электромагнитном излучении, имеющим длину волны до одного нанометра. Разрешающая способность рентгеновских устройств намного выше оптических, но ниже электронных микроскопов.
Правила работы
Приступая к работе с микроскопом, необходимо усвоить несколько несложных правил и подготовить некоторые приборы и вещества. Вам понадобятся предметное и покровное стекла, пипетка, пинцет, игла, а также вода, спирт, водный раствор йода (для окраски). Продаются готовые наборы для работы с микроскопом, которые вы можете использовать в своих исследованиях. В зависимости от специализации в набор могут входить и готовые микропрепараты, некоторые из них перечислены ниже.
Первое, что надо сделать, — это удобно разместить микроскоп на столе, возле окна. Будет еще лучше, если рядом вы поставите яркую настольную лампу. Поверните микроскоп ручкой штатива к себе.
Теперь нужно добиться правильного освещения. Для этого смотрите в окуляр и поверните зеркальце под предметным столиком к окну или другому источнику света так, чтобы отраженные от зеркала лучи попадали в объектив, а поле зрения в окуляре было наиболее освещенным.
Положите предмет, который собираетесь рассмотреть, на предметный столик — прямо над отверстием. Вращая винт и наблюдая сбоку за расстоянием между объективом и объектом, опустите объектив почти до соприкосновения с объектом. Готово!
Ну а теперь смотрите в окуляр и очень медленно вращайте на себя и от себя винт фокусировки, пока изображение не станет четким.
Поделиться ссылкой
История создания микроскопа
Создание микроскопа имеет многовековую историю. Прибор прошел путь от простой трубки, в которую едва что-то можно было рассмотреть, до электронного устройства огромной мощности с большими увеличительными возможностями.
Один из первых микроскопов
Поскольку ранее наукой интересовались богатые люди, заказанные ими единичные экземпляры микроскопов украшались дорогими камнями и золотом, футляры для их хранения изготавливались из слоновой кости и ценного дерева.
В настоящее время существует множество микроскопов, они находят применение в разных сферах деятельности человека: медицине, промышленности, археологии, электронике и др.
Микроскоп Захария Янссена (XVI век)
Первый микроскоп создал нидерландский мастер по изготовлению очков Захарий Янссен. Это была обычная трубка с двумя линзами на концах. Настройку изображения выполняли, выдвигая трубку (тубус). Этот простой микроскоп стал основой для создания более сложных приборов.
Микроскоп Гука (середина XVII века)
Роберт Гук собрал очень удобную модель микроскопа: тубус можно было наклонять. Чтобы получить хорошее освещение, ученый придумал специальную масляную лампу и стеклянный шар, который наполнялся водой.
Микроскоп Галилея (начало XVII века)
Галилео Галилей доработал трубу Янссена, заменив одну из выпуклых линз на вогнутую. При выдвижении тубуса этот микроскоп служил еще и телескопом. Предположительно микроскоп Галилея изготовил мастер Джузеппе Кампаньи из дерева, картона и кожи и поставил на трехногую подставку из металла.
Микроскоп Левенгука (середина XVII века)
Изобретение Левенгука представляло собой две небольшие пластины, между которыми крепилась крошечная линза, а исследуемый объект помещался на иглу. Передвигать иглу можно было с помощью специального винта. Микроскоп мог увеличить изображение в 300 раз, что было немыслимо для той поры.
Микроскоп Иоганна ван Мушенбрука (конец XVII века)
Иоганн ван Мушенбрук создал необычный и простой в использовании микроскоп. Линза и держатель крепились с помощью подвижных соединений, названных «орехами Мушенбрука». Это придавало микроскопу большую гибкость.
Микроскоп Дреббеля (XVII век)
Микроскоп Дреббеля — это позолоченная труба, которая находилась в строго вертикальном положении. Работать за таким микроскопом было не очень удобно.
Микроскоп фирмы Шевалье (XIX век)
Наука шагнула далеко вперед. Фирма Шевалье стала производить микроскопы, объектив которых состоял уже не из одной простой, а из многих специально отшлифованных ахроматических линз. Это позволяло достигать большой мощности и передавать изображение без искажений и более четко.
Электронный микроскоп (XX век)
Появляются электронные микроскопы. Ученые заменили пучок света на поток микрочастиц — электронов. Для получения изображения в электронном микроскопе используются специальные магнитные линзы, они управляют движением электронов с помощью магнитного поля.
USB-микроскоп (конец XX века)
USB-микроскоп — это небольшой цифровой прибор, который присоединяется к компьютеру через USB-порт. Вместо окуляра — маленькая веб-камера, которая посылает изображение прямо на монитор компьютера.
Конспект лекций
Конспект лекций опубликован:
Иванова Т.В. Введение в прикладную и компьютерную оптику. Конспект
лекций. СПб: СПб ГИТМО (ТУ), 2002Загрузить в формате PDF
(1 757 KB)
Для проверки теоретических знаний по каждой главе можно
пройти обучающий тест в системе
дистанционного обучения ИТМО. Аттестующие тесты проводятся на 6, 12,
16 неделях в компьютерных классах ЦДО (по записи).
Введение1. Специальность и специализация (Презентация
лекции в формате PPT, 5 634 KB)
1.1.
Отличие понятий направление, специальность, специализация
1.2.
Прикладная оптика и ее потребность в компьютерных технологиях
1.3.
Современные направления прикладной и компьютерной оптики2. Анатомия глаза и зрение (Презентация
лекции в формате PPT, 244 KB)
2.1.
Глаз как оптическая система
Строение глаза
Упрощенная оптическая схема глаза
Аккомодация
2.2.
Глаз как приемник изображения
Строение сетчатки
Спектральная чувствительность
Адаптация
2.3.
Характеристики глаза
Поле зрения глаза
Предел разрешения глаза
Диаметр зрачка глаза
2.4.
Дефекты зрения и их коррекция
Близорукость
Дальнозоркость
Астигматизм3. Основные характеристики оптических
систем (Презентация лекции в формате
PPT, 304 KB)
3.1.
Оптическая система
3.2.
Присоединительные характеристики
Характеристики предмета и изображения
Зрачковые характеристики
Спектральные характеристики
3.3.
Передаточные характеристики
Масштабные передаточные характеристики
Энергетические передаточные характеристики
Структурные передаточные характеристики4. Фотоаппараты (Презентация
лекции в формате PPT, 1 533 KB)
4.1.
Характеристики объектива фотоаппарата
Фокусное расстояние фотообъектива
Поле зрения фотообъектива
Относительное отверстие фотообъектива
Разрешающая способность фотообъектива
Глубина резкости фотообъектива
4.2.
Классификация фотообъективов
Нормальные
Широкоугольные (короткофокусные)
Узкоугольные (длиннофокусные)
Объективы с переменным фокусным расстоянием
4.3.
Видоискатели
4.4.
Системы фокусировки
4.5.
Экспозиция
4.6.
Особенности цифровых фотоаппаратов5. Телескопические системы (Презентация
лекции в формате PPT, 1 977 KB)
5.1.
Телескопическая система
5.2.
Характеристики телескопической системы
Видимое увеличение телескопической системы
Поле зрения телескопической системы
Диаметры входного и выходного зрачков телескопической системы
Угловой предел разрешения телескопической системы
5.3.
Схемы телескопических систем
Схема Кеплера
Схема Галилея
Схема Кассегрена6. Микроскопы (Презентация
лекции в формате PPT, 846 KB)
6.1.
Лупа
Видимое увеличение
лупы
Диаметр выходного
зрачка лупы
Поле зрения лупы
6.2.
Микроскоп
Увеличение микроскопа
Поле зрения микроскопа
Диаметр выходного зрачка микроскопа
Разрешающая способность микроскопа
Полезное увеличение микроскопа
6.3.
Методы наблюдения
Метод светлого поля
Метод темного поля
Метод исследования в поляризованных лучах
Метод фазового контраста
6.4.
Типы микроскопов
Световые микроскопы
Электронные микроскопы
Сканирующие микроскопы7. Осветительные системы (Презентация
лекции в формате PPT, 161 KB)
7.1.
Типы осветительных систем
Коллектор
Конденсор
7.2.
Осветительные оптические системы
7.3.
Прожектор
7.4.
Осветительные системы проекционных приборов
7.5.
Осветительные системы микроскопов
Приложения
Приложение
А. Параксиальные характеристики оптической системы
Приложение
Б. Энергетические величины
Приложение
В. Интернет-ресурсыЛитература Глоссарий
Электронные микроскопы
Сегодня увидеть изображения отдельных атомов можно с помощью мощных электронных микроскопов, которые генерируют электронные лучи. Это возможно потому, что электронный луч может иметь длину волны в тысячи раз короче светового луча – настолько короткую, что электронные волны могут быть отклонены крошечными атомами для создания изображения, а вот световые лучи сделать этого не могут.
Как отмечает в своей статье для BBC научный журналист Крис Бараньюк, такие изображения полезны для людей, которые хотят изучить атомную структуру специальных веществ – например, тех, которые используются для изготовления батарей для электромобилей.
Как пишет Nature, ученые из Калифорнийского университета нашли способ создания потрясающе детальной 3D-реконструкции наночастиц платины в атомном масштабе.
Что же до исследования ученых из Корнельского университета, то с помощью новейшей формы электронной птихографии им удалось обнаружить отдельные атомы во всех трех измерениях. Такой способ, как объясняют авторы научной работы, может быть особенно полезен для визуализации полупроводников, катализаторов и квантовых материалов, в том числе используемых в квантовых вычислениях. Примечательно, что новый метод визуализации также можно применять к биологическим клеткам, тканям и даже к синапсным соединениям в мозге. Но как он работает?
Применение[править | править код]
- Основная статья: Микроскопия
Оптическая микроскопия является одним их ведущих методов исследований в гистологии, микробиологии, минералогии, металлографии и многих других отраслях науки и техники.
В большинстве случаев используются универсальные или биологические рабочие микроскопы, для более специальные модели (бинокулярный микроскоп, поляризационный микроскоп, металлографический микроскоп и др.).
Специальные методы исследования в микроскопии — метод тёмного поля, метод светлого поля, метод фазового контраста, поляризационная микроскопия — позволяют изучить тонкую структуру объектов.
Иллюстрированный мастер-класс.
Для начала, нам нужна веб-камера. Как говорилось выше, наилучшим
образом подходят камеры с цилиндрическим корпусом
Вроде вот этой:
Это веб камера «Ritmix»
RVC-045M
Далее следует аккуратно вывернуть объектив веб-камеры.
Перед нами открывается светочувствительная ПЗС-матрица.
Внимание! К ПЗС-матрице нельзя прикасаться руками или другими
предметами, так как это может её загрязнить или даже повредить! Не
следует долго держать открытой ПЗС-матрицу, во избежание попадания
пыли
Любая микроскопическая пылинка попавшая на матрицу ухудшает
качество изображения и вызывает артефакты на микрофотографиях!
Поэтому все манипуляции с камерой без объектива следует проводить
очень осторожно.
Теперь нужно совместить камеру с микроскопом
В качестве опытных
образцов было взято 2 микроскопа. Это микроскоп Ленинградского
Оптико-Механического Объединения «ЛОМО»:
И более старый микроскоп предыдущего поколения:
Далее от микроскопов следует отделить заводские тубусы.
С первого микроскопа мы сняли колено с поворотной призмой:
Со второго — просто отвинтили съёмную часть тубуса:
После чего нужно каким либо образом приделать камеру к микроскопу.
Проще всего это сделать с помощью куска подходящей по размерам
резиновой трубы, так как она эластична и легко подвергается
обработке (обрезке по размерам)
Кроме того, возможна регуляция
тубусного расстояния, движениями камеры вверх и вниз. Таким способом
мы и поступим в нашем случае. Но также можно использовать пластмассу
или металл, такая конструкция будет более трудоёмкой, но зато
возможно более прочной.
В конечном итоге получилось вот так:
В итоге можно получать микрофотографии вроде этих:
А с помощью специального программного обеспечения можно проводить
метрологические исследования:
Таким образом, с относительно небольшими материальными затратами мы
получили неплохой компьютерный микроскоп.
Версия для печати
Правила работы с микроскопом
- Работать с микроскопом необходимо сидя;
- Перед работой микроскоп необходимо проверить и протереть от пыли мягкой салфеткой;
- Установить микроскоп перед собой немного слева;
- Начинать работу стоит с малого увеличения;
- Установить освещение в поле зрения микроскопа, используя электроосветитель или зеркало. Глядя одним глазом в окуляр и пользуясь зеркалом с вогнутой стороной, направить свет от окна в объектив, а затем максимально и равномерно осветить поле зрения. Если микроскоп снабжен осветителем, то подсоединить микроскоп к источнику питания, включить лампу и установить необходимую яркость горения;
- Положить микропрепарат на предметный столик так, чтобы изучаемый объект находился под объективом. Глядя сбоку, опускать объектив при помощи макровинта до тех пор, пока расстояние между нижней линзой объектива и микропрепаратом не станет 4-5 мм;
- Передвигая препарат рукой, найти нужное место, расположить его в центре поля зрения микроскопа;
- Для изучения объекта при большом увеличении, сначала нужно поставить выбранный участок в центр поля зрения микроскопа при малом увеличении. Затем поменять объектив на 40 х, поворачивая револьвер, так чтобы он занял рабочее положение. При помощи микрометренного винта добиться хорошего изображения объекта. На коробке микрометренного механизма имеются две черточки, а на микрометренном винте – точка, которая должна все время находиться между черточками. Если она выходит за их пределы, ее необходимо возвратить в нормальное положение. При несоблюдении этого правила, микрометренный винт может перестать действовать;
- По завершении работы с большим увеличением, установить малое увеличение, поднять объектив, снять с рабочего столика препарат, протереть чистой салфеткой все части микроскопа, накрыть его полиэтиленовым пакетом и поставить в шкаф.
Общие сведения[править | править код]
Человеческий глаз представляет собой естественную оптическую систему, характеризующуюся определённым разрешением, т. е. наименьшим расстоянием между элементами наблюдаемого объекта (воспринимаемыми как точки или линии), при котором они ещё могут быть различимы один от другого. Для нормального глаза при удалении от объекта на т. н. расстояние наилучшего видения (D = 250 мм), среднестатистическое нормальное разрешения составляет 0,176 мм.
Улучшить условия наблюдения можно с помощью оптических приборов, в простейшем случае — лупы. Однако размеры микроорганизмов, большинства растительных и животных клеток, мелких кристаллов, деталей микроструктуры металлов и сплавов и т. п. значительно меньше этой величины.
Для наблюдения и изучения подобных объектов предназначены микроскопы различных типов. С помощью микроскопов определяют форму, размеры, строение и многие другие характеристики микрообъектов. Объекты для микроскопии подготавливают и сохраняют в виде специальных микроскопических препаратов, которые можно фиксировать, окрашивать, фотографировать для дальнейшего изучения (микрофотография).
До середины ХХ века работали только с видимым светом, оптическим излучением в диапазоне 400—700 нм, а также с ближним ультрафиолетом (люминесцентный микроскоп). Оптические микроскопы не могли давать разрешающей способности менее полупериода волны опорного излучения (диапазон длин волн 0,2—0,7 мкм, или 200—700 нм), потому максимальное увеличение, которого можно было добиться, составляло ~2000 крат. То есть способность различать структуры с расстоянием между точками до ~0,20 мкм. (хотя в ультрамикроскопе можно обнаружить объекты меньшего размера, их структуру изучить невозможно).
Но это было до 2006 года.
В 2006 году немецкие ученые Штефан Хелль (Stefan Hell) и Мариано Босси (Mariano Bossi) из Института биофизической химии разработали оптический микроскоп, позволяющий наблюдать объекты размером около 10 нм и получать высококачественные трехмерные 3D изображения (см. в журнале Angewandte Chemie). Увидеть объекты размером менее 200 нанометров (минимальной длины волны ближнего ультрафиолетового излучения) было возможно только при помощи неоптических методов (например, электронной микроскопии}, однако эти методы имели свои ограничения, в частности, в отличие от оптических не позволяли работать с целыми и тем более живыми клетками. Ученые применили метод микроскопии, в котором молекулы при помощи специально подобранного очень короткого импульса переводятся из «темного» состояния в «светлое», при котором они излучают энергию, люминесцируют. Излучаемый свет фиксируется и тем самым выдает данные об объектах размером значительно меньше 200 нанометров. Эта разработка позволила взглянуть в микромир живых клеток на атомно- молекулярном уровне в трехмерном пространстве 3D с разрешением изображений в 1-10 нм!
Похожие записи:
Лещ горячего и холодного копчения, доступные для всех рецепты
Герб мвд: описание, история, изготовление. символика мвд россии
История национализма
Знак ветеран боевых действий на северном кавказе кому вручают
Президентский полк изнутри. бывший солдат
Посещение и правила поведения в православном храме