광학 현미경의 주요 용도는 무엇입니까
광학 현미경은 고대와 젊은 과학 도구입니다. 탄생 이래 삼백년의 역사를 가지고 있습니다. 광학 현미경은 생물학, 화학, 물리학, 천문학 등과 같이 널리 사용됩니다. 일부 과학 연구 작업에서는 모두 현미경과 분리할 수 없습니다.
현재는 거의 과학 기술의 이미지 보증이 되었습니다. 그가 과학과 기술에 대한 언론 보도에 자주 등장하는 것만 봐도 이것이 사실인지 알 수 있습니다.
생물학에서 실험실은 학습자가 미지의 세계를 연구하는 데 도움이 될 수 있는 이 실험 도구와 분리할 수 없습니다. 세상을 이해하기 위해.
병원은 현미경을 가장 많이 사용하는 곳입니다. 주로 환자의 체액 변화, 인체에 침입한 세균, 세포 구조의 변화 등을 살펴보고 의사에게 치료 계획 수립을 위한 참고 자료와 검증 방법을 제공한다. 미세 수술에서 현미경은 의사의 유일한 도구입니다. 농업, 번식, 해충 방제 및 기타 작업에서는 현미경의 도움 없이는 할 수 없습니다. 공업 생산에서는 미세 부품의 가공, 검사 및 조립 조정, 재료 특성 연구 등이 가능합니다. 그들의 재능을 보여줄 장소; 범죄 수사관은 종종 실제 범인을 결정하는 중요한 수단으로 다양한 미세한 범죄를 분석하기 위해 현미경에 의존합니다. 환경 보호 부서는 또한 현미경을 사용하여 다양한 고체 오염 물질을 감지합니다. 지질학 및 광업 엔지니어와 문화 유물 및 고고학자는 현미경의 도움을 사용합니다. 현미경으로 찾은 단서는 깊은 지하 광산을 판단하거나 먼지 투성이 역사의 진정한 이미지를 추론하는 데 사용할 수 있습니다. 현미경을 사용하여 피부, 머리카락 등을 감지할 수 있는 미용 및 미용 산업과 같이 사람들의 일상 생활도 현미경과 분리할 수 없습니다. 최상의 결과를 얻으십시오. 현미경이 사람들의 생산과 삶에 얼마나 밀접하게 통합되어 있는지 알 수 있습니다.
다양한 응용 목적에 따라 현미경을 크게 분류할 수 있으며 생물 현미경, 금속 현미경, 입체 현미경 및 편광 현미경의 네 가지 일반적인 범주가 있습니다. 이름에서 알 수 있듯이 생물 현미경은 주로 생물 의학에 사용되며 관찰 대상은 대부분 투명 또는 반투명 현미경입니다. 금속 현미경은 주로 금속 구조 및 재료의 표면 결함과 같은 불투명 물체의 표면을 관찰하는 데 사용됩니다. 개체를 확대하고 이미지화하면 인간의 눈에 대한 개체와 이미지의 방향이 일관되고 깊이감이 있어 사람들의 기존 시각 습관과 일치합니다. 편광현미경은 서로 다른 물질의 투과 또는 반사 특성을 편광에 이용하여 서로 다른 미세물체를 구분합니다. 또한 도립생물현미경이나 주로 배양용기의 바닥을 통해 배양을 관찰하는 데 사용되는 생물현미경인 배양현미경과 같이 특수한 종류도 세분할 수 있다. 형광 현미경은 특정 물질을 사용하여 특정 단파장 빛을 흡수하고 특정 장파장 빛을 방출하는 특성을 통해 이러한 물질의 존재를 찾고 그 함량을 결정합니다. 비교 현미경은 두 물체의 유사점과 차이점을 비교하기 위해 동일한 시야에서 두 물체의 나란히 또는 중첩된 이미지를 형성할 수 있습니다.
기존의 광학 현미경은 주로 광학 시스템과 이를 지원하는 기계적 구조로 구성됩니다. 광학계는 대물렌즈, 접안렌즈, 콘덴서 등 다양한 광학유리로 만들어진 복잡한 확대경이다. 대물렌즈는 표본을 확대하고 그 배율 M은 다음 공식에 의해 결정됩니다. M object =Δ∕f'object 여기서 f'object는 대물렌즈의 초점 거리이고 Δ는 대물렌즈와 접안렌즈 사이의 거리. 접안렌즈는 대물렌즈에서 형성된 상을 다시 확대하여 사람의 눈 앞 250mm에 허상을 형성하여 관찰한다. 이것은 대부분의 사람들에게 가장 편안한 관찰 위치입니다. 접안렌즈의 배율은 M eye=250/f' eye이고, f' eye는 접안렌즈 초점 거리입니다. 현미경의 전체 배율은 대물 렌즈와 접안 렌즈의 곱, 즉 M=Mobject*Meye=Δ*250∕f'eye*f;object입니다. 대물렌즈와 접안렌즈의 초점거리를 줄이면 전체 배율이 높아지는 것을 알 수 있는데, 이는 현미경으로 세균 등의 미생물을 관찰하는 핵심이며, 일반 돋보기와의 차이점이기도 하다.
그렇다면 더 미묘한 물체를 볼 수 있도록 배율을 높이기 위해 f' 물체 f' 메쉬를 무한히 줄이는 것이 가능할까요? 내 대답은 아니오 야! 이미징에 사용되는 빛은 본질적으로 전자파이기 때문에 우리가 일상에서 보는 수면의 잔물결이 장애물을 만났을 때 우회할 수 있는 것처럼 전파 과정에서 회절과 간섭이 불가피하게 발생하고, 두 개의 기둥이 의 물결이 만나 서로를 강화할 수 있습니다. 또는 약화. 점 모양의 발광물체점에서 방출된 광파가 대물렌즈에 입사하면 대물렌즈의 프레임이 빛의 전파를 방해하여 회절과 간섭을 일으킨다. 약하고 점차 강도가 약해지는 일련의 후광이 있습니다. 중앙의 밝은 점을 Airy 디스크라고 합니다. 두 개의 발광점이 일정 거리에 가까워지면 두 개의 광점이 두 개의 광점으로 확인되지 않을 때까지 중첩됩니다. Rayleigh는 두 광점의 중심 사이의 거리가 Airy 디스크의 반경과 같을 때 두 광점을 구별할 수 있다는 기준을 제안했습니다. 계산 후 이때 두 발광점 사이의 거리는 e=0.61 ∕n.sinA=0.61 In ∕ NA , 공식에서 in 은 빛의 파장 파, 사람의 눈이 받을 수 있는 광파의 파장은 약 0.4-0.7um, n은 발광점이 위치한 매질의 굴절률, 예를 들어 공기 n≈1, 수중 n≈1.33, A는 대물 렌즈 프레임에 대한 광점의 개방 각도의 절반이며 NA는 대물 렌즈의 개구수라고합니다. 대물렌즈가 구분할 수 있는 두 점 사이의 거리는 빛의 파장과 개구수에 의해 제한됨을 위의 공식에서 알 수 있습니다. 가장 날카로운 사람의 눈의 파장은 약 0.5um이므로 각도 A는 90도를 초과할 수 없으며 sinA는 항상 1보다 작습니다. 사용 가능한 광투과 매체에 대한 최대 굴절률 약 1.5이므로 e 값은 항상 광학 현미경이 분해할 수 있는 최소 한계 거리인 0.2um보다 큽니다. 현미경 배율을 통해 대물렌즈로 해상할 수 있는 물체점 거리 e를 인간의 눈으로 구분할 수 있을 만큼 일정한 NA값으로 확대하고자 한다면 Me 0.15mm 이상, 여기서 {{30}}.15mm는 실험적으로 얻은 인간의 눈 눈 앞 250mm에 위치한 두 개의 미세 물체 사이의 최소 거리가 구별 가능하므로 M은 (0.15∕0.61보다 크거나 같음) in) NA≒500N.A, 관찰이 너무 힘들지 않게 하기 위해서는 M을 두 배로 하면 충분하다. 즉, 500N. A 이하 M 1000N.A 이하가 현미경의 전체 배율에 대한 합리적인 선택 범위입니다. 전체 배율이 아무리 커도 의미가 없습니다. 대물 렌즈의 개구수가 분해 가능한 최소 거리를 제한하기 때문입니다. 작은 개체가 자세히 설명되어 있습니다.
이미징 콘트라스트는 광학 현미경의 또 다른 핵심 문제입니다. 소위 대비는 흑백 대비 또는 이미지 표면의 인접 부분 간의 색상 차이입니다. 0.02 이하에서는 육안으로 밝기 차이를 판단하기 어렵습니다. 약간 더 민감합니다. 생물학적 표본과 같은 일부 현미경 관찰 대상은 세부 사항 사이의 밝기 차이가 거의 없습니다. 또한 현미경 광학 시스템의 설계 및 제조 오류는 이미징 대비를 더욱 감소시키고 구별하기 어렵게 만듭니다. 이 때 전체 배율이 너무 낮기 때문에 물체의 세부 사항을 명확하게 볼 수 없습니다. , 대물 렌즈의 개구수가 너무 작아서가 아니라 상면 콘트라스트가 너무 낮기 때문입니다.
수년에 걸쳐 사람들은 현미경의 해상력과 이미징 콘트라스트를 개선하기 위해 열심히 노력해 왔습니다. 컴퓨터 기술과 도구의 지속적인 발전으로 광학 설계의 이론과 방법도 지속적으로 개선되고 있습니다. 검출 방법의 지속적인 개선과 관찰 방법의 혁신으로 광학 현미경의 이미징 품질이 완벽한 회절 한계에 가까워졌습니다. 그것은 모든 종류의 표본 연구에 적응할 수 있습니다. 최근 전자현미경, 초음파현미경 등의 확대·영상기기가 속속 등장하고 있지만 어떤 면에서는 유리한 성능을 갖고 있지만 여전히 저렴하고 편리하며 직관적이어서 특히 생물체 연구에 적합하지 않다. 여전히 확고한 기반을 유지하고 있는 경쟁 광학 현미경. 한편, 레이저, 컴퓨터, 신소재기술, 정보기술이 결합된 고대광학현미경은 활력을 되찾고 강한 생명력을 보여주고 있다. 디지털 현미경, 레이저 공초점 주사 현미경, 근거리 주사 현미경, 이광자 현미경 및 다양한 새로운 기능을 갖거나 다양한 새로운 환경 조건에 적응할 수 있는 기기가 끝없이 등장하여 광학 현미경의 응용 분야를 더욱 확장합니다. 화성 탐사선이 업로드한 암석층의 현미경 사진은 얼마나 흥미진진한가! 우리는 광학 현미경이 새로운 태도로 인류에게 도움이 될 것이라고 전적으로 믿을 수 있습니다.
