Устройство микроскопа

Микроскоп, так же как и лупа, относится к так называемым приближающим оптическим приборам, устройство которых направлено на увеличение угла зрения, под которым виден предмет, позволяющее видеть его на достаточном от глаза расстоянии. Микроскоп дает увеличенное, обратное и мнимое изображение.

Наиболее распространенными современными отечественными микроскопами являются МБР-1 (микроскоп биологический рабочий) и МБИ-1 (микроскоп биологический исследовательский).

Микроскоп состоит из механической и оптической частей.

Механическая часть всякого микроскопа представлена штативом, который служит основой для оптической части (окуляра, объектива и осветительногр прибора). К штативу микроскопа относятся ножка с прикрепленной к ней промежуточной подставкой, предметный столик, тубусодержатель, наклонный и прямой съемные тубусы, револьвер с четырьмя гнездами и макрометрический и микрометрический винты для грубой и тонкой установки тубуса.

Оптическая часть микроскопа состоит из объектива, окуляра и осветительной системы. Объектив и окуляр участвуют в формировании увеличенного изображения рассматриваемого объекта. Осветительная система не участвует в формировании изображения и служит для создания наилучшего освещения препарата.

Объективы располагаются в нижней части тубуса в гнездах револьвера. Объектив состоит из нескольких линз, вделанных в общую оправу. Система линз, составляющая объектив, преломляет лучи, как одна выпуклая собирающая линза.

Объектив, помимо увеличения, обеспечивает еще разрешающую способность микроскопа, т. е. способность давать отдельные и отчетливые изображения элементов (точек) объекта, весьма близко расположенных друг к другу.

Существуют объективы различных категорий. Наиболее распространенными являются 2 типа - ахроматы и апохроматы. Ахроматы, которыми снабжен микроскоп МБИ-1, значительно устраняют сферическую и хроматическую аберрацию; апохроматы еще более совершенны в отношении устранения хроматической аберрации.

Объективы разделяются на сухие и иммерсионные. При применении сухих объективов между покрывающим объект покровным стеклом и фронтальной линзой объектива находится воздух. При переходе из стекла в воздух в силу различий в коэффициентах преломления часть лучей отклоняется в сторону, что ухудшает освещенность объекта. При употреблении иммерсионных систем между покровным стеклом и фронтальной линзой объектива помещается иммерсионная жидкость, различная для разных систем. Иммерсионные объективы микроскопов МБИ-1 и МБР-1 рассчитаны на применение кедрового масла, у которого показатель преломления такой же, как у стекла. Благодаря этому лучи не отклоняются от первоначального направления и полностью попадают в объектив.

Для современных биологических микроскопов наиболее обычны объективы с увеличениями в 8, 10, 20, 40 раз, а также иммерсионные системы с увеличением в 60 и 90 раз.

При работе с микроскопом большое значение имеет рабочее расстояние объектива, т. е. расстояние от нижней (фронтальной) линзы объектива до покровного стекла (толщина которого составляет 0,16-0,18 мм). Чем толще покровное стекло, тем меньше рабочее расстояние. Чем больше увеличение объектива, тем меньше рабочее расстояние. Оно колеблется от нескольких миллиметров для слабых увеличений до долей миллиметра для сильных. Поэтому работа с объективами сильных увеличений требует большой аккуратности.

Окуляр помещается в верхней части тубуса. Он состоит из двух линз, формирующих изображение как одна выпуклая собирающая линза. Окуляр дает увеличенное, мнимое и прямое изображение и не способствует повышению разрешающей способности микроскопа. Наиболее употребительными являются окуляры с увеличениями в 7, 10 и 15 раз.

Таким образом, посредством объектива и окуляра в микроскопе формируется общее изображение - мнимое, обратное и по отношению к объекту дважды увеличенное. Формирование изображения (ход лучей) в микроскопе показано на рисунке 28. Увеличение микроскопа слагается из увеличения объектива и увеличения окуляра и представляет собой произведение этих двух величин.

Рис. 28. Ход лучей: А - в объективе; Б - в окуляре; В - в микроскопе; Г - общий вид хода лучей в микроскопе; O - объект; O₁ - объектив; O₂ - окуляр; O¹ - прямое мнимое изображение, образуемое окуляром; F - фокусное расстояние объектива; F₁ - фокусное расстояние окуляра

Увеличение, даваемое объективом, определяет степень детализации изображения (благодаря разрешающей способности объектива). От увеличения окуляра зависит лишь величина изображения.

Осветительная система микроскопа не принимает участия в формировании изображения, но способствует его получению, содействуя наилучшему освещению препарата. Осветительный прибор располагается ниже столика микроскопа; он состоит из зеркала, диафрагмы и конденсора. Зеркало имеет плоскую поверхность и вогнутую.

Зеркало устанавливается наклонно к оси микроскопа; оно направляет от источника света пучок лучей через диафрагму, конденсор и препарат в объектив, окуляр микроскопа и глаз наблюдателя. Для улавливания лучей обычно употребляют плоское зеркало, так как оно не изменяет формы отраженного от него светового пучка.

Диафрагма служит для регулирования количества лучей, попадающих в объектив. Диафрагма вместе с расположенным под ней кольцом для матового стекла укреплена в общей с конденсором оправе, движущейся вверх и вниз.

Конденсор представляет собой оптическую систему из двух (иногда трех) линз. Он служит для освещения объекта широко расходящимся пучком лучей. Для получения правильного освещения конденсор устанавливают так, чтобы отверстие диафрагмы было отчетливо видно в плоскости препарата. Конденсор должен быть расположен близко к объективу.