Quali industrie utilizzano maggiormente i microscopi ottici?
Il microscopio ottico è uno strumento scientifico antico e giovane. Ha una storia di 300 anni dalla sua nascita. Il microscopio ottico è ampiamente utilizzato, come in biologia, chimica, fisica, astronomia, ecc. in alcuni lavori di ricerca scientifica Tutto senza microscopio.
Al momento, è quasi diventata l'approvazione dell'immagine della scienza e della tecnologia. Hai solo bisogno di vedere la sua figura che appare frequentemente nei resoconti dei media sulla scienza e la tecnologia per vedere che questa affermazione è vera.
In biologia, il laboratorio è inseparabile da questo tipo di attrezzatura sperimentale, che può aiutare gli studenti a studiare il mondo sconosciuto; per capire il mondo.
Gli ospedali sono i maggiori luoghi di applicazione per i microscopi, che vengono utilizzati principalmente per controllare informazioni come cambiamenti nei fluidi corporei del paziente, germi che invadono il corpo umano, cambiamenti nella struttura del tessuto cellulare, ecc., e fornire ai medici metodi di riferimento e verifica per formulare il trattamento piani. In microchirurgia, il microscopio è l'unico strumento per i medici; in agricoltura, allevamento, disinfestazione e altri lavori non possono fare a meno dell'ausilio del microscopio; nella produzione industriale, l'ispezione della lavorazione e la regolazione dell'assemblaggio di parti fini e la ricerca delle proprietà dei materiali sono tutte possibili con il microscopio. Un luogo per mostrare i propri talenti; gli investigatori criminali spesso si affidano ai microscopi per analizzare vari crimini microscopici, come mezzo importante per determinare il vero assassino; i dipartimenti per la protezione ambientale necessitano anche di microscopi per rilevare vari inquinanti solidi; ingegneri geologici e minerari e reperti culturali utilizzati dagli archeologi Gli indizi trovati dal microscopio possono giudicare i depositi minerali sepolti in profondità o dedurre la polverosa verità storica; anche la vita quotidiana delle persone non può fare a meno del microscopio, come l'industria della bellezza e dell'acconciatura, che può utilizzare il microscopio per rilevare la qualità della pelle e dei capelli. Può ottenere i migliori risultati. Si può vedere quanto strettamente il microscopio sia integrato con la produzione e la vita delle persone.
In base ai diversi scopi applicativi, i microscopi possono essere approssimativamente classificati in quattro categorie: microscopi biologici, microscopi metallografici, microscopi stereo e microscopi polarizzatori. Come suggerisce il nome, i microscopi biologici sono utilizzati principalmente in biomedicina e gli oggetti di osservazione sono per lo più micro corpi trasparenti o traslucidi; i microscopi metallografici sono utilizzati principalmente per osservare la superficie di oggetti opachi, come la struttura metallografica e i difetti superficiali dei materiali; Mentre l'oggetto è ingrandito e ripreso, anche l'orientamento dell'oggetto e l'immagine rispetto all'occhio umano sono coerenti e c'è un senso di profondità, che è in linea con le abitudini visive convenzionali delle persone; I microscopi polarizzatori utilizzano le caratteristiche di trasmissione o riflessione di diversi materiali per la luce polarizzata per distinguere diversi micro oggetti Componente. Inoltre, possono essere suddivisi anche alcuni tipi speciali, come un microscopio biologico invertito o un microscopio da coltura, che viene utilizzato principalmente per osservare la coltura attraverso il fondo del recipiente di coltura; un microscopio a fluorescenza utilizza determinate sostanze per assorbire luce specifica a lunghezza d'onda più corta Le caratteristiche dell'emissione di luce specifica a lunghezza d'onda più lunga per scoprire l'esistenza di queste sostanze e giudicarne il contenuto; il microscopio di confronto può formare immagini giustapposte o sovrapposte di due oggetti nello stesso campo visivo, in modo da confrontare le somiglianze e le differenze dei due oggetti.
I microscopi ottici tradizionali sono composti principalmente da sistemi ottici e dalle loro strutture meccaniche di supporto. I sistemi ottici includono obiettivi, oculari e lenti condensatori, tutti lenti d'ingrandimento complicate realizzate con vari vetri ottici. La lente dell'obiettivo ingrandisce l'immagine del campione e il suo ingrandimento M oggetto è determinato dalla seguente formula: M oggetto=Δ∕f' oggetto , dove f' oggetto è la lunghezza focale della lente dell'obiettivo e Δ può essere inteso come la distanza tra la lente dell'obiettivo e l'oculare. L'oculare ingrandisce nuovamente l'immagine formata dalla lente dell'obiettivo e forma un'immagine virtuale a 250 mm davanti all'occhio umano per l'osservazione. Questa è la posizione di osservazione più comoda per la maggior parte delle persone. L'ingrandimento dell'oculare M eye=250/f' eye, f' eye è la lunghezza focale dell'oculare. L'ingrandimento totale del microscopio è il prodotto della lente dell'obiettivo e dell'oculare, cioè M=M oggetto*M occhio=Δ*250/f' occhio *f; oggetto. Si può vedere che la riduzione della lunghezza focale della lente dell'obiettivo e dell'oculare aumenterà l'ingrandimento totale, che è la chiave per vedere batteri e altri microrganismi con un microscopio, ed è anche la differenza tra questo e le normali lenti d'ingrandimento.
Quindi, è concepibile ridurre la maglia f' oggetto f' senza limiti, in modo da aumentare l'ingrandimento, in modo da poter vedere oggetti più sottili? La risposta è no! Questo perché la luce utilizzata per l'imaging è essenzialmente una sorta di onda elettromagnetica, quindi durante il processo di propagazione si verificheranno inevitabilmente fenomeni di diffrazione e interferenza, proprio come le increspature sulla superficie dell'acqua che si possono vedere nella vita quotidiana possono andare in giro quando si incontrano ostacoli e due colonne di onde d'acqua possono rafforzarsi a vicenda quando si incontrano o indebolire lo stesso. Quando l'onda luminosa emessa da un oggetto luminoso a forma di punto entra nella lente dell'obiettivo, il telaio della lente dell'obiettivo ostacola la propagazione della luce, causando diffrazione e interferenza. C'è una serie di anelli luminosi con intensità debole e gradualmente indebolendosi. Chiamiamo il punto luminoso centrale come il disco di Airy. Quando due punti luminosi sono vicini a una certa distanza, i due punti luminosi si sovrappongono fino a quando non possono essere confermati come due punti luminosi. Rayleigh ha proposto uno standard di giudizio, pensando che quando la distanza tra i centri dei due punti luminosi è uguale al raggio del disco di Airy, i due punti luminosi possono essere distinti. Dopo il calcolo, la distanza tra i due punti che emettono luce in questo momento è e=0.61 入/n.sinA=0.61 I/NA, dove I è la lunghezza d'onda della luce, la lunghezza d'onda di luce che può essere ricevuta dall'occhio umano è di circa 0.4-0.7um, e n è l'indice di rifrazione del mezzo in cui si trova il punto di emissione della luce, come nell'aria, n ≈1, in acqua , n≈1.33, e A è la metà dell'angolo di apertura del punto di emissione della luce rispetto al telaio della lente dell'obiettivo, e NA è chiamata l'apertura numerica della lente dell'obiettivo. Si può vedere dalla formula precedente che la distanza tra due punti che possono essere distinti dalla lente dell'obiettivo è limitata dalla lunghezza d'onda della luce e dall'apertura numerica. Poiché la lunghezza d'onda della visione più acuta dell'occhio umano è di circa 0.5um e l'angolo A non può superare i 90 gradi, sinA è sempre minore di 1. L'indice di rifrazione massimo del disponibile mezzo di trasmissione della luce è circa 1,5, quindi il valore e è sempre maggiore di 0.2um, che è la distanza limite minima che il microscopio ottico può distinguere. Ingrandisci l'immagine attraverso un microscopio, se vuoi ingrandire la distanza del punto dell'oggetto e che può essere risolta dalla lente dell'obiettivo con un certo valore NA sufficiente per essere risolta dall'occhio umano, hai bisogno di Me maggiore o uguale a {{26 }}.15mm, dove {{30}}.15mm è il valore sperimentale dell'occhio umano La distanza minima tra due micro-oggetti che possono essere distinti a 250mm davanti agli occhi, quindi M Maggiore di o uguale a (0.15∕0.61 in) NA≈500N.A, per rendere l'osservazione non troppo laboriosa, basta raddoppiare la M, cioè 500N. A Minore o uguale a M Minore o uguale a 1000N.A è un ragionevole intervallo di selezione dell'ingrandimento totale del microscopio. Non importa quanto sia grande l'ingrandimento totale, non ha senso, perché l'apertura numerica della lente dell'obiettivo ha limitato la distanza minima risolvibile ed è impossibile distinguere di più aumentando l'ingrandimento. I piccoli oggetti sono dettagliati.
Il contrasto delle immagini è un altro problema chiave dei microscopi ottici. Il cosiddetto contrasto si riferisce al contrasto in bianco e nero o alla differenza di colore tra parti adiacenti sulla superficie dell'immagine. È difficile per l'occhio umano giudicare la differenza di luminosità al di sotto di 0.02. è leggermente più sensibile. Per alcuni oggetti di osservazione al microscopio, come i campioni biologici, la differenza di luminosità tra i dettagli è molto piccola e gli errori di progettazione e fabbricazione del sistema ottico del microscopio riducono ulteriormente il contrasto dell'immagine e ne rendono difficile la distinzione. In questo momento, i dettagli dell'oggetto non possono essere visti chiaramente, non perché l'ingrandimento totale sia troppo basso, né l'apertura numerica dell'obiettivo sia troppo piccola, ma perché il contrasto del piano dell'immagine è troppo basso.
Nel corso degli anni, le persone hanno lavorato duramente per migliorare la risoluzione e il contrasto delle immagini del microscopio. Con il continuo progresso della tecnologia e degli strumenti informatici, anche la teoria e i metodi della progettazione ottica vengono continuamente migliorati. Insieme al miglioramento delle prestazioni delle materie prime, del processo e Il continuo miglioramento dei metodi di rilevamento e l'innovazione dei metodi di osservazione hanno reso la qualità dell'immagine del microscopio ottico vicina alla perfezione del limite di diffrazione. Le persone useranno la colorazione dei campioni, il campo oscuro, il contrasto di fase, la fluorescenza, l'interferenza, la polarizzazione e altre tecniche di osservazione per rendere il microscopio ottico Può adattarsi alla ricerca di tutti i tipi di campioni. Sebbene negli ultimi anni siano usciti successivamente microscopi elettronici, microscopi a ultrasuoni e altri strumenti di imaging ad ingrandimento, e abbiano prestazioni superiori per alcuni aspetti, non sono ancora disponibili in termini di economicità, praticità, intuizione e particolarmente adatti per la ricerca sugli organismi viventi. Rivale del microscopio ottico, che mantiene ancora saldamente la sua posizione. D'altra parte, combinato con laser, computer, nuova tecnologia dei materiali e tecnologia dell'informazione, l'antico microscopio ottico sta ringiovanendo e mostrando una vigorosa vitalità. Microscopio digitale, microscopio a scansione confocale laser, microscopio a scansione a campo vicino, microscopio a due fotoni e Ci sono varie nuove funzioni o strumenti che possono adattarsi a varie nuove condizioni ambientali che emergono in un flusso infinito, che amplia ulteriormente il campo di applicazione dei microscopi ottici. Quanto sono emozionanti le immagini microscopiche delle formazioni rocciose caricate dai rover su Marte! Possiamo pienamente credere che il microscopio ottico beneficerà l'umanità con un atteggiamento aggiornato.
