Einführung in allgemeine optische Mikroskope
Das Mikroskop ist das wichtigste Werkzeug zur Beobachtung von Zellen. Je nach Lichtquelle können sie in zwei Kategorien unterteilt werden: optische Mikroskope und Elektronenmikroskope. Erstere verwenden sichtbares Licht (UV-Mikroskope verwenden ultraviolettes Licht) als Lichtquelle, während letztere Elektronenstrahlen als Lichtquelle verwenden. Gewöhnliche optische Mikroskope und konfokale Lasermikroskope sind beide optische Mikroskope.
Gewöhnliche biologische Mikroskope bestehen aus drei Teilen, nämlich: 1. Beleuchtungssystem, einschließlich Lichtquelle und Kondensator; 2. optisches Vergrößerungssystem, bestehend aus Objektivlinse und Okular, das den Hauptkörper des Mikroskops bildet. Um sphärische Aberration und chromatische Aberration zu eliminieren, bestehen sowohl Okular als auch Objektivlinse aus einer komplexen Linsengruppe; 3. mechanisches Gerät, das zum Fixieren von Materialien und zur Erleichterung der Beobachtung verwendet wird.
Ob ein Mikroskopbild klar ist, hängt nicht nur von der Vergrößerung, sondern auch von der Auflösung des Mikroskops ab. Die Auflösung bezieht sich auf die Fähigkeit des Mikroskops (oder des menschlichen Auges in 25 cm Entfernung vom Ziel), den kleinsten Abstand zwischen Objekten zu erkennen. Die Größe der Auflösung bestimmt. Basierend auf der Wellenlänge des Lichts, dem Linsenöffnungsverhältnis und dem Brechungsindex des Mediums wird die Formel wie folgt ausgedrückt:
R=0.61λ/NANA =ｎsin /2
In der Formel: n=Brechungsindex des Mediums; =Spiegelöffnungswinkel (der Öffnungswinkel der Probe zur Objektivlinsenöffnung), NA=numerische Apertur. Der Spiegelwinkel ist immer kleiner als 180 Grad, daher muss der Maximalwert von sina/2 kleiner als 1 sein.
Der Brechungsindex von Glas, das zur Herstellung optischer Linsen verwendet wird, beträgt 1,65 bis 1,78. Je näher der Brechungsindex des verwendeten Mediums an dem von Glas liegt, desto besser. Bei trockenen Objektivlinsen ist das Medium Luft und das Linsenöffnungsverhältnis beträgt im Allgemeinen 0.05 bis 0,95; bei Öllinsen wird Zedernöl als Medium verwendet und das Linsenöffnungsverhältnis kann nahe bei 1,5 liegen.
Die Wellenlänge von normalem Licht beträgt 400~700 nm, sodass der Auflösungswert des Mikroskops nicht unter 0,2 μm liegt. Die Auflösung des menschlichen Auges beträgt 0,2 mm, sodass die maximale Vergrößerung des allgemeinen Mikroskopdesigns normalerweise 1000-fach beträgt.
