旗开得胜光学显微镜原理
洋葱皮细胞（200倍）
六世纪末发明以来，光学显微镜加深了我们对基础生物学、生
断和材料科学的认识。

光学显微镜最多可将物体放大1000
细节。

如今，这项技术已远远超出罗伯特·虎克和列文虎克（
nhoek）所发明的第一台显微镜的水平。

人类研发的特殊技
出活细胞的结构和生化机能。

显微镜甚至已进入数字时代，
D）和数码相机来捕捉图像。

然而，这些高级显微镜的基本
生平第一节生物课上用过的学生显微镜非常相似。

微镜的工作原理与折射望远镜极为相似，仅有一些细微的差
我们简单地了解一下望远镜的工作原理。

要从昏暗、遥远的物体上采集大量光线，因此需要巨大的物
些光线并使物体看起来更加明亮。

物镜很大，因而物体的图
外的焦点位置，这就是为何望远镜比显微镜长得多的原因。

镜随后放大图像，使物体就像在您眼前一样。

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旗开得胜
普通学生光学显微镜的示意图，显示各个部件和光路
与望远镜相反，显微镜必须从距离很近、范围极小、厚度极薄且明亮清晰的样
本上采集光线。

因此显微镜不需要巨大的物镜。

相反，显微镜的物镜很小，而且呈
球形，这就意味着显微镜两侧的焦距都要短得多。

物镜将物体的图像对焦在显微镜
镜筒内的不远处。

随后图像由第二个透镜放大，这个透镜称为接目镜或目镜，使物
体如同在您眼前一般。

望远镜和显微镜之间另一个主要区别在于，显微镜带有光源和聚光器。

聚光器
是一种透镜系统，用于将光源的光线聚焦到样本上的一个微小而明亮的点，即物镜
检查的同一区域。

显微镜与望远镜之间还有一个不同之处：后者配有固定物镜和可换目镜，而前
者配有可换物镜和固定目镜。

通过更换物镜（从相对扁平、低放大倍数的物镜到较
圆、高放大倍数的物镜），显微镜可以观察越来越微小的区域——采光不是显微镜
物镜的主要任务，但却是望远镜的。

本文后半部分将详细讨论显微镜的组成部件。

制作简易显微镜您可以用放大镜和纸片制作简易显微镜：
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旗开得胜准备两片放大镜和一张印有图像的纸。

将一片放大镜固定在纸张上方不远处。

印刷图像看起来变大了一点。

将另一个放大镜放在您的眼睛和第一个放大镜之间。

上下移动第二个放大镜，直到印刷图像清晰为止。

您会发现印刷图像要比在第
一个放大镜中看到的图像更大。

此外，您还可以制作一个类似针孔相机的简易针孔
显微镜。

使用显微镜观察样本时，您所看到的图像质量将在以下几方面进行评估：
亮度——图像有多明亮？亮度与照明系统相关，因而可以通过改变灯的电压
（可变电阻器）以及调节聚光器和光圈/针孔孔径进行更改。

此外，亮度还与物镜的
数值孔径有关（数值孔径越大，图像越明亮）。

花粉粒在高亮度（左图）和低亮度（右图）情况下的显微镜图像
焦点——决定图像是模糊还是清晰？焦点与焦距有关，且可以通过聚焦旋钮控
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制。

样本载波片上的盖片厚度也会影响图像对焦——盖片对物镜而言可能太厚。

正
确的盖片厚度应标注在物镜的侧面。

花粉粒对焦（左图）和失焦（右图）时的显微镜图像
分辨率——图像中的两个像素达到多近的间距时，会分辨不清？分辨率与物镜
的数值孔径（数值孔径越大，分辨率越高）以及通过透镜的光线波长（波长越短，
分辨率越好）有关。

花粉粒的高分辨率（左图）和低分辨率（右图）显微镜图像
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baby2#
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论坛元老
发表于2009-1-16 08:59 |
只看该作者
对比度——样本周围区域的光照差别怎样？对比度与照明系统相关，可以通过改变光线强度以及光圈/针孔孔径对其进行调节。

除此之外，对样本进行化学着色也可以增强对比度。

花粉粒在高对比度（左）和低对比度（右）情况下的显微镜图像
样本制备利用透射光观察样本时，光线必须穿过样本才能形成图像。

样本越厚，穿过的光线越少。

穿过的光线越少，图像就越暗。

因此，样本必须很薄（0.1到0.5毫米）。

很多活标本必须在观察前切成薄片。

岩石或半导体样本因太厚而无法切割，也无法用透射光观察，因此只能通过其表面反射的光线观察。

用显微镜观察样本的一个主要问题就是，物
体的图像没有太大的对比度，生物样
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