Световая микроскопия реферат

Конспект Методы клеточной биологии. Микроскопия

Световая микроскопия реферат

Световой микроскоп – прибор для рассмотрения объектов.  Он представляет собой оптическую систему, состоящую из следующих элементов:

  • Конденсатор
  • Объектив
  • Окуляр

Принцип работы светового микроскопа

Пучок света от источника освещения собирается в конденсаторе и направляется на объект. Прошедшие сквозь объект лучи света попадают в систему линз объектива. Таким образом строится первичное изображение, которое увеличивается линзами окуляра.

Объектив является главным элементом оптической системы микроскопа, который определяет возможности прибора.

В современных микроскопах используются сменные объективы, позволяющие изучать клетки при разной степени увеличения.
Важнейшая характеристика микроскопа – разрешающая способность.

Разрешающая способность объектива –это минимальное расстояние между двумя точками, которые видны раздельно; вычисляется по формуле:

λ – длина волны света, используемого для освещения объекта, n – коэффициент преломления среды, α – угол между оптической осью объектива и наиболее отклоняющимся лучом, попадающим в объектив.

Из формулы следует:

  • чем меньше длина волны, тем выше разрешение (тем меньшего размера объект можно увидеть)
  • чем выше нумерическая апертура объектива (n⋅sin α), тем выше разрешение

При использовании источников освещения в видимой области спектра (400-700 нм), максимальное разрешение микроскопа не превышает 200-350 нм (0,2-0,35 мкм).

При использовании источников освещения ультрафиолетовой области спектра (260-280 нм), максимальное разрешение микроскопа не превышает 130-140 нм (0,13-0,14 мкм), что является пределом теоретического разрешения светового микроскопа, которое определяется волновой природой света.

Таким образом, световой микроскоп увеличивает разрешающую способность глаза в 1000 раз (разрешающая способность невооруженного глаза приблизительно 0,1 мм).

Метод «темного поля» (ультрамикроскопия)

Метод ультрамикроскопии позволяет увидеть объекты величиной менее 0,2 мкм. Метод основан на эффекте Тиндаля: при боковом освещении в клетке светятся мельчайшие частицы, от которых отраженный свет попадает в объектив микроскопа. Ультрамикроскопия успешно используется для изучения живых клеток.

Метод фазово-контрастной микроскопии

Большинство компонентов клетки мало отличаются по коэффициентам преломления и поглощения от среды (вода, тканевый раствор) и друг от друга, поэтому они мало контрастны и плохо различимы при рассмотрении клетки в проходящем свете. Для исследования клеточных структур меняют освещенность, жертвуя четкостью изображения, а также используют специальные приборы и методы.

Среди этих методов – фазово-контрастная микроскопия. Метод основан на различии (хоть и небольшом) в плотности и светопреломлении клеточных компонентов. Свет, проходя сквозь них, изменяет фазу, что неуловимо человеческим глазом, так как глаз чувствителен только к изменению интенсивности.

Изменение фазы преобразовывается в изменение интенсивности (яркости), зависящей от амплитуды волны. В объектив фазово-контрастного микроскопа встроена специальная пластинка, проходя через которую луч света испытывает дополнительный сдвиг фазы колебаний.

При построении изображения происходит взаимодействие лучей, находящихся в одной фазе либо в противофазе, но обладающих разной амплитудой. Таким образом, создается светло-темное контрастное изображение объекта.

Интерференционная микроскопия

В интерференционном микроскопе пучок параллельных световых лучей от источника разделяется на два потока: один проходит через объект и меняет фазу колебания, другой идет мимо объекта. В объективе два потока соединяются и интерферируют между собой. В результате интерференции образуется изображение, на котором компоненты клетки в зависимости от плотности имеют разную контрастность.

Поляризационная микроскопия

Поляризационный микроскоп позволяет исследовать объекты, обладающие изотропией – упорядоченной ориентацией субмикроскопических частиц (миофибриллы, волокна веретена деления).

В оптическую систему такого микроскопа входят поляризатор и анализатор, представляющие собой призмы, которые пропускают световые волны с определенной плоскостью поляризации.

Помещенный между призмами объект, который обладает двойным лучепреломлением, будет виден как светящийся на темном поле.

Электронная микроскопия

Электронная микроскопия – это метод изучения структур, которые находятся вне пределов видимости светового микроскопа (размеры объектов меньше 1 мк).

В отличие от свтеового микроскопа, в электронном вместо светового луча используется поток электроннов, а вместо линз – магниты (магнитные линзы).

Различные участки объекта по-разному задерживают электроны, и на экране электронного микроскопа образуется черно-белое изображение объекта, увеличенное в сотни тысяч раз.

Источник: http://studentoriy.ru/konspekt-metody-kletochnoj-biologii/

Микроскопия

Световая микроскопия реферат

    Введение
  • 1 История
  • 2 Разрешающая способность
  • 3 Виды микроскопии
  • 4 Оптическая микроскопия
  • 5 Электронная микроскопия
  • 6 Рентгеновская микроскопия
    • 6.

      1 Проекционные рентгеновские микроскопы

  • 7 Лазерная рентгеновская микроскопия
  • 8 Сканирующая зондовая микроскопия
  • 9 Организации
  • Примечания
    Литература

Микроскопия (МКС) (лат.

 μΙκροσ — мелкий, маленький и σκοποσ — вижу) — изучение объектов с использованием микроскопа.

Подразделяется на несколько видов: оптическая микроскопия, электронная микроскопия, многофотонная микроскопия, рентгеновская микроскопия или рентгеновская лазерная микроскопия, отличающиеся использованием электромагнитных лучей с возможностью рассмотрения и получения изображений микроэлементов вещества в зависимости от разрешающей способности приборов (микроскопов).

1. История

До создания рентгеновских микроскопов работали с оптическими приборами, использующими лучи видимого света, так как и глаз работает в оптическом диапазоне длин волн. Соответственно, оптические микроскопы не могли иметь разрешения менее полупериода волны опорного излучения (для видимого диапазона длина волн 0,4—0,7 мкм, или 400—700 нм) c возможным максимальным увеличением в 2000 раз.[1]

Идея просвечивающего электронного микроскопа состояла в замене опорного электромагнитного излучения на электронный пучок.

Известно, что для увеличения разрешения микроскопов, использующих электромагнитное излучение, необходимо уменьшение длины волны электромагнитного излучения до ультрафиолетового диапазон вплоть до рентгеновского (длина волны сопоставима с межатомными расстояниями в веществе) и основная трудность состоит в фокусировке ультрафиолетовых и, тем более, рентгеновских лучей. Последние вообще не поддаются фокусировке.

Особенность взаимодействия рентгеновских лучей с веществом отличает рентгеновские оптические системы от оптических систем для световых и электронных лучей. (Малое отклонение показателя преломления рентгеновских лучей от единицы (меньше чем на 10−4) практически не позволяет использовать для их фокусировки линзы и призмы.

Электрические и магнитные линзы для этой цели также неприменимы, так как рентгеновские лучи инертны к электрическому и магнитному полям. Поэтому в микроскопии рентгеновской для фокусировки рентгеновских лучей используют явление их полного внешнего отражения изогнутыми зеркальными плоскостями или отражение от кристаллографических изогнутых плоскостей)[2].

На этом принципе построены отражательные рентгеновские микроскопы.

2. Разрешающая способность

Получение изображений микрочастиц осуществляется путём использования соответствующих оптических систем — микроскопов.

Степень проникновения в микромир, его изучения зависит от возможности рассмотреть величину микроэлемента, от разрешающей способности прибора.

Если уже достигнут предел величины объекта, выше которого его границы сливаются из-за дифракции лучей, и на изображении границы нельзя различить, дальнейшее увеличение изображения исследуемой частицы теряет смысл.

В оптической микроскопии в настоящее время сделан прорыв, в результате которого преодолен фундаментальный рэлеевский критерий, заключающийся в том, что минимальный размер различимого объекта несколько меньше длины волны используемого света и принципиально ограничен дифракцией излучения. Это был предел возможному в оптической микроскопии. До недавнего времени нельзя было преодолеть баръер, позволяющий различать структуры с расстоянием между элементами до 0,20 мкм.

Тем не мене выдающаяся последняя разработка оптической системы наноскопа с оптическим разрешением 10 нм расширило диапазон оптической микроскопии — наноскопии до десятков нанометров, что по сравнению с 0,20 мкм в 20 раз сократило расстояние между различаемыми элементами. (Например, размер белковых молекул, из которых состоит наш организм, колеблется от 3 до 10 нм).[3]

3. Виды микроскопии

  • Оптическая микроскопия
    • Ближнепольная оптическая микроскопия
  • Рентгеновская микроскопия
    • Лазерная рентгеновская микроскопия
  • Электронная микроскопия
  • Сканирующая зондовая микроскопия
    • Сканирующая туннельная микроскопия
    • Атомно-силовая микроскопия
    • Ближнепольная оптическая микроскопия
    • Магнитно-силовая микроскопия
    • Электро-силовая микроскопия

4. Оптическая микроскопия

Бинокулярный стереомикроскоп

Человеческий глаз представляет собой естественную оптическую систему, характеризующуюся определённым разрешением, т. е. наименьшим расстоянием между элементами наблюдаемого объекта (воспринимаемыми как точки или линии), при котором они ещё могут быть отличены один от другого. Для нормального глаза при удалении от объекта на т. н.

расстояние наилучшего видения (D = 250 мм), среднестатистическое нормальное разрешения составляет 0,176 мм. Размеры микроорганизмов, большинства растительных и животных клеток, мелких кристаллов, деталей микроструктуры металлов и сплавов и т. п. значительно меньше этой величины.

Для наблюдения и изучения подобных объектов и предназначены оптичские микроскопы различных типов.

Немецкие ученые Штефан Хелль (англ. Stefan Hell) и Мариано Босси (англ. Mariano Bossi) из Института биофизической химии в 2006 году разработали наноскоп, позволяющий наблюдать объекты размером около 15 нм.[4]

5. Электронная микроскопия

Электронный микроскоп

В электронной микроскопии для построения изображения вместо световых лучей используется пучок электронов. Это позволяет увеличить разрешающую способность электронного микроскопа по сравнению со световым в несколько тысяч раз.

Первый работоспособный прототип электронного микроскопа был построен в 1932 году Э. Руска и М. Кнолль; в 1986 году за эту разработку Руски, вместе с другими разработчиками электронных микроскопов, была присуждена Нобелевская премия по физике. Серийное производство электронных микроскопов было начато в конце 30-х годов.

6. Рентгеновская микроскопия

Разрешающая способность методов рентгеновской микроскопии практически достигает 100 нм, что в 2 раза выше, чем у оптических микроскопов (200 нм).

Теоретически рентгеновская микроскопия позволяет достичь на 2 порядка лучшего разрешения, чем оптическая (поскольку длина волны рентгеновского излучения меньше на 2 порядка).

Однако современный оптический микроскоп — наноскоп имеет разрешение до 3-10 нм.

8. Сканирующая зондовая микроскопия

Сканирующий зондовый микроскоп — микроскоп для получения изображения поверхности и её локальных характеристик. Процесс построения изображения основан на сканировании поверхности зондом. В общем случае позволяет получить трехмерное изображение поверхности (топографию) с высоким разрешением.

9. Организации

  • Royal Microscopical Society (RMS)
  • Microscopy Society of America (MSA)
  • European Microscopy Society (EMS)

Примечания

  1. Материаловедение. Материалы предоставляются в полном объеме бесплатно. Выдержки из данной области на тему: Оптического микроскопа – materiology.info/ref/opti2eskogo_mikroskopa.html
  2. Рентгеновская микроскопия – cultinfo.ru/fulltext/1/001/008/096/514.

    htm — статья из Большой советской энциклопедии (3-е издание)

  3. Создан оптический микроскоп с разрешением десять нанометров – www.lenta.ru/news/2007/08/13/nanoscope/. Lenta.ru (13 августа 2007).
  4. Multicolor far-field fluorescence nanoscopy throug… [Nano Lett. 2008] — PubMed result – www.ncbi.nlm.nih.

    gov/pubmed/18642961?itool=EntrezSystem2.PEntrez.Pubmed.Pubmed_ResultsPanel.Pubmed_RVDocSum&ordinalpos=1

Литература

  • А. М. Василевский, М. А. Кропоткин, В. В. Тихонов. Оптическая электроника. Ленинград,Энергоатомиздат.1990.г. глава 3.

скачать
Данный реферат составлен на основе статьи из русской Википедии. Синхронизация выполнена 10.07.

11 09:48:40
Похожие рефераты: Иммерсия (микроскопия), Электронная микроскопия, Рентгеновская микроскопия, Оптическая микроскопия, Магнитно-силовая микроскопия, Атомно-силовая микроскопия, Лазерная рентгеновская микроскопия, Рентгеновская лазерная микроскопия, Ближнепольная оптическая микроскопия.

Категории: Рентгеновская оптика, Оптические системы, Лабораторная техника, Методы исследования, Методы биологических исследований, Микроскопия.

Текст доступен по лицензии Creative Commons Attribution-ShareA.

Источник: https://wreferat.baza-referat.ru/%D0%9C%D0%B8%D0%BA%D1%80%D0%BE%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%BF%D0%B8%D1%8F

Доктор-про
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: