光學(xué)顯微鏡原理

光學(xué)顯微鏡的原理很簡(jiǎn)單：將光線(xiàn)照射到要觀察的物體上，并使用物鏡放大穿過(guò)物體的透射或反射光。

觀察者看到的虛像是物體的光（像）被物鏡放大，光（像）又被目鏡進(jìn)一步放大。光學(xué)顯微鏡的放大倍數(shù)是由物鏡和物鏡決定的。它表示為乘以放大倍數(shù)。放大倍率越高，您就越能放大和觀察較小的物體。

根據(jù)照明方式的不同，顯微鏡大致可分為“透射型"和“反射型"兩種。透射型用于透射光的物體，例如細(xì)胞和細(xì)菌等生物樣品，而反射型用于不透射光的物體，例如金屬和半導(dǎo)體。它們還根據(jù)觀察樣品的方向進(jìn)行分類(lèi)，有兩種類(lèi)型：正置型（物鏡放置在樣品上方）和倒置型（物鏡放置在樣品下方）。特別是，倒置型用于在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)的樣品，因?yàn)樾枰獜南旅嬗^察它們。下圖顯示了流行的正置透射型顯微鏡的示意圖。

光學(xué)顯微鏡的光學(xué)放大倍數(shù)由物鏡和目鏡的放大倍數(shù)決定。此外，當(dāng)使用光學(xué)顯微鏡觀察時(shí)，不僅放大倍數(shù)重要，分辨率和對(duì)比度也是重要因素。

分辨率是指能夠?qū)蓚€(gè)不同的點(diǎn)識(shí)別為兩個(gè)點(diǎn)的最小距離（δ），是能夠識(shí)別多少細(xì)節(jié)的指標(biāo)。在顯微鏡的情況下，分辨率由物鏡的數(shù)值孔徑（NA）和光的波長(zhǎng)（λ）決定，并由以下公式表示。

δ = kλ/NA（k 為常數(shù)）

此外，數(shù)值孔徑 NA 計(jì)算為 n x sin θ，其中 n 是物鏡和介質(zhì)之間的折射率，θ 是進(jìn)入物鏡的光線(xiàn)相對(duì)于光軸的最大角度。

接下來(lái)，我們來(lái)談?wù)剬?duì)比。

生物樣品通常是透明的，因此即使您按原樣觀察樣品，它也可能透明到您可能無(wú)法識(shí)別其結(jié)構(gòu)。在這種情況下，需要通過(guò)用染料對(duì)樣品進(jìn)行染色或縮小光線(xiàn)來(lái)調(diào)整觀察條件。顏色和光線(xiàn)調(diào)整可增加圖像的對(duì)比度，以便更容易觀察物體。

近年來(lái)，除了染色和光圈調(diào)整之外，還建立了利用光散射、衍射和熒光的觀察方法，例如相差和微分干涉。還有專(zhuān)門(mén)用于這些觀察方法的光學(xué)顯微鏡，在光學(xué)顯微鏡中它們被稱(chēng)為相差顯微鏡和微分干涉顯微鏡。對(duì)細(xì)胞進(jìn)行染色時(shí)，細(xì)胞會(huì)死亡，但如果使用相差顯微鏡或微分干涉顯微鏡，就可以觀察到活細(xì)胞。