光學(xué)顯微鏡(簡稱顯微鏡),顧名思義,是一種由一個或多個鏡頭組成的光學(xué)設(shè)備,通過光學(xué)放大顯像來顯示物體的微觀結(jié)構(gòu)。顯微鏡成像是一種光的藝術(shù)。在配合不同的燈源時,可以形成不同種類的圖像,演變成各種類型的顯微鏡。
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單目生物顯微鏡(發(fā)展初期1.0)
在顯微鏡發(fā)展初期,光學(xué)技術(shù)并不發(fā)達。當時制作的顯微鏡設(shè)計成單光路直筒,只能用一只眼鏡觀察,所以常被稱為單眼顯微鏡。單眼顯微鏡受到當時電子、機械、信息等技術(shù)的限制,一般具有以下特點:
?、龠x擇后視鏡反射太陽光提供照明;
?、诖旨殰式孤菪x用分體式手輪;
?、圯d物臺為單層結(jié)構(gòu),不能移動。
早期的圖像技術(shù)還沒有開始,這使得顯微鏡下的微觀世界只能立即觀察到。如果你想展示你看到的微觀世界,并與他人交流,你需要用筆和紙復(fù)制你看到的圖像。因此,生物繪畫成為當時生物學(xué)家的必備技能。生物繪畫要求觀察者左眼觀察,右眼幫助繪畫,難度大,繪畫結(jié)果精度低,容易受到人為主觀因素的影響而失真。
綜上所述,當時使用顯微鏡觀察被稱為一個非常復(fù)雜的科學(xué)實驗操作過程,操作人員需要訓(xùn)練才能熟練使用顯微鏡,并取得理想的效果。即便如此,顯微鏡的出現(xiàn)極大地擴大了人類的分析范圍,使得微生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等學(xué)科取得了前所未有的進步。
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眼睛生物顯微鏡(發(fā)展第二階段2.0)
由于使用單目生物顯微鏡時需要將一只眼睛對準目鏡,長時間觀察容易疲勞。燈泡的出現(xiàn)大大提高了顯微鏡的照明,尤其是光源亮度充足,亮度可以不斷提高,從而促使人們使用分光棱鏡將物鏡傳遞的光信號分成兩部分,方便用戶通過兩只眼睛觀察,大大減輕了眼睛的負擔,增強了使用的舒適性。因此,這種顯微鏡也被稱為雙眼生物顯微鏡。
除了雙眼觀察筒,雙眼生物顯微鏡還得益于當時光學(xué)、電子技術(shù)和機械技術(shù)的發(fā)展,大大改善了顯微鏡。
顯微鏡發(fā)展到這個階段,是光學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展階段,尤其是可控燈泡取代太陽光,使顯微鏡的使用不再受自然環(huán)境和位置的影響。此外,由于燈泡的多樣化和各種濾鏡的應(yīng)用,光學(xué)技術(shù)的發(fā)展促進了熒光顯微鏡、金相顯微鏡、偏光顯微鏡、倒置顯微鏡等各種類型的顯微鏡的出現(xiàn)。
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三目生物顯微鏡(發(fā)展第三階段3.0)
光學(xué)成像效果取得重大突破后,人們將顯微鏡改進的重點放在顯微圖像的獲取技術(shù)上。每個人都重新分光雙目光路信號,產(chǎn)生三目觀察筒,然后在三目觀察筒上安裝攝像器獲取顯微圖像。從那以后,顯微圖像逐漸成為每個人記錄原始信息的重要手段。與前面提到的顯微繪畫相比,這種獲取顯微圖像的方法更準確、更高效、更先進。
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數(shù)字顯微鏡以其實時同步和圖像處理的優(yōu)點得到了廣泛的應(yīng)用,顯微觀察不再局限于傳統(tǒng)的雙眼觀察筒。上一代顯微鏡沒有計算機及其軟件等輔助設(shè)備(連接支架、顯示屏等)是無法獲得顯微圖像的。),需要專業(yè)人員安裝調(diào)試,客戶攜帶非常不方便,占用實驗空間。
隨著時代的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步,在此基礎(chǔ)上,隨著液晶屏技術(shù)的成熟,超薄超清晰的液晶顯示器也集成在數(shù)字顯微鏡中。通過整體專業(yè)設(shè)計,開發(fā)了數(shù)字液晶顯微鏡(圖1-5),科學(xué)結(jié)合了光、機、電、軟件。數(shù)字液晶顯微鏡的出現(xiàn)大大減少了整個顯微觀察系統(tǒng)的體積,提高了設(shè)備的便攜性,方便了用戶的使用。
數(shù)字液晶顯微鏡兼顧了傳統(tǒng)的雙眼觀察筒和超清液晶顯示器版本。一方面,屏幕提供了方便的分析和交流環(huán)境;另一方面,通過雙眼觀察筒進一步驗證觀察結(jié)果,可以保證結(jié)果正確。
顯微鏡已經(jīng)發(fā)展到第四階段,更注重使用的創(chuàng)新、便捷性和便利性。此時,數(shù)字液晶顯微鏡具有生物顯微鏡和實體顯微鏡的功能,并增加了顯微測量功能,可以內(nèi)置高容量鋰電池(便于室外使用)和U盤中存儲數(shù)據(jù)的功能。
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未來的顯微鏡
顯微鏡是人們觀察微觀世界的重要工具,隨著人類科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)展??v觀光學(xué)顯微鏡的發(fā)展歷史,新技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展對于每一次進步和提升都是不可或缺的。同時,也有明確的落后技術(shù)被淘汰。例如,燈泡光源的出現(xiàn)促使后視鏡作為光源的顯微鏡被淘汰,圖像設(shè)備的出現(xiàn)促使顯微繪畫失去了存在的價值??梢灶A(yù)見,未來顯微鏡將繼續(xù)創(chuàng)新。一方面,在互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)爆炸式發(fā)展的時代,顯微鏡的使用和共享機制將逐漸完善。
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光學(xué)顯微鏡的結(jié)構(gòu)
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使用光學(xué)顯微鏡操作