在生物教學(xué)中，通過矩形生物模擬實(shí)驗(yàn)室中的各種虛擬模擬資源，構(gòu)建生物學(xué)科整合課程，以虛擬補(bǔ)充現(xiàn)實(shí)。日常教學(xué)中令人痛苦的微觀結(jié)構(gòu)和機(jī)制形象清晰，觸手可及。顯微鏡是生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要關(guān)鍵知識，也是引導(dǎo)學(xué)生打開微觀世界大門的重要工具。讓我們通過初中生物VR/3D虛擬模擬實(shí)驗(yàn)室快速學(xué)習(xí)!

　　顧名思義，光學(xué)顯微鏡(以下簡稱顯微鏡)是一種通過光學(xué)放大圖像來顯示物體微觀結(jié)構(gòu)的光學(xué)設(shè)備。它由一個(gè)或多個(gè)鏡頭組成。顯微鏡成像是一種光藝術(shù)。當(dāng)與各種燈源相匹配時(shí)，可以形成不同類型的圖像，進(jìn)化形成各種類型的顯微鏡。

　　01

　　單目生物顯微鏡

　　(光學(xué)顯微鏡發(fā)展初期1.0)

　　光學(xué)顯微鏡-單目生物顯微鏡

　　在顯微鏡發(fā)展的早期階段，光學(xué)技術(shù)并不發(fā)達(dá)。當(dāng)時(shí)制作的顯微鏡是單光路直筒設(shè)計(jì)，只能用一個(gè)目鏡觀察，所以常被稱為單目顯微鏡。

　　單目生物顯微鏡-單光路直筒設(shè)計(jì)

　　單目生物顯微鏡-成像原理

　　受當(dāng)時(shí)電子、機(jī)械、信息等技術(shù)的限制，單目顯微鏡一般具有以下特點(diǎn);①選擇后視鏡反射陽光提供照明;②粗細(xì)焦螺旋選用分體式手輪;③載物臺是單層結(jié)構(gòu)，不能移動。

　　光學(xué)顯微鏡的結(jié)構(gòu)特征

　　早期的圖像技術(shù)還沒有開始，促使顯微鏡下的微觀世界只能立即觀察，如果你想展示看到的微觀世界，與他人溝通，你需要通過筆、紙看到圖像，以模仿的方式，所以生物繪畫已經(jīng)成為當(dāng)時(shí)生物學(xué)工作者的必要技能。生物繪畫要求觀察者觀察左眼，右眼協(xié)助繪畫，難度高，繪畫結(jié)果精度低，容易受到人為主觀因素的影響而扭曲。

　　使用顯微鏡立即觀察生命現(xiàn)象-植物細(xì)胞葉綠體的流動

　　使用顯微鏡立即觀察生命現(xiàn)象——魚尾鰭血流

　　綜上所述，當(dāng)時(shí)使用顯微鏡觀察被稱為一個(gè)非常復(fù)雜的科學(xué)實(shí)驗(yàn)操作過程。操作人員需要訓(xùn)練熟練使用顯微鏡，并取得理想的效果。即便如此，顯微鏡的出現(xiàn)大大擴(kuò)大了人類的分析范圍，也使微生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等學(xué)科取得了前所未有的進(jìn)步。

　　使用顯微鏡促進(jìn)了生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的發(fā)展

　　02

　　雙眼生物顯微鏡

　　(顯微鏡發(fā)展第二階段2.0)

　　由于使用單目生物顯微鏡時(shí)需要將一只眼睛對準(zhǔn)眼鏡，長期觀察容易疲勞。電燈的出現(xiàn)大大改善了顯微鏡的照明，特別是光源的亮度充足，亮度可以不斷提高，從而促進(jìn)人們使用分光棱鏡將物鏡傳輸?shù)墓庑盘柗譃閮刹糠?，方便用戶通過兩只眼睛觀察，大大減輕了眼睛的負(fù)擔(dān)，提高了使用的舒適性。因此，這種顯微鏡也被稱為雙眼生物顯微鏡。

　　雙眼顯微鏡

　　除了雙眼觀察簡單外，雙眼生物顯微鏡還得益于當(dāng)時(shí)光學(xué)、電子技術(shù)和機(jī)械技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了顯微鏡的整體改進(jìn)。

　　顯微鏡的發(fā)展是光學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展階段，特別是可控的電燈取代了太陽，使顯微鏡的使用不再受到自然環(huán)境和位置的影響。此外，由于電燈的多樣化和各種過濾器的應(yīng)用，光學(xué)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)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。

　　03

　　三目生物顯微鏡

　　(3.0顯微鏡發(fā)展的第三階段)

　　在光學(xué)成像效果取得重大突破后，人們將顯微鏡改進(jìn)的重點(diǎn)放在獲取顯微圖像的技術(shù)上。每個(gè)人都將雙目光路信號再次分光，生成三目觀察筒，然后將拍攝收集器安裝在三目觀察筒上，以獲取顯微圖像。從那時(shí)起，顯微圖像逐漸成為記錄原始信息的重要手段。與上述顯微繪畫相比，這種獲取顯微圖像的方式更準(zhǔn)確、更高效、更先進(jìn)。

　　04

　　數(shù)字液晶顯微鏡

　　(4.0顯微鏡發(fā)展的第四階段)

　　數(shù)碼顯微鏡具有實(shí)時(shí)同步和圖像處理的優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用，顯微觀察不再局限于傳統(tǒng)的雙眼觀察缸。上一代顯微鏡與計(jì)算機(jī)及其軟件等輔助設(shè)備(連接支架、顯示屏等)不可分割，需要專業(yè)人員安裝調(diào)試，客戶處理非常不方便，占用實(shí)驗(yàn)空間。

　　隨著時(shí)代的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)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。數(shù)字液晶顯微鏡的出現(xiàn)大大降低了整個(gè)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，促進(jìn)了室外顯微觀察的可能性。

　　數(shù)字液晶顯微鏡

　　數(shù)字液晶顯微鏡考慮了傳統(tǒng)的雙眼觀察筒和超清液晶顯示器版本。首先，屏幕提供了方便的分析和交流環(huán)境。其次，通過簡單的雙眼觀察，可以進(jìn)一步驗(yàn)證觀察結(jié)果，確保結(jié)果是正確的。

　　顯微鏡已發(fā)展成為第四階段，更加注重創(chuàng)新、方便和使用方便。此時(shí)，數(shù)字液晶顯微鏡具有生物顯微鏡和物理顯微鏡的功能，并增加了顯微測量功能。同時(shí)，它還可以內(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，也是隨著人類科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)展的?？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)展是不可或缺的。同時(shí)，也有明顯的落后技術(shù)被淘汰。例如，電燈光源的出現(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(jià)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(shí)代，顯微鏡的互聯(lián)網(wǎng)使用和共享機(jī)制將逐步完善;另一方面，隨著傳感器技術(shù)和軟件算法的不斷創(chuàng)新，顯微鏡已經(jīng)走向智能化和自動化。到那時(shí)，我們可以在研究課題上投入更多的精力，而不用擔(dān)心顯微鏡的使用，這大大提高了觀察效率。