Quais indústrias utilizam mais os microscópios ópticos?
O microscópio óptico é uma ferramenta científica antiga e jovem. Tem uma história de 300 anos desde o seu nascimento. O microscópio óptico é amplamente utilizado, como em biologia, química, física, astronomia, etc. em alguns trabalhos de pesquisa científica Tudo sem microscópio.
Atualmente, tornou-se quase o endosso da imagem da ciência e da tecnologia. Você só precisa ver sua figura aparecendo com frequência nas reportagens da mídia sobre ciência e tecnologia para ver que essa afirmação é verdadeira.
Em biologia, o laboratório é inseparável desse tipo de equipamento experimental, que pode ajudar o aprendiz a estudar o mundo desconhecido; para entender o mundo.
Os hospitais são os maiores locais de aplicação de microscópios, que são usados principalmente para verificar informações como alterações nos fluidos corporais do paciente, germes que invadem o corpo humano, alterações na estrutura do tecido celular, etc., e fornecem aos médicos métodos de referência e verificação para formular o tratamento planos. Na microcirurgia, o microscópio é a única ferramenta para os médicos; na agricultura, a criação, o controle de pragas e outros trabalhos não podem prescindir da ajuda do microscópio; na produção industrial, a inspeção de processamento e ajuste de montagem de peças finas e a pesquisa de propriedades de materiais são possíveis com o microscópio. Um lugar para mostrar seus talentos; os investigadores criminais geralmente contam com microscópios para analisar vários crimes microscópicos, como um meio importante para determinar o verdadeiro assassino; departamentos de proteção ambiental também precisam de microscópios para detectar vários poluentes sólidos; engenheiros geológicos e de mineração e relíquias culturais que os arqueólogos usam As pistas encontradas pelo microscópio podem julgar os depósitos minerais enterrados profundamente ou inferir a verdade histórica empoeirada; mesmo a vida cotidiana das pessoas não pode prescindir do microscópio, como a indústria de beleza e cabeleireiro, que pode usar o microscópio para detectar a qualidade da pele e do cabelo. Pode obter os melhores resultados. Pode-se ver como o microscópio está intimamente integrado à produção e à vida das pessoas.
De acordo com diferentes finalidades de aplicação, os microscópios podem ser classificados em quatro categorias: microscópios biológicos, microscópios metalográficos, microscópios estéreo e microscópios de polarização. Como o nome indica, os microscópios biológicos são usados principalmente em biomedicina, e os objetos de observação são em sua maioria microcorpos transparentes ou translúcidos; os microscópios metalográficos são usados principalmente para observar a superfície de objetos opacos, como a estrutura metalográfica e os defeitos superficiais dos materiais; Enquanto o objeto é ampliado e imaginado, a orientação do objeto e da imagem em relação ao olho humano também é consistente, e há uma sensação de profundidade, que está de acordo com os hábitos visuais convencionais das pessoas; Os microscópios de polarização usam as características de transmissão ou reflexão de diferentes materiais para luz polarizada para distinguir diferentes componentes de microobjetos. Além disso, alguns tipos especiais também podem ser subdivididos, como o microscópio biológico invertido ou o microscópio de cultura, que é utilizado principalmente para observar a cultura através do fundo do recipiente de cultura; um microscópio de fluorescência usa certas substâncias para absorver luz específica de comprimento de onda mais curto As características de emissão de luz específica de comprimento de onda mais longo para descobrir a existência dessas substâncias e julgar seu conteúdo; o microscópio de comparação pode formar imagens justapostas ou sobrepostas de dois objetos no mesmo campo de visão, de modo a comparar as semelhanças e diferenças dos dois objetos.
Os microscópios ópticos tradicionais são compostos principalmente por sistemas ópticos e suas estruturas mecânicas de suporte. Os sistemas ópticos incluem lentes objetivas, oculares e lentes condensadoras, todas lupas complicadas feitas de vários vidros ópticos. A lente objetiva amplia a imagem da amostra, e sua ampliação M objeto é determinada pela seguinte fórmula: M objeto=Δ∕f' objeto , onde f' objeto é a distância focal da lente objetiva, e Δ pode ser entendido como a distância entre a lente objetiva e a ocular. A ocular amplia novamente a imagem formada pela lente objetiva e forma uma imagem virtual a 250 mm à frente do olho humano para observação. Esta é a posição de observação mais confortável para a maioria das pessoas. A ampliação da ocular M eye=250/f' eye, f' eye é a distância focal da ocular. A ampliação total do microscópio é o produto da lente objetiva e da ocular, ou seja, M=M objeto*M olho=Δ*250/f' olho *f; objeto. Pode-se ver que a redução da distância focal da lente objetiva e da ocular aumentará a ampliação total, que é a chave para ver bactérias e outros microorganismos com um microscópio, e também é a diferença entre ele e as lupas comuns.
Então, é concebível reduzir o f' objeto f' malha sem limite, de modo a aumentar a ampliação, para que possamos ver objetos mais sutis? A resposta é não! Isso ocorre porque a luz usada para a geração de imagens é essencialmente um tipo de onda eletromagnética, então fenômenos de difração e interferência inevitavelmente ocorrerão durante o processo de propagação, assim como as ondulações na superfície da água que podem ser vistas na vida cotidiana podem contornar ao encontrar obstáculos , e duas colunas de ondas de água podem se fortalecer quando se encontram ou se enfraquecem. Quando a onda de luz emitida por um objeto luminoso em forma de ponto entra na lente objetiva, o quadro da lente objetiva dificulta a propagação da luz, resultando em difração e interferência. Há uma série de anéis de luz com intensidade fraca e gradualmente enfraquecida. Chamamos o ponto brilhante central de disco de Airy. Quando dois pontos emissores de luz estão próximos a uma certa distância, os dois pontos de luz se sobrepõem até que não possam ser confirmados como dois pontos de luz. Rayleigh propôs um padrão de julgamento, pensando que quando a distância entre os centros dos dois pontos de luz é igual ao raio do disco de Airy, os dois pontos de luz podem ser distinguidos. Após o cálculo, a distância entre os dois pontos emissores de luz neste momento é e=0.61 入/n.sinA=0.61 I/NA, onde I é o comprimento de onda da luz, o comprimento de onda de luz que pode ser recebida pelo olho humano é de cerca de 0.4-0.7um, e n é o índice de refração do meio onde o ponto emissor de luz está localizado, como no ar, n ≈1, na água, n≈1,33, e A é a metade do ângulo de abertura do ponto emissor de luz para o quadro da lente objetiva, e NA é chamado de abertura numérica da lente objetiva. Pode ser visto na fórmula acima que a distância entre dois pontos que podem ser distinguidos pela lente objetiva é limitada pelo comprimento de onda da luz e pela abertura numérica. Como o comprimento de onda da visão mais aguda do olho humano é de cerca de 0,5um, e o ângulo A não pode exceder 90 graus, sinA é sempre menor que 1. O índice de refração máximo do disponível meio de transmissão de luz é de cerca de 1,5, portanto, o valor e é sempre maior que 0,2um, que é a distância limite mínima que o microscópio óptico pode distinguir. Ampliar a imagem através de um microscópio, se você quiser ampliar a distância do ponto do objeto e que pode ser resolvido pela lente objetiva com um certo valor NA suficiente para ser resolvido pelo olho humano, você precisa de Me Maior que ou igual a {{26 }}.15mm, onde {{30}}.15mm é o valor experimental do olho humano A distância mínima entre dois micro-objetos que podem ser distinguidos a 250mm na frente dos olhos, então M Maior que ou igual a (0.15∕0.61 in) NA≈500N.A, para não tornar a observação muito trabalhosa, basta dobrar o M, ou seja, 500N. A Menor ou igual a M Menor ou igual a 1000N.A é uma faixa de seleção razoável da ampliação total do microscópio. Não importa quão grande seja a ampliação total, ela não tem sentido, porque a abertura numérica da lente objetiva limitou a distância mínima resolúvel e é impossível distinguir mais aumentando a ampliação. Pequenos objetos são detalhados.
O contraste da imagem é outra questão fundamental dos microscópios ópticos. O chamado contraste refere-se ao contraste em preto e branco ou diferença de cor entre partes adjacentes na superfície da imagem. É difícil para o olho humano julgar a diferença de brilho abaixo de 0.02. é um pouco mais sensível. Para alguns objetos de observação do microscópio, como espécimes biológicos, a diferença de brilho entre os detalhes é muito pequena e os erros de design e fabricação do sistema óptico do microscópio reduzem ainda mais o contraste da imagem e dificultam a distinção. Neste momento, os detalhes do objeto não podem ser vistos com clareza, não porque a ampliação total seja muito baixa, nem a abertura numérica da lente objetiva muito pequena, mas porque o contraste do plano da imagem é muito baixo.
Ao longo dos anos, as pessoas trabalharam duro para melhorar a resolução e o contraste de imagem do microscópio. Com o avanço contínuo da tecnologia e ferramentas de computador, a teoria e os métodos de design óptico também são continuamente aprimorados. Juntamente com a melhoria do desempenho da matéria-prima, processo e A melhoria contínua dos métodos de detecção e a inovação dos métodos de observação tornaram a qualidade de imagem do microscópio óptico próxima à perfeição do limite de difração. As pessoas usarão coloração de espécimes, campo escuro, contraste de fase, fluorescência, interferência, polarização e outras técnicas de observação para fazer o microscópio óptico que pode se adaptar à pesquisa de todos os tipos de espécimes. Embora os microscópios eletrônicos, microscópios ultrassônicos e outros instrumentos de ampliação de imagens tenham surgido sucessivamente nos últimos anos e tenham desempenho superior em alguns aspectos, eles ainda não estão disponíveis em termos de baixo custo, conveniência, intuição e especialmente adequados para pesquisas sobre organismos vivos. Rival do microscópio de luz, que ainda se mantém firme. Por outro lado, combinado com laser, computador, tecnologia de novos materiais e tecnologia da informação, o antigo microscópio óptico está rejuvenescendo e mostrando vigorosa vitalidade. Microscópio digital, microscópio de varredura confocal a laser, microscópio de varredura de campo próximo, microscópio de dois fótons e Existem várias novas funções ou instrumentos que podem se adaptar a várias novas condições ambientais surgem em um fluxo interminável, o que expande ainda mais o campo de aplicação dos microscópios ópticos. Quão emocionantes são as imagens microscópicas de formações rochosas enviadas pelos rovers de Marte! Podemos acreditar plenamente que o microscópio óptico beneficiará a humanidade com uma atitude atualizada.
