相差顯微鏡與澤爾尼克.ppt

相差顯微鏡與澤爾尼克 1953年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) 相差顯微鏡 位相差顯微鏡 phasecontrastmicroscope 一種將光線通過(guò)透明標(biāo)本細(xì)節(jié)時(shí)所產(chǎn)生的光程差 即相位差 轉(zhuǎn)化為光強(qiáng)差的特種顯微鏡 1942年制造了第一臺(tái)相差顯微鏡 由于此項(xiàng)發(fā)明 澤爾尼克于1953年獲諾貝爾獎(jiǎng) 澤爾尼克 fritsfrederikzernike 1888 1966 1888年7月16日出生于荷蘭阿姆斯特丹一個(gè)數(shù)學(xué)教師的家庭里 他父母都是數(shù)學(xué)教師 因論證相襯法 特別是發(fā)明相襯顯微鏡 獲得了1953年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) 原理 人眼只能區(qū)分光波的波長(zhǎng) 顏色 和振幅 亮度 對(duì)于無(wú)色通明的生物標(biāo)本 未經(jīng)染色的標(biāo)本 如活的細(xì)胞 其形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)往往難以分辨 顯微鏡中所觀察的許多物體 如生物切片 油膜和位相光柵等 均具有較高的透明度 光波通過(guò)這些物體時(shí) 只改變?nèi)肷涔獠ǖ奈幌喽桓淖兯恼穹?這種物體稱為 位相物體 怎么辦 相襯法 相差法 由于細(xì)胞各部分的折射率和厚度的不同 光線通過(guò)這種標(biāo)本時(shí) 直射光和衍射光的光程就會(huì)有差別 隨著光程的增加或減少 加快或落后的光波的相位會(huì)發(fā)生改變 產(chǎn)生相位差 位相 相位 任一時(shí)刻光的振動(dòng)狀態(tài) 振幅相同的光不同時(shí)刻振動(dòng)狀態(tài)不同 光是余弦函數(shù)變化的 光程 光在媒質(zhì)中通過(guò)的路程和該媒質(zhì)折射率的乘積 將光在介質(zhì)中傳播的路程折合為光在真空中傳播的相應(yīng)路程 光的相位差人的肉眼感覺(jué)不到 但相差顯微鏡能通過(guò)其特殊裝置 環(huán)狀光闌和相板 利用光的干涉現(xiàn)象 將光的相位差轉(zhuǎn)變?yōu)槿搜劭梢圆煊X(jué)的振幅差 明暗差 從而使原來(lái)透明的物體表現(xiàn)出明顯的明暗差異 對(duì)比度增強(qiáng) 使我們能比較清楚的觀察到普通光學(xué)顯微鏡和暗視野顯微鏡下都看不到或看不清的活細(xì)胞及細(xì)胞內(nèi)的某些細(xì)微結(jié)構(gòu) 構(gòu)造 特殊光學(xué)裝置 a 環(huán)狀光闌 ringslit annulardiaphragm 位于光源與聚光器之間作用是使透過(guò)聚光器的光線形成空心光錐 焦聚到標(biāo)本上 裝在聚光鏡的下方 而與聚光鏡組合為一體 相襯聚光鏡 它是由大小不同的環(huán)形光闌裝在一圓盤內(nèi) 外面標(biāo)有10x 20x 40x 100x等字樣 與相對(duì)應(yīng)倍數(shù)的物鏡配合使用 構(gòu)造 b 相板 phaseplate 裝在物鏡的后焦平面處兩部分 1共軛面 半透明的環(huán)狀未發(fā)生偏斜的直射光通過(guò)將直射光推遲一定波長(zhǎng) 兩組光波合軸后光波相加 振幅加大 標(biāo)本結(jié)構(gòu)比周圍介質(zhì)更加變亮 形成亮反差2補(bǔ)償面 通過(guò)衍射光的部分將衍射光推遲一定波長(zhǎng) 兩組光線合軸后光波相減 振幅變小 形成暗反差 或稱正反差 結(jié)構(gòu)比周圍介質(zhì)更加變暗 有相板的物鏡稱 相襯物鏡 外殼上常有 ph 字樣 c 合軸調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡 使環(huán)狀光闌的像與相板共軛面完全吻合 實(shí)現(xiàn)對(duì)直射光和衍射光的特殊處理 否則應(yīng)被吸收的直射光被泄掉 而不該吸收的衍射光反被吸收 應(yīng)推遲的相位有的不能被推遲 這樣就不能達(dá)到相差鏡檢的效果 由于環(huán)狀光闌是通過(guò)轉(zhuǎn)盤聚光器與物鏡相匹配的 因而環(huán)狀光闌與相板常不同軸 為此 相差顯微鏡配備有一個(gè)合軸調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡 在鏡的外殼上標(biāo)有 ct 符號(hào) 用于合軸調(diào)節(jié) d 綠色濾光片由于使用的照明光線的波長(zhǎng)不同 常引起相位的變化 為了獲得良好的相差效果 相差顯微鏡要求使用波長(zhǎng)范圍比較窄的單色光 通常是用綠色濾光片來(lái)調(diào)整光源的波長(zhǎng) 示意圖 specimen 樣本objective 物鏡condenser 聚光鏡deflectedlight 相板 phasering 環(huán)形光闌 annularphaseplate 相差的產(chǎn)生 光通過(guò)透明物體時(shí)是要慢下來(lái)的 為了把直接傳播的光和被物體衍射的光區(qū)分開(kāi)來(lái) 在聚光器的焦平面上放一環(huán)形光柵 并在兩個(gè)物鏡之間插入一個(gè)相板 使相板上的環(huán)形條紋與環(huán)形光柵的象恰好重 通過(guò)合合軸調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡 這樣 直接光全部穿過(guò)位相板上的環(huán)紋 共軛面 而衍射光多半穿過(guò)紋道的外部 補(bǔ)償面 振幅差的產(chǎn)生 兩組光線再經(jīng)后透鏡的會(huì)聚 又復(fù)在同一光路上行進(jìn) 而使直射光和衍射光產(chǎn)生光的干涉 變相位差為振幅差 這樣在相差顯微鏡鏡檢時(shí) 通過(guò)無(wú)色透明體的光線使人眼不可分辨的相位差轉(zhuǎn)化為人眼可以分辨的振幅差 明暗差 應(yīng)用 相差顯微鏡能觀察到透明樣品的細(xì)節(jié) 適用于對(duì)活體細(xì)胞生活狀態(tài)下的生長(zhǎng) 運(yùn)動(dòng) 增殖情況及細(xì)微結(jié)構(gòu)的觀察 因此 是微生物學(xué) 細(xì)胞生物學(xué) 細(xì)胞和組織培養(yǎng) 細(xì)胞工程 雜交瘤技術(shù)等現(xiàn)代生物學(xué)研究的必備工具 暗視野顯微鏡 原理 丁達(dá)爾現(xiàn)象 在日常生活中 室內(nèi)飛揚(yáng)的微粒灰塵是不易被看見(jiàn)的 但在暗的房間中若有一束光線從門縫斜射進(jìn)來(lái) 灰塵便粒?？梢?jiàn)了 特殊光學(xué)設(shè)備 使用中央遮光板或暗視野聚光器 使光源的中央光束被阻擋 不能由下而上地直接通過(guò)標(biāo)本進(jìn)入物鏡 從而使光線改變途徑 傾斜地照射在觀察的標(biāo)本上 標(biāo)本遇光發(fā)生反射或散射 讓散射的光線投入物鏡內(nèi) 此時(shí) 整個(gè)視野是黑暗的