天外飞仙指的动物:显微镜 可以怎样改进

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显微镜
microscope

将微小物体或物体的微细部分高倍放大，以便观察的仪器或设备。广泛应用于工农业生产及科学研究，在生物学和医学工作中也经常使用。大致分为光学显微镜和电子显微镜。
光学显微镜 以可见光为光源的显微镜。原始的光学显微镜是一个高倍率的放大镜。曾记载在1610年前意大利物理学家伽利略已制作过复式显微镜观察昆虫的复眼。这是一种已具目镜、物镜和镜筒等装置，并固定在支架上的显微镜。荷兰人A.van列文虎克是第一个用显微镜作科学观察的人 。到18世纪显微镜已有许多改进，应用比较普遍，已作为一种商品进行生产。1886年生产出具复消色差油镜的现代光学显微镜，达到了光学显微镜的分辨限度。从19世纪后期至20世纪60年代发展了许多类型的光学显微镜，如：偏光显微镜 、暗视场显微镜、相差显微镜、干涉差显微镜、荧光显微镜 。80年代后期又发展了一种同焦扫描激光显微镜。
普通的光学显微镜在结构上可分为光学系统和机械装置两个部分。光学系统主要包括目镜、物镜、聚光器、光阑及光源等部分。机械装置主要包括镜筒、镜柱、载物台、镜座、粗细调节螺旋等部分。目镜位于显微镜筒的上方，一般由两个凸透镜构成，它除了进一步扩大物镜所形成的实像之外，也限制了眼睛所观察的视野。按放大率分，常用目镜有5倍、10倍和15倍3种。物镜一般位于显微镜筒的下方，接近所观察的物体。由8～10片透镜组成 。其作用一是放大（给物体造成一个放大的实像），二是保证像的质量，三是提高分辨率。常用物镜可按放大率分为低倍（4×）、中倍（10×或20×）、高倍（40×）和油浸物镜（100×）。多个物镜共同镶在换镜转盘上，可以按需要转动转盘选择不同倍数的物镜。
显微镜的放大倍数为目镜倍数乘物镜倍数，如目镜为10倍，物镜为40倍，则放大倍数为40×10倍(放大400倍)。优良的显微镜可放大2000倍，可分辨相距1×10-5厘米的两点。
聚光器位于显微镜台的下方，可会聚来自光源的光线，将光量集中于标本，使标本受到光强适度的均匀照射。聚光器的下端装有孔径光阑（光圈）以控制光束的粗细。
普通光学显微镜的照明光源位于聚光器的下方，为特制的照度均匀的强光灯泡，并且配有可变电阻，可以改变光线的强度。
显微镜的目镜和物镜安装在镜筒的两端，它们的距离是固定的。将组织切片放在载物台上，旋转粗调螺旋使载物台接近物镜。组织切片进入物镜第一焦平面，目镜内即可见标本内的组织影像。然后用细调螺旋使目镜内的影像清晰即可进行观察。改换放大倍数时就要调换目镜或物镜。
电子显微镜 以电子射线为电子光源的显微镜。1934年由M.诺尔和E.鲁斯卡在柏林制造成功第一台实用的透射电子显微镜。其成象原理和光学显微镜相似，它用电子束作为照射源，用电子透镜代替玻璃透镜，整个系统在高真空中工作 。由于电子波长很短，所以分辨率大大提高。50年代扫描电子显微镜在英国首先制造成功。它利用物体反射的电子成像 。扫描电子显微镜景深大，放大倍率连续可变，适用于研究微小物体的立体形态和表面的微观结构。
光学显微镜的分辨本领由于所用光波的波长而受到限制。小于光波波长的物体因衍射而不能成像。最高级的光学显微镜的分辨本领的限度约200纳米（2000埃）。为了突破这一限度，可采用电子射线来代替光波。电子微粒以高速运动时，其行为类似光波的传播过程。运动电子的波长随其速度而定，其放大倍数比最高级的光学显微镜要高很多级。
由于标本厚薄不同，超薄切片机切出的很薄的标本，可用透射式电子显微镜观察。不能切得很薄的标本可用扫描式电镜进行观察。

电子显微镜的威力

????显微镜发明以后，又过了100多年，德国物理学家阿贝尔对显微镜进行了一系列的改进，制成了接近现代的显微镜，进一步揭开了微生物世界的奥秘。

????显微镜主要由产生物像的光学系统(物镜、目镜)、照明光学系统(反射镜、光阑、聚光镜)和机械支架(镜座、镜筒)三部分组成。现代显微镜可放大到1000～1500倍，如果用这种显微镜来看蚊子，蚊子的腿就有电线杆那么粗。它可以清楚地分辨200毫微米左右的微小东西。

????但是，世界上有些东西小得真是不能再小了，如细胞、微生物、物质的分子、原子等，科学家把它们叫做“微观世界”。即使用放大1500倍的显微镜，微生物中的病毒也看不清楚，更不用说更小的分子、原子等了。于是，科学家为不断提高显微镜的放大倍数而努力，可效果甚微。

????这是为什么呢？问题的关键不在显微镜本身，而是在光线上。原来，显微镜是依靠可见光来看东西的。可是人眼能看到的只是波长在400～760毫微米之间的光波。光在传播中碰到的物体如果大于这段波长时，就会被物体挡住，发生反射，人们就看到它的像。如果物体小于200毫微米，光波就会经过它旁边继续向前传播，人们就看不见了。

????事情清楚地表明，要进一步增加显微镜的放大能力，必须找到一种波长比可见光的波长更短的波来做光源。40年代，法国科学家德布罗意发现，电子射线也具有波动性。电子运动的速度越高，射线的波长就越短，只有可见光波长的十万分之一，约0.05埃。但是，电子射线同光线不同，玻璃透镜对它不起作用。

????科学家发现，电子射线在磁场的作用下，会改变前进的方向。当电子射线通过空心的强力电磁圈时，就像光线通过玻璃的透镜那样，会发生折射而聚焦。这叫做电子透镜或磁透镜。人们把电子透镜像普通显微镜里的物镜和目镜那样组合起来，把显微镜放大到几万、几十万倍。由于人眼看不见电子射线的，必须在荧光屏上显示放大的像。

????显微镜有各种类型(如紫外线显微镜、荧光显微镜、偏光显微镜、相差显微镜、干涉显微镜等)。各种显微镜广泛用于生物学、医学、农业以及矿治、纤维、机械工业等方面。

????目前，最常用的电子显微镜有两种。一种是通用式电子显微镜，是在一个高真空系统中，早电子枪发射电子束，穿过被研究的试样，经电子透镜焦放大，在荧光屏上显示放大的像。另一种扫描式电子显微镜，用电子束在试样上逐点扫描，然后用电视原理进行放大成像，显示在电视显像管上。根据不同的成像原理，还有发射式电子显微镜、反射式电子显微镜、镜式电子显微镜等各种类型。

????电子显微镜广泛应用于金属物理学，高分子化学，微电子学，医学和工农业生产等各个领域。我国研制成第一台电子显微镜，可放大80万倍，它的分辨率为2埃，用它可看到病毒、单个分子以及金属材料的晶格结构等。世界上最先进的电子显微镜可放大到200万倍左右。通过它，人们可以挨个地观察直径只有0.3毫微米的原子。

????人们下在向微观世界的深处进军。