按原理分類: 光學顯微鏡、電子顯微鏡、偏光顯微鏡、數碼顯微鏡。

而今天小編給大家介紹的是光學顯微鏡，并通過幾個簡單的實驗來進一步了解其功能。下圖為顯微鏡的各部分的細節說明，安裝時也要注意。

顯微鏡細節圖

通過使用高倍顯微鏡觀察細胞結構來了深入了解顯微鏡的使用方法，如下短片觀察植物細胞内的葉綠素。

為什麼光學顯微鏡的分辨極限大約是0.2微米

如上面的簡圖所示，紫色箭頭表示的物體 PQ 經過物鏡等之後在相機上成像為P'Q'。由于光的衍射，物體上的點如 P、Q，在相機上并不是單獨的點，而是一個個有一定大小的斑，被稱為夫琅禾費衍射斑（或稱艾裡斑），如右側的同心圓所示。那麼，當 P'、Q' 相距太近的時候，兩個斑會疊加導緻難以分辨。這就要求物體上的 P、Q 要相距一定的距離。

普遍認為最小分辨距離 = 可見光的波長 / 數值孔徑.求出來的極限數值是 阿貝極限

但是決定本質的還是分辨率，分辨率不夠高把一個像再放大多少倍也沒用

1873 年，德國物理學家、卡爾蔡司公司的恩斯特·阿貝（Ernst Abbe）首次推算出衍射導緻的分辨率極限。根據瑞利判據——"當一個像斑的中心落到另一個像斑的邊緣時，就算這兩個像剛好能被分辨"，顯微鏡能分辨的物體上兩點 P、Q 的最小距離 h 為：

這個公式就是光學顯微鏡的分辨率公式，或稱為光學衍射極限。（注意此處的分辨率與通常說的顯示器分辨率含義不同）

其中λ為光的波長，n 為物方的折射率，θ為物體與物鏡邊緣連線和光軸的夾角。如上圖所示。為方便起見，其中的通常稱為數值孔徑，簡寫為 NA。

攝影領域常用 f/# 或稱光圈值來描述鏡頭，光圈值與數值孔徑可以相互換算。對于一枚光圈為 2.0 的鏡頭來說，數值孔徑為 0.25，其分辨能力約 1.2 微米。

目前常用的高倍物鏡 NA 最大為1.49，可以算出，對于可見光，比如波長 500 納米的綠光，顯微鏡的分辨率約為 200 納米。所以，即使再提高物鏡的放大倍率，也不能提高顯微鏡的分辨率。

而 200 納米這個數值也就通常被稱作衍射極限。

所以，低于200Nm的通常我們會用電子顯微鏡（無色）來掃。

光學顯微鏡的分辨極限大約是0.2微米，相當于放大倍數1500~2000倍；要想實現更大的放大倍數，就得使用電子顯微鏡或者隧道掃描顯微鏡。

放大鏡可以使光線重新聚焦，從而實現放大效果，使用放大鏡的組合可以得到光學顯微鏡；光學顯微鏡的極限受波長限制，不可能無限放大。

一般地，固定波長的光學顯微鏡分辨極限，是光線波長的一半，可見光波長400~760nm之間，所以光學顯微鏡的分辨極限就是200nm（0.2微米）。小于0.2微米的物體，光學顯微鏡将無法分辨，就好比人手的觸感分辨率，不能超過觸感細胞之間的最小距離一樣。

而放大倍數是主觀的說法，定義為明視距離25cm時，人眼看到的物體大小和實際大小的比值，光學顯微鏡0.2微米的分辨率，相當于放大倍數1500~2000倍，這足夠讓我們看清楚一般細胞的結構。

如果我們使用波長更短的電磁波，可以實現更大的放大倍數，但是這已經超出了可見光的波長範圍；在1931年，英國物理學家盧斯卡發明了電子顯微鏡，根據波粒二象性原理，電子束具有更短的德布羅意波波長，所以能實現更小的分辨率。

電子的加速電壓和自身波長對應，當電壓在100千伏時，電子束波長大約是0.004nm（實際分辨率隻能達到0.2nm），也遠遠小于可見光的波長，所以電子顯微鏡的分辨極限遠超光學顯微鏡，最大可以實現300萬倍的放大倍率，可以分辨病毒、線粒體、DNA等微小物體。

光學顯微鏡由目鏡，物鏡，粗準焦螺旋，細準焦螺旋，壓片夾，通光孔，遮光器，轉換器，反光鏡，載物台，鏡臂，鏡筒，鏡座，聚光器，光闌組成

通常皆由光學部分、照明部分和機械部分組成。無疑光學部分是最為關鍵的，它由目鏡和物鏡組成。早于1590年，荷蘭和意大利的眼鏡制造者已經造出類似顯微鏡的放大儀器。光學顯微鏡的種類很多，主要有明視野顯微鏡（普通光學顯微鏡）、暗視野顯微鏡、熒光顯微鏡、相差顯微鏡、激光掃描共聚焦顯微鏡、偏光顯微鏡、微分幹涉差顯微鏡、倒置顯微鏡。

發展簡史

早在公元前一世紀，人們就已發現通過球形透明物體去觀察微小物體時，可以使其放大成像。後來逐漸對球形玻璃表面能使物體放大成像的規律有了認識。

1590年，荷蘭Z·Jansen(詹森)和意大利人的眼鏡制造者已經造出類似顯微鏡的放大儀器。

1611年，Kepler(克蔔勒)：提議複合式顯微鏡的制作方式。

1665年，R·Hooke(羅伯特·胡克)：「細胞」名詞的由來便由胡克利用複合式顯微鏡觀察軟木的木栓組織上的微小氣孔而得來的。

1674年，A·V·Leeuwenhoek(列文虎克)：發現原生動物學的報導問世，并于九年後成為首位發現「細菌」存在的人。

1833年，Brown(布朗)：在顯微鏡下觀察紫羅蘭，随後發表他對細胞核的詳細論述。

1838年，Schlieden and Schwann(施萊登和施旺)：皆提倡細胞學原理，其主旨即為「有核細胞是所有動植物的組織及功能之基本元素」。

1857年，Kolliker(寇利克)：發現肌肉細胞中之線粒體。

1876年，Abbe(阿比)：剖析影像在顯微鏡中成像時所産生的繞射作用，試圖設計出最理想的顯微鏡。

1879年，Flrmming(佛萊明)：發現了當動物細胞在進行有絲分裂時，其染色體的活動是清晰可見的。

1881年，Retziue(芮祖)：動物組織報告問世，此項發表在當世尚無人能淩駕逾越。然而在20年後，卻有以Cajal(卡嘉爾)為首的一群組織學家發展出顯微鏡染色觀察法，此舉為日後的顯微解剖學立下了基礎。

1882年，Koch(寇克)：利用苯安染料将微生物組織進行染色，由此他發現了霍亂及結核杆菌。往後20年間，其它的細菌學家，像是Klebs 和 Pasteur(克萊柏和帕斯特)則是藉由顯微鏡下檢視染色藥品而證實許多疾病的病因。

1886年，Zeiss(蔡司)：打破一般可見光理論上的極限，他的發明--阿比式及其它一系列的鏡頭為顯微學者另辟一新的解像天地。

1898年，Golgi(高爾基)：首位發現細菌中高爾基體的顯微學家。他将細胞用硝酸銀染色而成就了人類細胞研究上的一大步。

1924年，Lacassagne(蘭卡辛)：與其實驗工作夥伴共同發展出放射線照相法，這項發明便是利用放射性钋元素來探查生物标本。

1930年，Lebedeff(萊比戴衛)：設計并搭配第一架幹涉顯微鏡。另外由Zernicke(卓尼柯)在1932年發明出相位差顯微鏡，兩人将傳統光學顯微鏡延伸發展出來的相位差觀察使生物學家得以觀察染色活細胞上的種種細節。

1941年，Coons(昆氏)：将抗體加上螢光染劑用以偵測細胞抗原。

1952年，Nomarski(諾馬斯基)：發明幹涉相位差光學系統。此項發明不僅享有專利權并以發明者本人命名之。

1981年，Allen and Inoue(艾倫及艾紐)：将光學顯微原理上的影像增強對比，發展趨于完美境界。

1988年，Confocal(共轭焦)掃描顯微鏡在市場上被廣為使用。

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