第一章2 各种光学显微镜技术
显微技术
2、原理
显微镜的放大效能（分辨率）是由所用光 波长短和物镜数值口径决定，缩短使用的光波 波长或增加数值口径可以提高分辨率。
最小分辨距离（分辨率）=0.5λ/nsinΘ λ:所用光源波长； n：玻片与物镜介质间的折射率； Θ：物镜口角度数的一半； nsinΘ也被称为数值孔径（numerical aperture，NA）
3、油浸镜观察 油浸镜的工作距离很小，所以要防止载玻片 和物镜上的透镜损坏。使用时，一般是经低倍、 高倍到油浸镜。当高倍物镜对准标本后，再加油 浸镜观察。载玻片标本也可以不经过低倍和高倍 物镜，直接用油浸镜观察。显微镜有自动止降装 置的，载玻片上加油以后，将油浸镜下移到油滴 中，到停止下降为止，然后用微调向上调准焦点。 没有自动止降装置的，对准焦点的方法是从显微 镜的侧面观察，将油浸镜下移到与载玻片稍微接 触为止，然后用微调向上提升调准焦点。
2、高倍镜观察 显微镜的设计一般是共焦点的。低倍镜对 准焦点后，转换到高倍镜基本上也对准焦点， 只要稍微转动微调即可。有些简易的显微镜不 是共焦点，或者是由于物镜的更换而达不到共 焦点，就要采取将高倍物镜下移，再向上调准 焦点的方法。虹彩光圈要放大，使之能形成足 够的光锥角度。稍微上下移动聚光镜，观察图 像是否清晰。
使用油浸镜时，镜台要保持水平，防止油 流动。油浸镜所用的油要洁净，聚光镜要提高 到最高点，并放大聚光镜下的虹彩光圈，否则 会降低数值口径而影响分辨率。无论是油浸镜 或高倍镜观察，都宜用可调节的显微镜灯作光 源。
三、普通显微镜的保养
显微镜是精密贵重的仪器，必须很好地保 养。显微镜用完后要放回原来的镜箱或镜柜中， 同时要注意下列事项是微生物检验技术中最常用的 技术之一。显微镜的种类很多，在实验室中 常用的有：
普通光学显微镜、
光学显微术ppt课件
3.2 使用方法
聚光器的镜口率要与物镜相匹配
物镜的NA值＋聚光器的NA值 物镜的有效镜口率＝——————————————
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应尽量使聚光器保持在最上位置，可通 过调节孔径光阑来调节NA值，通过调节 光源亮度来调节入射光强度。
使用NA值＞1.0的聚光器时，可在聚光器 上，透镜与载片之间加香柏油。
相板phasering环状光阑annularring40光通过透明物体时是要慢下来的光通过透明物体时是要慢下来的为了把直接传播的光和被物体衍射为了把直接传播的光和被物体衍射的光区分开来在聚光器的焦平面的光区分开来在聚光器的焦平面上放一环形光栅并在两个物镜之上放一环形光栅并在两个物镜之间插入一个相板使相板上的环形间插入一个相板使相板上的环形条纹与环形光栅的象恰好重通过条纹与环形光栅的象恰好重通过合轴调节望远镜合轴调节望远镜
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Review-- interference of light waves with same wavelength
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相差附件
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2. 装置
1.1 相差物镜：内置有相板，可区分为直射光区和 衍射光区两部分，分别用阻光物质（如薄的金属镀 膜）减小光亮度。若经处理后直射光的相位与衍射 光相同，则为正相差，反之则为负相差。
光学显微术
显微镜主要光学部件构造 相差显微镜原理和使用 荧光显微镜原理和使用
1
一、显微镜主要光学部件构造
2
显微镜的光学原理
被检物AB放在物镜 (O1) 下方的一倍焦距之 间，则在物镜 (O1) 后方形成一个倒立得放大实像， 这个实像正好位于目镜 (O2) 的下焦点之内，通过 目镜后形成一个放大的虚像 A2B2，这个虚像通过 调焦装置使其落在眼睛明视距处，即 25cm ，使 所看到的物体最清晰，也就是虚像A2B2 是在眼 睛晶状体的两倍焦距之外，在眼球后的视网膜形成 一个倒立的 A2B2 缩小像A3B3。
光学显微镜技术
光学显微镜技术第一章概述第一节显微镜的作用人眼对微观世界观察的局限性光学显微镜是人类探索微观世界的光学精密仪器光学显微镜的发展在很大程度上决定了人们对生命现象的认识第二节显微镜的类型根据照明源的性质一、光学显微镜：利用可见光（或紫外光）为照明源，一般有单式及复式显微镜两类。
复式显微镜可分为：1.普通型：常规使用。
2.特种型：如荧光、相衬显微镜等；供专门观察和研究。
3.高级型：万能显微镜。
4.共焦激光扫描显微镜（Confocal）。
第三节光学显微镜的发展简史1625年法布尔提出显微镜的概念1610年伽利略制造出具有物镜、目镜及镜筒的复式显微镜1611年开普勒说明了显微镜的原理1665年虎克制造出放大140倍的显微镜，提出“Cell”的概念1684年惠更斯制造出双透镜目镜：惠更斯目镜19世纪阿贝提出显微镜的完整理论1902年艾夫斯建立了双目镜系统1935年泽尼克发现了相衬原理，并因此获得诺贝尔奖20世纪60年代微分干涉衬显微镜问世20世纪80年代共焦激光扫描显微镜开始应用第四节显微镜的基本光学原理一、折射与折射率光线的折射现象物质的折射率二、透镜的性能凸透镜可以会聚光线凹透镜可以发散光线三、透镜的成像质量象差：是指透镜所形成的象与理想象在形状、颜色等方面存在差异。
色差：由于不同的颜色光线折射率差异而形成的象差。
色差的校正（1）采用单色光为光源。
（2）利用透镜的性质。
四、显微镜的成象（几何成象）原理利用凸透镜成象原理物镜成象：利用物体在凸透镜一倍焦距以外二倍焦距以内，成倒立的放大的实象。
目镜成象：是利用物体在凸透镜一倍焦距以内，成正立的放大的虚象。
显微镜成象原理：第二章、显微镜的主要光学技术参数第一节数值孔径（Numerical Aperture，NA）数值孔径（NA）是物镜前透镜与被检物体间介质的折射率（η）和孔径角（u）半数正弦的乘积。
用公式表示：NA= ηsin u/2数值孔径代表了物镜或聚光镜光通量的大小，是衡量物镜或聚光镜性能高低的重要指标。
显微镜实验教学设计方案
汇报人：XX
2024年X月
目录
第1章 简介 第2章 显微镜实验教学设计 第3章 显微镜实验教学案例分享 第4章 显微镜实验教学效果评价 第5章 显微镜实验教学的改进与展望
● 01
第一章 简介
研究背景
显微镜在科学研究中 起着至关重要的作用， 它可以帮助科学家观 察微观世界中不可见 的细小结构。因此， 显微镜实验教学设计 成为必须的一环。本 文将深入探讨如何设 计一个有效的显微镜 实验教学方案。
01、
实验原理
细胞结构
染色体特征
02、
实验材料
显微镜 载玻片
甲醇
03、
实验步骤
取样 染色
观察
04、
微生物显微镜观察实验
实验目的
探究微生物特征
实验注意事 项
消毒操作实验步骤培养检测来自石英晶体显微镜 观察实验
石英晶体具有高折射 率，实验结果分析中 可观察到反射现象。 准备材料时要注意清 洁度，实验步骤要谨 慎操作以避免划伤晶 体。
通过大数据分析学生实验成绩和学习情况
总结
在本章中，我们讨论了显微镜实验教学存在的问 题，提出了改进措施和未来发展方向。显微镜实 验教学的重要性不可忽视，希望未来能够在此基 础上不断完善，实现更好的教学效果。
感谢观看
THANKS
03 样本的准备与标记
准备各种样本，并进行标记
实验教学方法
01、
示范教学
老师进行示范操作，让学生直观了解操作 步骤
02、
合作学习
学生之间合作共同完成实验，提高团队合 作能力
03、
探究式学习
引导学生自主探索和发现，培养独立思考能力
04、
最全的显微镜分类(仪器设备操作使用技术资料)
最全的显微镜分类光学显微镜有多种分类方法：按使用目镜的数目可分为双目和单目显微镜；按图像是否有立体感可分为立体视觉和非立体视觉显微镜; 按观看对像可分为生物和金相显微镜等；按光学原理可分为偏光、相衬和微差干涉对比显微镜等；按光源类型可分为一般光、荧光、紫外光、红外光和激光显微镜等；按接收器类型可分为目视、数码（摄像）显微镜等。
常用的显微镜有双目体视显微镜、金相显微镜、偏光显微镜、荧光显微镜等。
1.双目体视显微镜双目体视显微镜又称实体显微镜或解剖镜，是一种具有正象立体感地目视仪器。
在生物、医学领域广泛用于切片操作和显微外科手术；在工业中用于微小零件和集成电路的观测、装配、检查等工作。
它利用双通道光路，双目镜筒中的左右两光束不是平行，而是具有肯定的夹角一一体视角（一般为12度一一15度），为左右两眼供应一个具有立体感的图像。
它实质上是两个单镜筒显微镜并列放置，两个镜筒的光轴构成相当于人们用双目观看一个物体时所形成的视角，以此形成三维空间的立体视觉图像。
目前体视镜的光学结构是：由一个共用的初级物镜，对物体成象后的两光束被两组中间物镜--------- 变焦镜分开，并成一体视角再经各自的目镜成象，它的倍率变化是由转变中间镜组之间的距离而获得的, 因此又称为连续变倍体视显微镜（Zoom-stereomicroscope）o随着应用的要求，目前体视镜可选配丰富的选购附件，如荧光，照相，摄象，冷光源等等。
2.金相显微镜金相显微镜是特地用于观看金属和矿物等不透亮物体金相组织的显微镜。
这些不透亮物体无法在一般的透射光显微镜中观看, 故金相和一般显微镜的主要差别在于前者以反射光，而后者以透射光照明。
在金相显微镜中照明光束从物镜方向射到被观看物体表面，被物面反射后再返回物镜成像。
这种反射照明方式也广泛用于集成电路硅片的检测工作。
3.偏光显微镜（Polarizingmicroscope）偏光显微镜是用于讨论所谓透亮与不透亮各向异性材料的一种显微镜。
【显微光学】显微镜光学原理及技术参数详解
显微镜光学原理及技术参数详解目录1 第一章：显微镜简史 (2)2 第二章显微镜的基本光学原理 (2)2.1 折射和折射率 (2)2.2 透镜的性能 (2)2.3 影响成像的关键因素—像差 (2)2.3.1 色差（Chromatic aberration） (3)2.3.2 球差(Spherical aberration) (3)2.3.3 慧差(Coma) (3)2.3.4 像散（Astigmatism） (3)2.3.5 场曲（Curvature of field） (4)2.3.6 畸变（Distortion） (4)2.4 显微镜的成像（几何成像）原理 (4)2.5 显微镜光学系统简介 (5)3 第三章显微镜的重要光学技术参数 (5)3.1 数值孔径 (6)3.2 分辨率 (6)3.3 放大率 (7)3.4 焦深 (7)3.5 视场直径（Field of view） (7)3.6 覆盖差 (8)3.7 工作距离 (8)4 第四章显微镜的光学附件 (8)4.1 物镜 (9)4.2 目镜 (11)4.3 聚光镜 (11)4.4 显微镜的照明装置 (12)4.5 显微镜的光轴调节 (13)5 第五章各种显微镜检术介绍 (14)5.1 金相显微镜 (14)5.2 偏光显微镜（Polarizing microscope ） (17)5.3 体视显微镜（Stereo microscope） (19)1第一章：显微镜简史随着科学技术的进步，人们越来越需要观察微观世界，显微镜正是这样的设备，它突破了人类的视觉极限，使之延伸到肉眼无法看清的细微结构。
显微镜是从十五世纪开始发展起来。
从简单的放大镜的基础上设计出来的单透镜显微镜，到1847年德国蔡司研制的结构复杂的复式显微镜，以及相差，荧光，偏光，显微观察方式的出现，使之更广范地应用于金属材料，生物学，化工等领域。
2第二章显微镜的基本光学原理2.1折射和折射率光线在均匀的各向同性介质中，两点之间以直线传播，当通过不同密度介质的透明物体时，则发生折射现像，这是由于光在不同介质的传播速度不同造成的。
显微镜的发展史流程
显微镜的发展史流程第一章最早的显微镜早在17世纪，荷兰物理学家安东尼·范·李温霍克发明了第一台简单显微镜。
范·李温霍克使用双凸透镜和凸面聚光镜组成的简易显微镜观察了许多微观生物体，比如细胞、红血细胞和微生物。
他的发现为微生物学的诞生奠定了基础，也开启了显微镜的新时代。
之后，英国天文学家罗伯特·伏德发明了复合显微镜，用两个透镜组合的方式增强了放大倍数。
这种显微镜的放大倍数更高，观察更加清晰，成为后来显微镜发展的基础。
第二章光学显微镜的演进18世纪，显微镜的设计和制造技术得到了进一步的发展。
光学工匠们开始使用更高级的透镜材料，提高了透镜的质量和精度。
德国物理学家约瑟夫·冯·弗劳恩霍夫发明了用于观察透明物体的倒置显微镜，提高了显微镜的实用性和便捷性。
19世纪，英国物理学家埃尔南·冯·贝尔解决了透镜镇定的问题，设计出了高分辨率的近视镜显微镜。
这种显微镜的分辨率更高，可以观察更小的微生物体和细胞结构。
同时，冯·贝尔还开发了差衍射技术，使显微镜的成像更加清晰和精确。
第三章电子显微镜的诞生20世纪，随着电子技术的发展，电子显微镜成为一种全新的显微镜技术。
德国物理学家恩斯特·鲁斯卡和马克斯·克诺尔发明了第一台电子显微镜，使用电子束替代了光学透镜，使得显微镜的分辨率和放大倍数大幅提高。
电子显微镜可以观察更小的微生物体和更细微的细胞结构，对科学研究和医学诊断产生了巨大影响。
随着电子显微镜技术的不断革新和改进，现代的电子显微镜已经发展出了许多不同类型，比如扫描电子显微镜、透射电子显微镜等。
这些电子显微镜在原子级别的材料分析、生物医学研究等领域发挥着重要作用，成为现代科学研究的重要工具。
第四章显微镜在科学研究中的应用显微镜在科学研究中扮演着至关重要的角色，它帮助科学家观察和研究微观世界，揭示了许多自然界的奥秘。
第一章 显微镜发展历史与主要技术参数
代表性的显微镜有：
Ladd的学生显微镜:这个显微镜由英国人WilliamLadd在1864年制造。它采用 了当时最先进的齿轮调焦装置（这一装置在今天仍然被大多数光学显微镜所使
用）。这个显微镜的镜臂上多出了一个在前几个世纪的显微镜上都看不到的东
西----聚光镜。聚光镜的出现对显微科学的发展起到了重要的作用。因为聚光镜 是后来的一些新型显微镜的重要结构之一。
物体时，可以使其放大成像。后来逐渐对球形玻璃表面能使物体放大成像的规律有了
认识。至于凸透镜是什么时候发明的，可能已经无法考证。
凸透镜——有的时候人们把它称为“放大镜”——能够聚焦太阳光，也能让你看到放 大后的物体，这是因为凸透镜能够把光线偏折，形成放大的虚像。单个凸透镜能够把
物体放大几十倍，这远远不足以让我们看清某些物体的细节。
光在通过显微镜的时候要发生衍射——简单的说，物体上的一个点在成像的
时候不会是一个点，而是一个衍射光斑。如果两个衍射光斑靠得太近，我们 就没法把它们分辨开来。显微镜的放大倍数再高也无济于事了。
1.分辨率：指显微镜在25厘米的明视距离处，能分辨出 标本上相互接近的两点间的最小距离的能力。 对于使用可见光作为光源的显微镜，它的分辨率极限是 0.2微米。任何小于0.2微米的结构都没法识别出来。
带自动照相机的光学显微镜
配有电脑设备的显微镜
光学显微镜的使用，使得人们用肉眼仅能够分辨 0.1mm的物体的极限被突破，达到了0.2um。但 是，这个厚度对于微观世界来说依然是很大的， 不能满足人们对于微观世界的进一步探索的渴望。
依据显微镜的成像原理，提高显微镜分辨率的途径之一就 是设法减小光的波长，或者用具有更短波长的电子束来代 替光。根据德布罗意的物质波理论，运动的电子具有波动 性，而且速度越快，它的“波长”就越短。如果能把电子 的速度加到足够高，并且汇聚它，就有可能用来放大物体。 1938年，德国工程师Max Knoll和Ernst Ruska制造出了 世界上第一台透射电子显微镜（TEM）。1952年，英国 工程师Charles Oatley制造出了第一台扫描电子显微镜 （SEM）。 电子显微镜是20世纪最重要的发明之一。由于电子的速 度可以加到很高，电子显微镜的分辨率可以达到纳米级 （10-9m）。很多在可见光下看不见的物体——例如病 毒——在电子显微镜下现出了原形。
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薮枝螅Obelia
tooth enamel formation flea tooth enamel formation
pine staminate cone
cephalopod
human epiglottis human tongue human epiglottis human tongue
human fat human corpus luteum
human whipworm (Trichuris trichiura). human whipworm(Trichuris trichiura)
the crab megalops developmental stage
Lycra spandex fibers Lycra spandex fibers
Butterfly wing
bryozoan
Capsella embryo starfish。
以观察未经染色的标本和活细胞。
原理
是用偏涉原种是利用偏光干涉原理的一种显微镜。
从偏振器出来的偏振光通过渥拉斯顿棱镜后，
顿镜
分成两束偏振光。
两束光分别在距离很近的两点上通过被检物体，两束光在相位上略有差别。
两路光通过物镜后，经第二组渥拉斯顿棱镜汇合。
在经过检偏镜后使它们震动方向一致而发生干涉。
从而形成较连续的明暗反差，
Human erythrocytes HeLa cells海拉细胞Zygnema双星藻
量研究的工具之一。
透射荧光显微镜：光源：高压汞灯或
卤素灯。
聚光镜：使用暗场
，使激发光
聚光镜使激发光
和荧光分离出来。
薄的标本
观察，薄的标本比
较适合。
Mi t i 微星藻Micrasterias
荧
光暗
视
野
微相差
分
干涉
特殊部件1.偏振器
3.旋转载物台
¾明反差。