«Микроскоп»

— оптический прибор, основанный на преломлении (диоптрический М.) световых лучей и служащий для получения сильно увеличенных действительных или мнимых изображений небольших, не различаемых невооруженным глазом предметов; изображения эти, полученные на расстоянии ясного видения от наблюдающего глаза, последним рассматриваются. В прежнее время устраивались, хотя с малым успехом, и М., основанные на отражении света (катоптрические). М. различаются простые и сложные. 1) Простые М. или лупы состоят из одной или нескольких чечевиц (см. Оптические стекла), расположенных так, что расстояние между отдельными чечевицами всегда меньше суммы их фокусных расстояний, и вся система нигде ни внутри ее, ни извне не дает и не может дать действительного изображения; рассматриваемый предмет помещается между конечной поверхностью системы и ее главным фокусным расстоянием. 2) Сложные микроскопы состоят из двух независимых оптических частей: объектива — собирающей чечевицы, дающей действительное, увеличенное и обращенное изображение предмета, помещенного между простым и двойным фокусным расстоянием ее, и окуляра — простой или сложной лупы, дающей мнимое увеличенное изображение того изображения предмета, которое составлено объективом, расположенное на расстоянии ясного зрения наблюдающего глаза. Простейшая схема хода лучей в сложном М. следующая (фиг. 1): лучи, исходящие от рассматриваемого предмета P2P1, находящегося за главным фокусом (F) объектива Ob, падают на последний, преломляются в нем, выходят сходящимся пучком и дают на некотором расстоянии P1'P2' — действительное увеличенное обратное изображение предмета.

Фиг. 1.

Это изображение расположено между главным фокусом окуляра Oc и его ближайшей поверхностью. Глаз, помещенный над окуляром в A, видит Р 1 "Р 2" мнимое изображение, большее, чем Р 1 'Р 2', обратное относительно предмета Р 1 Р 2. Над объективом располагают обыкновенно диафрагму BB, ограничивающую пучок лучей, проходящий через объектив; через диафрагму пройдут все те лучи, которые при не преломленном (без объектива) распространении лучей прошли бы через некоторую фиктивную воображаемую диафрагму EE. [Эта воображаемая диафрагма EE, представляющая в то же время мнимое изображение BB в чечевице Ob, называется (по Аббе) зрачком объектива, см. Оптические стекла.] Угол E1P1E2 есть угол или, как говорят, отверстие входящего пучка лучей, угол Р 1 'В 1 Р 2' — отверстие преломленного пучка. Лучи, вышедшие из Oc расходящимися пучками, в плоскости AA образуют общий пучок наименьшего сечения. В этой плоскости, называемой глазной плоскостью, выгоднее всего поместить глаз наблюдателя [Точнее говоря, в этой плоскости должен лежать не глаз, а мнимое изображение глазного зрачка, даваемое хрусталиком; по Гельмгольцу, этот фиктивный зрачок глаза лежит на расстоянии 0,6 мм от настоящего и на 1/7 больше его), так как тогда в зрачок глаза попадет наибольшее количество света. Изображение Р 1 "Р 2" видно вполне резко или, как говорят, установлено тогда, когда расстояние плоскостей Р 1 "Р 2" и AA равно расстоянию ясного видения наблюдателя (для нормального глаза = 25 стм). Этой установки можно достигнуть либо уменьшая или увеличивая расстояние между Ob и Oc, либо оставляя это расстояние неизменным, но перемещая всю систему дальше от предмета Р 1 Р 2 или ближе к нему; на практике пользуются обыкновенно вторым приемом. При этом, очевидно, ничтожное перемещение всей системы относительно Р 1 Р 2 вызовет значительное перемещение окончательного изображения Р 1 "Р 2". Предмет Р 1 Р 2 может быть 1) либо самосветящимся, 2) либо видимым, благодаря отраженному от него, преломленному в нем или поглощенному им свету, идущему от постороннего источника (небо, лампа и т. д.). Преимущества сложного М. перед простым следующие: 1) при том же общем увеличении фокусные расстояния объектива и окуляра меньше, чем у равносильного простого М.; это в значительной степени облегчает изготовление стекол. 2) Наблюдаемый предмет находится дальше от конечной поверхности стекла объектива, чем от поверхности стекла равной по силе лупы. 3) Увеличение М. можно менять в известных пределах, пользуясь при одном и том же объективе различными окулярами. 4) Сложные М. имеют промежуточное действительное изображение, что дает возможность применять к получению изображений методы фотографии, а к измерению его — методы микрометрии (см. Микрометры). 5) Самое главное преимущество сложного М. перед простым заключается в том, что составлением всей системы из двух независимых частей можно достигнуть значительно более совершенного уничтожения сферической и хроматической аберрации (см. Оптические стекла), следовательно — и значительно большего угла зрения.

Наиболее существенная часть микроскопа — его объектив. Первые объективы микроскопа состояли из одной — раньше не ахроматической, затем ахроматической чечевицы. Позже объективы начали составлять из нескольких расположенных друг над другом отдельных чечевиц; это представляло то преимущество, что: несмотря на общее короткое фокусное расстояние объектива, отдельные чечевицы его могли иметь не слишком малый радиус кривизны; соответственной комбинацией стекол легче избавиться в достаточной степени от аберрации; свинчивая с такого сложного объектива отдельные чечевицы, мы получаем ряд новых, более слабых по увеличению объективов. Последнее, однако, с успехом возможно лишь со сложными объективами, в которых каждая чечевица в отдельности избавлена от аберрации; этого достигнуть, однако, чрезвычайно трудно, и посему ныне при сильных увеличениях для каждого увеличения изготовляют отдельный сложный объектив, который никогда не развинчивается и успешно действовать может лишь как целое. Для уничтожения сферической и хроматической аберрации в объективах прибегают к различным средствам; чаще всего (по Амичи) в нижних стеклах объектива нарочно накопляют аберрационные ошибки, придавая чечевицам большую выпуклость, даже полушаровую форму, чтобы затем легче было соответственной комбинацией верхних чечевиц с обратными по знаку аберрационными ошибками совершенно избавиться от аберрации; фиг. 2 представляет сечение такой простейшей объективной системы.

Фиг. 2. Объективная система сложного микроскопа.

Для достижения возможно полного уничтожения аберрации в последнее время, по предложению профессора Аббе в Йене и по почину мастерской Цейса, начали применять разнообразнейшие сорта оптического стекла, особенно тяжелые борные и фосфатные стекла завода Шотта в Йене, а затем даже некоторые минералы (плавиковый шпат в мастерской Цейса). Таким путем Цейсу в Йене удалось достигнуть чрезвычайно полного уничтожения аберрации, особенно хроматической; такие объективы им названы апохроматическими. [ С них скопированы "семнапохроматы", "панапохроматы" и т. д. других оптиков.] При всех высоких своих достоинствах апохроматы страдают, однако, следующими недостатками: 1) поле резкого одновременного зрения у них весьма незначительно, т. е. когда центр изображения установлен на глаз резко, то края его нерезкие, и наоборот; этот недостаток апохроматов особенно резко выступает в микрофотографии. 2) Стекла, из которых составлены апохроматы, во влажном и теплом воздухе тропических стран со временем тускнеют.

При расчете и конструкции объективов приходится еще принимать во внимание одно обстоятельство — а именно влияние покровного стеклышка (см. ниже), под которым располагают обыкновенно наблюдаемые предметы. Это стеклышко преломляет лучи, исходящие из наблюдаемого предмета P так (фиг. 3, где D — покровное стеклышко O — объектив), что они по продолжении не сходятся в одной точке, и эта разница в схождении различных лучей тем больше, чем больше толщина покровного стекла изображения (фиг. 3; два стекла: более толстое D и более тонкое D1). [Это несхождение лучей изображено на фиг. 3 в значительно увеличенном масштабе.]

Фиг. 3.

Чтобы собрать в одной точке эти лучи, следует, особенно в объективах с весьма коротким фокусом, соответственным образом вычислить кривизны составляющих его стекол. Обыкновенно так и поступают, принимая толщину покровного стекла за 0,15 мм, но иные конструкторы (Рейхерт, Цейс, Росс и др.) приготовляют особые коррекционные объективы, в которых небольшим раздвижением чечевиц объектива можно достигнуть исправления хода лучей для покровных стекол различной толщины. Аббе доказал, что способность М. различать тонкие детали строения наблюдаемого предмета будет тем больше, чем больше угол, составляемый крайними лучами, идущими из предмета и попадающими еще в объектив. Этот угол будет, очевидно, тем больше, чем короче фокусное расстояние и больше отверстие объектива. Если назовем этот угол через α, то величину n∙sin α /2=A, где n — коэффициент преломления той среды, в которой находится предмет и из которой исходят лучи, профессор Аббе назвал апертурой данного объектива (на фиг. 1 угол α равен E1P2E2). Величина A характеризует способность объектива различать тонкости в строении наблюдаемого предмета, поэтому с давних времен стараются по возможности ее увеличить. В воздухе (n =1) теоретический предел A будет 1 (так как sin 180/2 =sin90°=1); на практике удалось достигнуть A равным 0,90. Этим, казалось, достигнут был и предел увеличения апертуры; но еще в 1840 г. Амичи показал, что можно пойти еще дальше, если заставить лучи входить не из воздуха (n =1) в стекло, но из среды, имеющей n >1; действительно, в этом случае A, как и следует из формулы A=n∙sin α /2 будет больше. Первые подобные иммерсионные объективы были водяные, т. е. между поверхностью стекла объектива и покровным стеклышком располагалась капля воды, заполнявшая все пространство между ними; таким образом удалось дойти до апертур 1,15—1,20. Позже стали вместо воды пользоваться жидкостями с большим коэффициентом преломления; важный шаг в этом отношении сделал профессор Аббе, предложивший приготовлять однородные иммерсионные (homogene Immersion) объективы, т. е. такие, в которых покровное стекло, последнее стекло объектива и иммерсионная жидкость имеют один и тот же коэффициент преломления. Чаще всего для этой цели пользуются сгущенным кедровым маслом (nD =1,515); этим путем удалось достигнуть апертур 1,40 [Недавно Цейсом в Йене построен иммерсионный объектив с A =1,60, жидкостью служит монобромнафталин (n =1,66).]. На фиг. 4 изображен в 2 раза увеличенный разрез оправы и стекол апохроматического объектива с однородной иммерсией; фокусное расстояние его равно 2 мм, апертура — 1,40 [Иммерсионные системы почти не нуждаются в исправлении их относительно толщины покровного стекла.].

Фиг. 4. Апохромат Цейса с однородной иммерсией.

Окулярами у М. служат почти исключительно окуляры Гюйгенса (Кампани), реже окуляры Рамсдена. Последние применяются главным образом тогда, когда необходимо получить действительное изображение от объектива ниже окуляра, например при измерениях изображения с помощью окулярных микрометров (см. Окуляр, Микрометр). В последнее время некоторые оптики (особенно Цейс) начали готовить окуляры М. отлично от обыкновенных; в этих новых типах как объектив, так и соответствующий ему окуляр в отдельности не исправляются относительно аберраций, но их располагают так, чтобы аберрации их компенсировали друг друга и они вместе давали лишенную аберрационных ошибок систему; такие окуляры называются компенсационными. Существует целый ряд приспособлений, располагаемых внутри окуляров и служащих для специальных наблюдений; таковы гониометрические окуляры, дающие возможность измерять углы кристаллов, видимых в М. (см. Гониометр); микрометрические окуляры (Рамсдена), в фокусе которых расположена тонкая стеклянная пластинка с мелкими делениями (1/100 мм) и служащие для измерения величины микроскопических объектов; поляризационные окуляры, дозволяющие наблюдать в поляризованном свете; спектральные окуляры (см. Спектральный анализ), дающие возможность наблюдать спектры поглощения предметов, исследуемых под М. Иногда желательно видеть (прямые, не обращенные) изображения в поле зрения М.; тогда прибегают к обращающим окулярам, в которых простая комбинация призм поворачивает изображение и делает его из обращенного прямым [О проекционных окулярах см. Фотография (научная).]. В Англии пользуются также часто стереоскопическими окулярами, в которых с помощью призм пучок лучей, идущих от объектива, разделяется на две части и направляется в два отдельных окуляра, приспособленные к бинокулярному рельефному зрению. Иногда раздваивающую пучок призму помещают у самого объектива; такой простейший бинокулярный М. Венгама изображен на фиг. 5.

Фиг. 5.

В нем призма A два раза отражает часть пучка и посылает эту часть в боковой окуляр E. Особенных преимуществ бинокулярные М. не представляют и сильных увеличений не допускают. Предметы, изучаемые под М., обыкновенно прозрачны и освещаются пропущенным светом. Для этой цели свет отражается на них с помощью плоского зеркала, дающего рассеянный свет, или вынутого, концентрирующего на объекте большое количество света.

Таблица МИКРОСКОП

Фиг. 6. Микроскоп с объективным револьвером и конденсатором Аббе. Фиг. 7. Конденсатор Аббе. Фиг. 8 и 9. Приборы для рисования и определения увеличения. Фиг. 10. Апертометр Аббе.

В последнее время, для более сильной концентрации света, между зеркалом и предметом располагают еще особые конденсаторы (см.); наиболее совершенные из них, конденсаторы Аббе, представляют в сущности не что иное, как перевернутый большой объектив; сечение такого прибора дано на фиг. 7 табл. Для освещения непрозрачных предметов, наблюдаемых в отраженном свете, пользуются особыми чечевицами, концентрирующими на них свет сверху, сбоку (см. также Микроструктура стали). Для сужения пучка света, падающего от зеркала на предмет или конденсатор, пользуются диафрагмами различного диаметра, вставляемыми в трубку конденсатора. В последнее время пользуются главным образом введенными Цейсом райковыми диафрагмами или "ирис" (см. Объектив фотографический). Все части М. собираются на одном штативе. Подобный штатив М. со всеми приспособлениями современного М. изображен на фиг. 6 табл. На крепкой подковообразной ноге со стойкой A закреплена ось O, вокруг которой вращается собственно М.; последний может принимать все положения от горизонтального до вертикального, а закрепляется в своем положении посредством поворота рукоятки i. К верхней стойке P прикреплена трубка R, в которую с одной стороны (сверху) вдвигаются окуляры А 1, а с другой снизу ввинчиваются объективы. Для быстрой замены одного объектива другим устроен объективный револьвер R, в который ввинчиваются два объектива; повернув его вокруг оси Z на 180°, заменяем объектив I объективом II; объективы удерживаются на месте с помощью защелки m. Такие объективные револьверы устраиваются и на три, и даже четыре объектива. Приближение и удаление трубы (тубуса) М. к объекту (установка М.) производится сначала грубо, с помощью шестерни и зубчатки K, а затем уже точно, с помощью микрометрического винта с деленной головкой D, помещающегося внутри трубки P; указатель n позволяет отсчитывать части одного оборота винта. Под объективным револьвером лежит столик М., пластинка с отверстием в центре, служащая для закрепления на ней стеклышка с исследуемым объектом. Столики современных М. снабжены обыкновенно всеми необходимыми приспособлениями для удобного всестороннего перемещения объекта. В изображенном на чертеже столике возможно раньше всего вращательное движение объекта вокруг оси столика; угол поворота отсчитывается по лимбу T. Затем с помощью винтов a и a' можно дать объекту поступательное движение в двух перпендикулярных друг к другу направлениях. Предметное стекло на столике удерживается зажимом dc. Под столиком находится конденсатор J с расположенной под ним райковой диафрагмой f. Конденсатор делается в хороших штативах подвижным, для более удобной центрировки его. Детальный чертеж (разрез) конденсаторного устройства дан на фиг. 7 табл.; a — конденсатор, e —головка кремальеры, перемещающей весь конденсатор, d — ручка райковой диафрагмы (ирис). Под конденсатором (фиг. 6) видно зеркало g, с одной стороны плоское, с другой — вогнутое. Описанный тип микроскопного штатива наиболее употребительный; он введен был Обергейзером и усовершенствован Гартнаком. Этот тип часто называют континентальным, в отличие от английского типа, отличающегося весьма длинным тубусом (трубкой) и часто своеобразной системой освещения объекта. Описанный тип в исполнении различных оптиков принимает ту или другую форму, смотря по цели, которой он должен соответствовать, и требованиям, к нему предъявляемым. Так, например, штативы, предназначенные для исследований минералогических, снабжаются еще гониометрическими, поляризационными приспособлениями, особенными призмами для освещения сверху и т. д. Большинство оптических мастерских, изготовляющих М. [Лучшие из них: Цейс в Йене, Рейхерт в Вене, Ленц в Вецларе, Зейберт в Вецларе, Росс в Лондоне, Шевалье в Париже.], строит теперь и продает штативы совершенно независимо от оптической части М., так что при всяком штативе можно получить всякое увеличение, вставив лишь в него соответственные объектив и окуляр; однако применение сильного увеличения при плохом штативе совершенно нецелесообразно, так как при таких условиях невозможно достигнуть точной установки и надлежащего освещения. В последнее время между конструкторами М. проводится мысль принятия однообразного размера штативов и однородной винтовой нарезки (см. Винт), так чтобы объективы и окуляры всякой системы и всякой фирмы подходили ко всякому штативу. Оптические свойства М. характеризуются: 1) его увеличением, 2) его апертурой и, наконец, его разрешающей силой, т. е. способностью различать мелкие детали в изображении объекта. Разрешающая сила обуславливается как (главным образом) апертурой и увеличением, так, наконец, и достоинствами шлифовки стекол и степенью уменьшения в них аберрации. Поэтому разрешающая сила М. и принимается обыкновенно за общую характеристику его оптических достоинств.

Общее увеличение М. слагается из увеличения его объектива и увеличения окуляра. Увеличение изображения, даваемого оптическим стеклом, применяемым как лупа, зависит от расстояния наилучшего видения наблюдателя; для единства принимают это расстояние равным 250 мм. Увеличением объектива называют обыкновенно то увеличение, которое он дает, если пользоваться им как лупой, т. е. приблизительно 250/f, где f — выраженное в мм фокусное расстояние объектива. Таким образом, объектив с фокусом в 4 мм имеет приблизительно собственное увеличение = 63. Увеличением окуляров или номером их, по почину Цейса, называют число, которое, будучи умножено на собственное увеличение данного объектива, даст общее увеличение комбинации из данного объектива и данного окуляра. Так, например, окуляр № 16 есть окуляр, который в соединении с объективом собственного увеличения n даст общее увеличение М., равное 16п [Для того чтобы "увеличение" окуляра не менялось в зависимости от применения того или другого объектива, в новейших штативах окуляры располагают так, чтобы фокусы всех окуляров попадали всегда в одну и ту же точку оси тубуса М.]. Как пример приводим таблицу общего увеличения М., составленного из некоторых апохроматических объективов и компенсационных окуляров Цейса.

Фокусное расстояние апохромата, в мм

Увеличение апохромата

Общее увеличение с компенсационным окуляром.

№ 4

№ 8

№ 12

№ 18

16,0

15,5

62

125

187

281

8,0

31,0

125

250

375

562

3,0

83,0

333

667

1000

1500

2,0

125,0

500

1000

1500

2250

1,5

167,0

667

1334

2000

3000

Общее увеличение М. определяется непосредственно с помощью приборов, дозволяющих видеть одновременно и изображение в М., и какую-либо внешнюю соответственно расположенную шкалу, например при помощи камеры-люциды (см.) или другого прибора для рисования микроскопических изображений. Простейший подобный прибор изображен на фиг. 8 табл. В коробочке K (фиг. 8, a), которая посредством кольца O надевается на М., находятся призмы A и B (фиг. 8, б), направляющие луч S, исходящий от какого-либо рядом с М. расположенного предмета, в глаз наблюдателя; параллельно в глаз входят лучи, непосредственно идущие из окуляра М., — лучи S'. Таким образом глаз наблюдателя видит одновременно как изображение в М., так и внешний предмет. Если на столике М. расположить стеклянную мелко деленную (например, на 1/100 мм) шкалу, а рядом — обыкновенную шкалу, деленную на мм, то деления одной шкалы будут в глазу налегать на деления другой; если мы заметим, например, что каждое деление стеклянной шкалы на внешней шкале равно двум мм, то заключаем, что общее увеличение М. равно 2: 1/100 =200. Другой подобный прибор изображен на фиг. 9 табл. Посредством кольца R и винта C к окулярной трубке T прикреплена призмочка P, отражающая лучи KBP (Sp — обыкновенное зеркало), идущие от внешней шкалы вверх; параллельно проходят другие лучи, выходящие из окуляра M.; a и b — вспомогательные стекла для более резкого одновременного видения двух изображений. Для определения апертуры данного объектива пользуются проще всего апертометром Аббе. Это стеклянный полуцилиндр (фиг. 10 табл.), задняя плоскость которого скошена под углом в 45° к основанию его, так что лучи, попадающие вертикально в отверстие O, выцарапанное в небольшом посеребренном кружке, отражаются от скошенной задней плоскости и выходят горизонтально из A. Прибор кладут на столик М. и смотрят через М., снабженный исследуемым объективом в отверстие O. Глаз видит тогда благодаря полному внутреннему отражению острия перемещающихся указателей BB. Эти указатели раздвигаются до тех пор, пока изображения остриев не дойдут до самых краев поля зрения. Синус угла BOB даст тогда апертуру, но так как она получена в стекле, то, чтобы определить ее для воздуха, следует синус угла BOB умножить еще на коэффициент преломления стекла апертометра. Чтобы избежать вычислений, результаты такого умножения прямо нанесены на прибор: по нижней шкале отсчитывают апертуры, по верхней углы. В случае иммерсионных систем между отверстием O и объективом пускают каплю иммерсионной жидкости.

Для определения разрешающей силы микроскопа, т. е. способности его передавать в микроскопическом изображении тонкие детали структуры предмета, пользуются пробными объектами, т. е. предметами искусственными или природными, обладающими весьма тонкой и мелкой отчетливой структурой. Весьма известна пробная пластинка Ноберта, состоящая из 20 групп [Существуют пластинки Ноберта и с 30, и с 19 группами.] все более и более мелких делений, нанесенных алмазом на стеклянную пластинку; в первой группе расстояние между чертами равно 0,001 парижской линии (0,0023 мм), в двадцатой — 0,00005 парижской линии (0,00011 мм). Первая ясно разделяется при увеличении 70, 6-ая или 7-ая — при увеличении около 300. Чаще пользуются для этой цели природными объектами — чешуйками крыл бабочек (Hipparchia Sanira) и в особенности сетчатой структуры известковой оболочки диатомей (см.). В следующей таблице в столбце A даны названия диатомей, в B — необходимая для разрешения (при прямом освещении) апертура, в N — соответствующая группа пластинки Ноберта, в D — приблизительное расстояние черточек в тысячных долях мм:

A

B

N

D

Navicula nobilis

0,15

1

2,0 Pleurosigma balticum

0,45

5

0,7 Pleurosigma attennatum

0,62

6

0,6 Pleurosigma angulatum

0,75

8—9

0,45 Nitzschia sigmoidea

1,05

11

0,36 Navicula rhomboides

1,30

13

0,33 Grammasophora subtilissima

1,40

16

0,26 Amphipleura pellucida

18—19

0,24

Гельмгольц и Аббе показали, что для ясного разделения под М. структурных элементов, отстоящих друг от друга на расстоянии d, нужна апертура не меньше A= λ /2d, где λ — длина волны света, который дает изображение. Эта зависимость может служить для вычисления предела разрешающей силы М. Для света средней длины волны λ =0,55 μ (где μ — одна тысячная мм, один микрон), наибольшее же A, удобно достигаемое без иммерсии, — 1,20; отсюда для предела различаемой структуры следует расстояние между отдельными элементами ее, равное приблизительно около 0,2 μ. На практике по многим причинам едва можно достигнуть при данных условиях d=0,5 μ. Предел этот можно понизить трояким путем: 1) уменьшив λ, т. е. взяв свет короткой длины волны, например λ =0,4 μ (ультрафиолетовый свет). Глаз может не видеть этих лучей, но изображение можно было бы получить фотографическим путем [Очевидно, все эти рассуждения чисто теоретические и выполнение их на практике встретило бы множество затруднений]. Благодаря этому предел d понизится до 0,4 μ. 2) Употреблением иммерсионных систем, которые содействовали бы уменьшению d не только увеличением апертуры, но и уменьшением длины волны, благодаря уменьшению скорости распространения света в иммерсионной жидкости. Взяв иммерсию в монобромнафталине, веществе с весьма большим коэффициентом преломления (n =1,66), достигнем величин d, равных 0,24 μ. 3) Аббе показал, что разрешающая сила М. повышается при косом освещении предмета и может при этом даже удвоиться. Приняв и это в расчет, получаем окончательный предел d=0,12 μ. На практике же разрешение черт с расстоянием d=0,4 μ представляет уже очень большие затруднения. По мнению Чапского (Czapski), одного из лучших знатоков микроскопической техники, ниже этого предела (d=0,12 μ) нельзя и надеяться когда-либо в будущем дойти [Czapski, "Die vorausichtlichen Grenzen der Leistungsf ä higkeit des Mikroskops" ("Zeitschr. f. Mikroskopie", т. VIII, стр. 145).]. Чтобы представить себе, каким увеличениям соответствуют данные пределы, примем, что человеческий глаз различает еще удобно элементы, отстоящие друг от друга на расстояние около 4 дуговых секунд. Тогда увеличение, нормально соответствующее апертуре A, будет N, а теоретически разрешимая структура будет иметь расстояние между элементами равное d.

А

N

d

0,30

317

0,92 μ

0,90

952

0,31 μ

1,20

1270

0,23 μ

1,40

1481

0,19 μ

1,60

1693

0,17 μ

Уже выше было сказано, что показанные пределы d с данными увеличениями на практике не достигаются. С другой стороны, часто стараются переходить и за указанные пределы увеличения, применяя слишком сильные окуляры. Такое злоупотребление сильными увеличениями тотчас отзывается на ясности изображения и не только не дает наблюдающему никаких преимуществ, но скорее вредит наблюдению. Мастера микроскопии работали и работают всегда с наименьшими допустимыми при данном объекте увеличениями.

История М

. Первые сложные М. построены были нидерландскими очковыми мастерами (Захарий Янсен в Миддельбурге?) около 1590 г.; они состояли из объектива и вогнутого окуляра (см. Оптические стекла). В 1646 г. Фонтана заменил вогнутый окуляр двояковыпуклой лупой и создал таким образом первый сложный М. того же типа, каким пользуются теперь. В 1665 г. Левенгук с целью увеличить поле зрения М. прибавил к окуляру второе собирательное стекло, т. е. устроил вместо простого окуляра-лупы окуляр Гюйгенса, изобретенный последним еще в 1659 г. и примененный к телескопу. Дальнейшего усовершенствования М. старались достигнуть уменьшением фокусного расстояния объективов; для этого соединяли в один объект даже несколько чечевиц (дублеты Дивини, 1668). Недостатки хроматической аберрации заставили обратиться к устройству катадиоптрических М., указанных впервые Ньютоном (1672 г.) и усовершенствованных Смитом, Брюстером и позже Амичи. Открытие принципа ахроматического соединения стекол вернуло конструкторов к идее диоптрического М. Эйлер теоретически рассчитал ахроматический объектив М.; построен и усовершенствован он был Мартином (1759), ван Дейлем (1807), Фраунгофером (1811) и Амичи (1816). Особые заслуги в этом отношении принадлежат французскому оптику Шевалье (1824), который, по расчетам Селлига, начал впервые строить сложные объективы из нескольких соединенных вместе отдельных чечевиц. Дальнейшие усовершенствования внесли Листер (1830) и Амичи. Последний, справедливо называемый одним из отцов современного М., первый указал на принцип иммерсии (водой, в 1870 г.; усовершенствования сделаны Гартнаком в 1855 г.), на способ компенсирования ошибок объектива окуляром и на применение полушаровой конечной линзы в объективе. Коррекционные объективы предложены были А. Россом в Лондоне (1839) и усовершенствованы Венгамом (1857). Так стояло дело до конца 70-х годов, когда началась новая эра в конструкции М., благодаря теоретическим работам профессора Аббе (в Йене) и неустанным стремлениям к усовершенствованию М., делаемым под руководством Аббе в оптической мастерской Цейса в Йене. Работы эти привели к открытию однородной иммерсии (1878), к устройству апохроматов (1886), к конструкции конденсатора Аббе и к множеству мелких усовершенствований; можно сказать, что современный М. и его теория созданы Аббе и Цейсом. Ныне созданные ими типы и конструктивные принципы приняты и копируются всеми первоклассными оптическими мастерскими.

Историю М. до середины XIX столетия см. E. Wilde, "Geschichte d. Optik" (Б., 1838), и Harting, "Das Mikroskop" (2-е изд., Брауншвейг, 1866). Подробнее о М. см. Dippel, "Das Mikroskop" (2 изд., Брауншвейг, 1882); H. van Heurck, "Le Microscop" (4 изд., Антверпен 1891); A. Zimmermann, "Das Mikroskop" (более популярное изложение, 1895, Лейпциг; русский перевод издал Риккер, СПб., 1896); общие принципы теории М. см. S. Czapski, "Theorie der optischen Instrumente" (по Аббе, Бреславль, 1893) и в статьях Аббе и других в "Zeitsch r. fü r wissensch. Mikroskopie". Много полезных указаний в иллюстрированном каталоге объективов Цейса в Йене (Carl Zeiss, "Mikroskop", 1895).

А. Г.

I

Микроско́п (от Микро... и греч. skopéo — смотрю)

оптический прибор для получения сильно увеличенных изображений объектов (или деталей их структуры), невидимых невооружённым глазом. Человеческий глаз представляет собой естественную оптическую систему, характеризующуюся определённым разрешением, т. е. наименьшим расстоянием между элементами наблюдаемого объекта (воспринимаемыми как точки или линии), при котором они ещё могут быть отличены один от другого. Для нормального глаза при удалении от объекта на т. н. расстояние наилучшего видения (D = 250 мм) минимальное разрешение составляет примерно 0,08 мм (а у многих людей — около 0,20 мм).Размеры микроорганизмов (См. Микроорганизмы), большинства растительных и животных клеток, мелких кристаллов, деталей микроструктуры металлов и сплавов и т. п. значительно меньше этой величины. Для наблюдения и изучения подобных объектов и предназначены М. различных типов. С помощью М. определяют форму, размеры, строение и многие другие характеристики микрообъектов. М. даёт возможность различать структуры с расстоянием между элементами до 0,20 мкм.

Историческая справка. Свойство системы из двух линз давать увеличенные изображения предметов было известно уже в 16 в. в Нидерландах и Северной Италии мастерам, изготовлявшим очковые стекла. Имеются сведения, что около 1590 прибор типа М. был построен З. Янсеном (Нидерланды). Быстрое распространение М. и их совершенствование, главным образом ремесленниками-оптиками, начинается с 1609—10, когда Г. Галилей, изучая сконструированную им зрительную трубу (См. Зрительная труба), использовал её и в качестве М., изменяя расстояние между объективом и окуляром. Первые блестящие успехи применения М. в научных исследованиях связаны с именами Р. Гука (около 1665; в частности, он установил, что животные и растительные ткани имеют клеточное строение) и особенно А. Левенгука, открывшего с помощью М. микроорганизмы (1673—77). В начале 18 в. М. появились в России: здесь Л. Эйлер (1762; «Диоптрика», 1770—71) разработал методы расчёта оптических узлов М. В 1827 Дж. Б. Амичи впервые применил в М. иммерсионный объектив. В 1850 английский оптик Г. Сорби создал первый М. для наблюдения объектов в поляризованном свете.

Широкому развитию методов микроскопических исследований и совершенствованию различных типов М. во 2-й половине 19 и в 20 вв. в значительной степени способствовала научная деятельность Э. Аббе, который разработал (1872—73) ставшую классической теорию образования изображений несамосветящихся объектов в М. Английский учёный Дж. Сиркс в 1893 положил начало интерференционной микроскопии. В 1903 австр. исследователи Р. Зигмонди и Г. Зидентопф создали т. н. ультрамикроскоп. В 1935 Ф. Церникепредложил метод фазового контраста для наблюдения в М. прозрачных слабо рассеивающих свет объектов. Большой вклад в теорию и практику микроскопии внесли сов. учёные — Л. И. Мандельштам, Д. С. Рождественский, А. А. Лебедев, В. П. Линник.

Оптическая схема, принцип действия, увеличение и разрешающая способность микроскопа. Одна из типичных схем М. приведена на рис. 1. Рассматриваемый объект (препарат) 7 располагают на предметном стекле 10. Конденсор 6 концентрирует на объекте пучок света, отражающегося от зеркала 4. Источником света в М. чаще всего служит специальный осветитель, состоящий из лампы и линзы-коллектора (соответственно 1 и 2 на рис.); иногда зеркало направляет на объект обычный дневной свет. Диафрагмы (См. Диафрагма) — полевая 3 и апертурная 5 ограничивают световой пучок и уменьшают в нём долю рассеянного света, попадающего на препарат «со стороны» и не участвующего в формировании изображения.

Возникновение изображения препарата в М. в основных (хотя и наиболее простых) чертах можно описать в рамках геометрической оптики (См. Геометрическая оптика). Лучи света, исходящие от объекта 7, преломляясь в Объективе8, создают перевёрнутое и увеличенное действительное Изображение оптическое7’ объекта. Это изображение рассматривают через Окуляр9. При визуальном наблюдении М. фокусируют так, чтобы 7' находилось непосредственно за передним фокусом окуляра F_oк. В этих условиях окуляр работает как Лупа: давая дополнительное увеличение, он образует мнимое изображение 7’’ (по-прежнему перевёрнутое); проходя через оптические среды глаза наблюдателя, лучи от 7’’ создают на сетчатке глаза действительное изображение объекта. Обычно 7’’ располагается на расстоянии наилучшего видения D от глаза. Если сдвинуть окуляр так, чтобы 7' оказалось перед F_oк, то изображение, даваемое окуляром, становится действительным и его можно получить на экране или фотоплёнке; по такой схеме производят, в частности, фото- и киносъёмку микроскопических объектов (см. Микропроекция).

Общее увеличение М. равно произведению линейного увеличения объектива на угловое увеличение окуляра:

(см. Увеличение оптическое).Увеличение объектива β = Δ/f"_oб, где Δ — расстояние между задним фокусом объектива F'_oб и передним фокусом окуляра (т. н. оптическая длина тубуса М.), f’_oб, — фокусное расстояние объектива. Увеличение окуляра, как и лупы, выражается формулой

(f’’_oк берётся в мм). Обычно объективы М. имеют увеличения от 6,3 до 100, а окуляры — от 7 до 15 (их значения гравируются на оправах). Поэтому общее увеличение М. лежит в пределах от 44 до 1500.

Разумеется, технически возможно применить в М. объективы и окуляры, которые дадут общее увеличение, значительно превышающее 1500. Однако обычно это нецелесообразно. Большие увеличения не являются самоцелью — назначение М. состоит в том, чтобы обеспечить различение как можно более мелких элементов структуры препарата, т. е. в максимальном использовании разрешающей способности (См. Разрешающая способность) М. А она имеет предел, обуслопленный волновыми свойствами света. (В геометрической оптике, в рамках которой выше было рассмотрено образование изображения в М., отвлекаются от этих свойств света, но предел возможностей М. определяют именно они.) Согласно общей закономерности, наблюдая объект в каком-либо излучении с длиной волны λ, невозможно различить элементы объекта, разделённые расстояниями, намного меньшими, чем λ. Эта закономерность проявляется и в М., причём количественное её выражение несколько различно для самосветящихся и несамосветящихся объектов. Изображение испускающей монохроматический свет точки, даваемое даже идеальным (не вносящим никаких искажений) объективом, не воспринимается глазом как точка, так как вследствие дифракции света (См. Дифракция света) фактически является круглым светлым пятнышком конечного диаметра d, окруженным несколькими попеременно тёмными и светлыми кольцами (т. н. дифракционное пятно, пятно Эри, диск Эри). d = 1,22 λ/A, где λ — длина волны света (при освещении препарата немонохроматическим светом λ — обычно наименьшая длина волны, характеризующая этот свет, либо длина волны, интенсивность излучения на которой максимальна), А — числовая Апертура объектива, равная А = n · sin u_m (n — показатель преломления среды, разделяющей светящуюся точку и объектив, u_m — половина угла раствора светового пучка, исходящего из точки и попадающего в объектив). Если две светящиеся точки расположены близко друг от друга, их дифракционные картины накладываются одна на другую, давая в плоскости изображения сложное распределение освещённости (рис. 2). Наименьшая относительная разница освещённостей, которая может быть замечена глазом, равна 4 %. Этому соответствует наименьшее расстояние между точками, при котором их изображения можно различить — предельное разрешение М.: δ_пр = 0,42d = 0,51 λ/A. Для несамосветящихся объектов, как было показано Э. Аббе в его классической теории М., предельное разрешение составляет δ_пр = λ/(А + А'), где А и A' — числовые апертуры объектива и конденсора М. (значения апертур гравируются на оправах).

Изображение любого объекта состоит из совокупности изображений отдельных элементов его структуры. Мельчайшие из них воспринимаются как точки, и к ним полностью применимы ограничения, следующие из дифракции света в М. — при расстояниях между ними, меньших предельного разрешения М., они сливаются и не могут наблюдаться раздельно. Существенно повысить разрешающую способность М. можно, только увеличивая А. В свою очередь, увеличить А можно лишь за счет повышения показателя преломления n среды между объектом и объективом (т. к. sinu_m ≤ 1). Это и осуществлено в иммерсионных системах (См. Иммерсионная система), числовые апертуры которых достигают величины А = 1,3 (у обычных «сухих» объективов макс. А — 0,9).

Существование предела разрешающей способности влияет на выбор увеличений, получаемых с помощью М. Увеличения от 500 А до 1000 А называют полезными, т. к. при них глаз наблюдателя различает все элементы структуры объекта, разрешаемые М. При этом исчерпываются возможности М. по разрешающей способности. При увеличениях свыше 1000 А не выявляются никакие новые подробности структуры препарата; всё же иногда такие увеличения используют — в микрофотографии, при проектировании изображений на экран и в некоторых других случаях. Существенно более высокими, чем у М., разрешающей способностью и, следовательно, полезным увеличением обладает Электронный микроскоп.

Методы освещения и наблюдения (микроскопия). Структуру препарата можно различить лишь тогда, когда разные его частицы по-разному поглощают или отражают свет либо отличаются одна от другой (или от окружающей среды) показателем преломления. Эти свойства обусловливают разницу амплитуд и фаз световых волн, прошедших через различные участки препарата, от чего, в свою очередь, зависит контрастность изображения. Поэтому методы наблюдения в М. выбираются (и обеспечиваются конструктивно) в зависимости от характера и свойств изучаемых объектов.

Метод светлого поля в проходящем свете применяется при исследовании прозрачных препаратов с включенными в них абсорбирующими (поглощающими свет) частицами и деталями. Таковы, например, тонкие окрашенные срезы животных и растительных тканей, тонкие шлифы минералов и т. д. В отсутствие препарата пучок света из конденсора 6 (рис. 1), проходя через объектив 8, даёт вблизи фокальной плоскости окуляра 9 равномерно освещенное поле. Если в препарате 7 имеется абсорбирующий элемент, то он отчасти поглощает и отчасти рассеивает падающий на него свет (штриховая линия), что и обусловливает появление изображения. Метод может быть полезен и при наблюдении неабсорбирующих объектов, но лишь в том случае, если они рассеивают освещающий пучок настолько сильно, что значительная часть его не попадает в объектив.

Метод косого освещения является разновидностью предыдущего, отличаясь тем, что свет на объект направляют под большим углом к направлению наблюдения. В ряде случаев это позволяет выявить «рельефность» объекта за счёт образования теней.

Метод светлого поля в отражённом свете (рис. 3) применяется для наблюдения непрозрачных отражающих свет объектов, например шлифов металлов или руд. Освещение препарата 4 (от осветителя 1 и полупрозрачного зеркала 2) производится сверху, через объектив 3, который одновременно играет и роль конденсора. В изображении, создаваемом в плоскости 6 объективом совместно с тубусной линзой 5, структура препарата видна из-за различия в отражающей способности её элементов; на светлом поле выделяются также неоднородности, рассеивающие падающий на них свет.

Метод тёмного поля в проходящем свете (рис. 4) применяется для получения изображений прозрачных неабсорбирующих объектов, невидимых при освещении по методу светлого поля. Часто таковы биологические объекты. Свет от осветителя 1 и зеркала 2 направляется на препарат конденсором специальной конструкции — т. н. конденсором тёмного поля 3. По выходе из конденсора основная часть лучей света, не изменившая своего направления при прохождении через прозрачный препарат, образует пучок в виде полого конуса и не попадает в объектив 5 (который находится внутри этого конуса). Изображение в М. создаётся лишь небольшой частью лучей, рассеянных микрочастицами находящегося на предметном стекле 4 препарата внутрь конуса и прошедшими через объектив. В поле зрения 6 на тёмном фоне видны светлые изображения элементов структуры препарата, отличающихся от окружающей среды показателем преломления. У крупных частиц видны только светлые края, рассеивающие лучи света. При этом методе по виду изображения нельзя определить, прозрачны частицы или непрозрачны, больший или меньший показатель преломления они имеют по сравнению с окружающей средой.

Метод ультрамикроскопии, основанный на том же принципе (препараты в ультрамикроскопах освещаются перпендикулярно направлению наблюдения), даёт возможность обнаружить (но не «наблюдать» в буквальном смысле слова) чрезвычайно мелкие частицы, размеры которых лежат далеко за пределами разрешающей способности наиболее сильных М. С помощью иммерсионных ультрамикроскопов удаётся зарегистрировать присутствие в препарате частиц размером до 2․10^-9 м. Однако определить форму и точные размеры таких частиц с помощью этого метода невозможно: их изображения представляются наблюдателю в виде дифракционных пятен, размеры которых зависят не от размеров и формы самих частиц а от апертуры объектива и увеличения М. Т. к. подобные частицы рассеивают очень мало света, то для их освещения требуются чрезвычайно сильные источники света, например угольная электрическая дуга. Ультрамикроскопы применяются главным образом в коллоидной химии.

При наблюдении по методу тёмного поля в отражённом свете непрозрачные препараты (например, шлифы металлов) освещают сверху — через специальную кольцевую систему, расположенную вокруг объектива и называемую эпиконденсором.

Метод наблюдения в поляризованном свете (поляризационная микроскопия) служит для микроскопического исследования препаратов, включающих оптически анизотропные элементы (или целиком состоящих из таких элементов). К ним относятся многие минералы, зёрна в шлифах сплавов, некоторые животные и растительные ткани и пр. Оптические свойства анизотропных микрообъектов различны в различных направлениях (см. Оптическая анизотропия) и проявляются по-разному в зависимости от ориентации этих объектов относительно направления наблюдения и плоскости поляризации света (См. Поляризация света), падающего на них. Наблюдение можно вести как в проходящем, так и в отражённом свете. Свет, излучаемый осветителем, пропускают через поляризатор; сообщенная ему при этом поляризация меняется при последующем прохождении света через препарат (или отражении от него), и эти изменения изучаются с помощью анализатора (см. Поляризационные приборы) и различных компенсаторов оптических (См. Компенсатор оптический). По таким изменениям можно судить об основных оптических характеристиках анизотропных микрообъектов: силе двойного лучепреломления (См. Двойное лучепреломление), количестве оптических осей и их ориентации, вращении плоскости поляризации (См. Вращение плоскости поляризации), Дихроизме.

Метод фазового контраста (и его разновидность — т. н. метод «аноптрального» контраста) служит для получения изображений прозрачных и бесцветных объектов, невидимых при наблюдении по методу светлого поля. К числу таких объектов относятся, например, живые неокрашенные животные ткани. Метод основан на том, что даже при очень малых различиях в показателях преломления разных элементов препарата световая волна, проходящая через них, претерпевает разные изменения по фазе (приобретает т. н. фазовый рельеф). Эти фазовые изменения, не воспринимаемые непосредственно ни глазом, ни фотопластинкой, с помощью специального оптического устройства преобразуются в изменения амплитуды световой волны, т. е. в изменения яркости («амплитудный рельеф»), которые уже различимы глазом или фиксируются на фоточувствительном слое. Другими словами, в получаемом видимом изображении распределение яркостей (амплитуд) воспроизводит фазовый рельеф. Такое изображение называется фазово-контрастным. В типичной для этого метода схеме (рис. 5) в переднем фокусе конденсора 3 устанавливается апертурная диафрагма 2, отверстие которой имеет форму кольца. Её изображение возникает вблизи заднего фокуса объектива 5, и там же устанавливается т. н. фазовая пластинка 6, на поверхности которой имеется кольцевой выступ или кольцевая канавка, называемая фазовым кольцом. Фазовая пластинка может быть помещена и не в фокусе объектива (часто фазовое кольцо наносят прямо на поверхность одной из линз объектива), но в любом случае неотклонённые в препарате 4 лучи от осветителя 1, дающие изображение диафрагмы 2, должны полностью проходить через фазовое кольцо, которое значительно ослабляет их (его делают поглощающим) и изменяет их фазу на λ/4 (λ — длина волны света). В то же время лучи, даже ненамного отклоненные (рассеянные) в препарате, проходят через фазовую пластинку, минуя фазовое кольцо (штриховые линии), и не претерпевают дополнительного сдвига фазы. С учётом фазового сдвига в материале препарата полная разность фаз между отклоненными и неотклонёнными лучами оказывается близкой к 0 или λ/2, и в результате интерференции света (См. Интерференция света) в плоскости изображения 4' препарата 4 они заметно усиливают или ослабляют друг друга, давая контрастное изображение структуры препарата. Отклоненные лучи имеют значительно меньшую амплитуду по сравнению с неотклонёнными, поэтому ослабление основного пучка в фазовом кольце, сближая значения амплитуд, также приводит к большей контрастности изображения. Метод позволяет различать малые элементы структуры, чрезвычайно слабо контрастные в методе светлого поля. Прозрачные частицы, сравнительно не малые по размерам, рассеивают лучи света на столь небольшие углы, что эти лучи проходят вместе с неотклонёнными через фазовое кольцо. Для подобных частиц фазово-контрастный эффект имеет место только вблизи их контуров, где происходит сильное рассеяние.

Метод интерференционного контраста (интерференционная микроскопия) состоит в том, что каждый луч, входящий в М., раздваивается; один из полученных лучей направляется сквозь наблюдаемую частицу, а второй — мимо неё по той же или дополнительной оптической ветви М. В окулярной части М. оба луча вновь соединяются и интерферируют между собой. Результат интерференции определяется разностью хода (См. Разность хода) лучей δ, которая выражается формулой δ = Nλ = (n₀ — n_m)d, где n₀, n_m — показатели преломления частицы и окружающей среды, d — толщина частицы, N — т. н. порядок интерференции, λ — длина волны света. Принципиальная схема одного из способов осуществления интерференционного контраста показана на рис. 6. Конденсор 1 и объектив 4 снабжены двоякопреломляющими пластинками (помечены на рис. диагональными стрелками), первая из которых расщепляет исходный световой луч на два луча, а вторая воссоединяет их. Один из лучей, проходя через объект 3, запаздывает по фазе (приобретает разность хода по сравнению со вторым лучом); величина этого запаздывания измеряется компенсатором 5. Метод интерференционного контраста в некоторых отношениях сходен с методом фазового контраста — оба они основаны на интерференции лучей, прошедших через микрочастицу и миновавших её. Как и фазово-контрастная микроскопия, этот метод позволяет наблюдать прозрачные и бесцветные объекты, но их изображения могут быть и разноцветными (интерференционные цвета). Оба метода пригодны для изучения живых тканей и клеток (и часто применяются именно с этой целью). Отличие интерференционного метода от метода фазового контраста заключается главным образом в возможности, используя компенсаторы, с высокой точностью (до ¹/₃₀₀ λ) измерять разности хода, вносимые микрообъектами. Это открывает широкие возможности количественных исследований — на основании таких измерений могут быть рассчитаны общая масса и концентрация сухого вещества в микрообъекте (например, в растительной или животной клетке), показатель преломления и размеры объекта (рис. 7). Метод интерференционного контраста часто сочетают с другими методами микроскопии, в частности с наблюдением в поляризованном свете; применение его совместно с микроскопией в ультрафиолетовых лучах позволяет, например, определить содержание нуклеиновых кислот (См. Нуклеиновые кислоты) в общей сухой массе объекта. К интерференционной микроскопии обычно относят также методы использования Микроинтерферометров.

Метод исследования в свете люминесценции (люминесцентная микроскопия, или флуоресцентная микроскопия) заключается в наблюдении под М. зелено-оранжевого свечения микрообъектов, которое возникает при их освещении сине-фиолетовым светом или не видимыми глазом ультрафиолетовыми лучами (см. Люминесценция).При этом методе в оптическую схему М. вводятся два Светофильтра. Первый из них помещают перед конденсором; он пропускает от источника-осветителя излучение только тех длин волн, которые возбуждают люминесценцию либо самого объекта (собственная люминесценция), либо специальных красителей, введённых в препарат и поглощённых его частицами (вторичная люминесценция). Второй светофильтр, установленный после объектива, пропускает к глазу наблюдателя (или на фоточувствительный слой) только свет люминесценции. В люминесцентной микроскопии используют как освещение препаратов сверху (через объектив, который в этом случае служит и конденсором), так и снизу, через обычный конденсор. Наблюдение при освещении сверху иногда называют «люминесцентной микроскопией в отражённом свете» (этот термин условен — возбуждение свечения препарата не является простым отражением света); его часто сочетают с наблюдением по фазово-контрастному методу в проходящем свете.

Метод широко применяется в микробиологии (См. Микробиология), вирусологии (См. Вирусология), гистологии (См. Гистология), цитологии (См. Цитология), в пищевой промышленности, при исследовании почв, в микрохимическом анализе (См. Микрохимический анализ), в дефектоскопии (См. Дефектоскопия). Обилие и разнообразие применений связаны с чрезвычайно высокой цветовой чувствительностью глаза и высокой контрастностью изображения самосветящегося объекта на тёмном нелюминесцирующем фоне, а также ценностью информации о составе и свойствах исследуемых веществ, которую можно получить, зная интенсивность и спектральный состав их люминесцентного излучения.

Метод наблюдения в ультрафиолетовых (УФ) лучах позволяет увеличить предельную разрешающую способность М., т. е. понизить его предельное разрешение, которое зависит (см. выше) от длины волны λ применяемого излучения (для используемых в микроскопии УФ лучей λ = 400—250 нм, тогда как для видимого света λ = 700—400 нм). Но главным образом этот метод расширяет возможности микроскопических исследований за счёт того, что частицы многих веществ, прозрачные в видимом свете, сильно поглощают УФ излучение определённых длин волн и, следовательно, легко различимы в УФ изображениях. Характерными спектрами поглощения в УФ области обладает, например, ряд веществ, содержащихся в растительных и животных клетках (Пуриновые основания, пиримидиновые основания, большинство витаминов (См. Витамины), ароматические Аминокислоты, некоторые Липиды, Тироксини др.); это обусловило широкое применение УФ микроскопии в качестве одного из методов цитохимического анализа.

Ультрафиолетовые лучи невидимы для человеческого глаза. Поэтому изображения в УФ микроскопии регистрируют либо фотографически, либо с помощью электроннооптического преобразователя (См. Электроннооптический преобразователь)или люминесцирующего экрана. Распространён следующий способ цветового представления таких изображений. Препарат фотографируется в трёх длинах волн УФ области спектра; каждый из полученных негативов освещается видимым светом определённого цвета (например, синим, зелёным и красным), и все они одновременно проектируются на один экран. В результате на экране создаётся цветное изображение объекта в условных цветах, зависящих от поглощающей способности препарата в ультрафиолете.

Метод наблюдения в инфракрасных (ИК) лучах также требует преобразования невидимого для глаза изображения в видимое путём его фотографирования или с помощью электроннооптического преобразователя. ИК микроскопия позволяет изучать внутреннюю структуру объектов, непрозрачных в видимом свете, например тёмных стекол, некоторых кристаллов и минералов и пр.

Микрофотографирование и микрокиносъёмка, т. е. получение с помощью М. изображений на светочувствительных слоях, широко применяется в сочетании со всеми другими методами микроскопического исследования. Оптическая система М. при микрофото- и микрокиносъёмке требует некоторой перестройки — иной по сравнению с визуальным наблюдением фокусировки окуляра относительно изображения, даваемого объективом (подробнее об этом см. в ст. Микропроекция). Многие современные М. имеют постоянные (вмонтированные) устройства для микрофотографии, которые позволяют осуществлять такую перестройку и проектировать изображения препаратов на фотопластинку или плёнку (а большинство М. может быть с этой целью оснащено дополнительными принадлежностями). Микрофотография незаменима при документировании исследований, при изучении объектов в невидимых для глаза УФ и ИК лучах (см. выше), а также объектов со слабой интенсивностью свечения. Микрокиносъёмка важна при исследовании процессов, развёртывающихся во времени (жизнедеятельности тканевых клеток и микроорганизмов, роста кристаллов, протекания простейших химических реакций и т. п.).

Основные узлы микроскопа.В большинстве типов М. (за исключением инвертированных, см. ниже) над предметным столиком, на котором закрепляют препарат, располагается устройство для крепления объективов, а под столиком устанавливается конденсор. Любой М. имеет тубус (трубку), в котором устанавливаются окуляры; обязательной принадлежностью М. являются также механизмы для грубой и точной фокусировки (осуществляемой путём изменения относительного положения препарата, объектива и окуляра). Все эти узлы крепятся на штативе или корпусе М.

Тип применяемого конденсора зависит от выбора метода наблюдения. Светлопольные конденсоры и конденсоры для наблюдения по методу фазового или интерференционного контраста представляют собой сильно отличающиеся одна от другой двух- или трёхлинзовые системы. У светлопольных конденсоров числовая апертура может достигать 1,4; в их состав входит апертурная Ирисовая диафрагма, которая иногда может смещаться в сторону для получения косого освещения препарата. Фазово-контрастные конденсоры снабжены кольцевыми диафрагмами. Сложными системами из линз и зеркал являются темнопольные конденсоры. Отдельную группу составляют эпиконденсоры — необходимые при наблюдении по методу тёмного поля в отражённом свете системы кольцеобразных линз и зеркал, устанавливаемых вокруг объектива. В УФ микроскопии применяются специальные зеркально-линзовые и линзовые конденсоры, прозрачные для ультрафиолетовых лучей.

Объективы в большинстве современных М. сменные и выбираются в зависимости от конкретных условий наблюдения. Часто несколько объективов закрепляются в одной вращающейся (т. н. револьверной) головке; смена объектива в этом случае осуществляется простым поворотом головки. По степени исправления хроматической аберрации (См. Хроматическая аберрация) различают микрообъективы Ахроматы и апохроматы (См. Ахромат). Первые наиболее просты по устройству; хроматическая аберрация в них исправлена только для двух длин волн, и изображение при освещении объекта белым светом остаётся слегка окрашенным. В апохроматах эта аберрация исправлена для трёх длин волн, и они дают бесцветные изображения. Плоскость изображения у ахроматов и апохроматов несколько искривлена (см. Кривизна поля).Аккомодация глаза и возможность просмотра всего поля зрения с помощью перефокусировки М. отчасти компенсируют этот недостаток при визуальном наблюдении, однако он сильно сказывается при микрофотографировании — крайние участки изображения получаются нерезкими. Поэтому широко используют микрообъективы с дополнительным исправлением кривизны поля — планахроматы и планапохроматы. В сочетании с обычными объективами применяют специальные проекционные системы — гомали, вставляемые вместо окуляров и исправляющие кривизну поверхности изображения (для визуального наблюдения они непригодны).

Кроме того, микрообъективы различаются: а) по спектральным характеристикам — на объективы для видимой области спектра и для УФ и ИК микроскопии (линзовые или зеркально-линзовые); б) по длине тубуса, на которую они рассчитаны (в зависимости от конструкции М.), — на объективы для тубуса 160 мм, для тубуса 190 мм и для т. н. «длины тубуса бесконечность» (последние создают изображение «на бесконечности» и применяются совместно с дополнительной — т. н. тубусной — линзой, переводящей изображение в фокальную плоскость окуляра); в) по среде между объективом и препаратом — на сухие и иммерсионные; г) по методу наблюдения — на обычные, фазово-контрастные, интерференционные и др.; д) по типу препаратов — для препаратов с покровным стеклом и без него. Отдельный тип представляют собой эпиобъективы (сочетание обычного объектива с эпиконденсором). Многообразие объективов обусловлено разнообразием методов микроскопических наблюдений и конструкций М., а также различиями в требованиях к исправлению аберраций в разных условиях работы. Поэтому каждый объектив можно применять только в тех условиях, для которых он рассчитан. Например, объективом, рассчитанным для тубуса 160 мм, нельзя пользоваться в М. с длиной тубуса 190 мм; с объективом для препаратов с покровным стеклом нельзя наблюдать препараты без покровного стекла. Особенно важно соблюдать расчётные условия при работе с сухими объективами больших апертур (А > 0,6), которые очень чувствительны ко всяким отклонениям от нормы. Толщина покровных стекол при работе с этими объективами должна быть равна 0,17 мм. Иммерсионный объектив можно использовать только с той иммерсией, для которой он рассчитан.

Тип применяемого окуляра при данном методе наблюдения определяется выбором объектива М. С ахроматами малых и средних увеличении используют окуляры Гюйгенса, с апохроматами и ахроматами больших увеличений — т. н. компенсационные окуляры, рассчитываемые так, чтобы их остаточная хроматическая аберрация была другого знака, чем у объективов, что улучшает качество изображения. Кроме того, существуют специальные фотоокуляры и проекционные окуляры, которые проектируют изображение на экран или фотопластинку (сюда же можно отнести упомянутые выше гомали). Отдельную группу составляют кварцевые окуляры, прозрачные для УФ лучей.

Разнообразные принадлежности к М. позволяют улучшить условия наблюдения и расширить возможности исследований. Осветители различных типов предназначены для создания наилучших условий освещения; окулярные микрометры (См. Окулярный микрометр)служат для измерения размеров объектов; бинокулярные тубусы дают возможность наблюдать препарат одновременно двумя глазами; микрофотонасадки и микрофотоустановки применяются при микрофотографии; рисовальные аппараты дают возможность зарисовывать изображения. Для количественных исследований применяются специальные устройства (например, микроспектрофотометрические насадки).

Типы микроскопов. Конструкция М., его оснащение и характеристики основных узлов определяются либо областью применения, кругом проблем и характером объектов, для исследования которых он предназначен, либо методом (методами) наблюдения, на которые он рассчитан, либо же и тем и другим вместе. Всё это привело к созданию различных типов специализированных М., позволяющих с высокой точностью изучать строго определённые классы объектов (или даже только некоторые определённые их свойства). С другой стороны, существуют т. н. универсальные М., с помощью которых можно различными методами наблюдать различные объекты.

Биологические М. относятся к числу наиболее распространённых. Они применяются для ботанических, гистологических, цитологических, микробиологических, медицинских исследований, а также в областях, не связанных непосредственное биологией, — для наблюдения прозрачных объектов в химии, физике и т. д. Существует много моделей биологических М., отличающихся конструктивным оформлением и дополнительными принадлежностями, которые существенно расширяют круг изучаемых объектов. К этим принадлежностям относятся: сменные осветители проходящего и отражённого света; сменные конденсоры для работы по методам светлого и тёмного полей; фазово-контрастные устройства; окулярные микрометры; микрофотонасадки; наборы светофильтров и поляризационных устройств, позволяющие в обычном (неспециализированном) М. применять технику люминесцентной и поляризационной микроскопии. Во вспомогательном оборудовании для биологическиого М. особенно важную роль играют средства микроскопической техники (См. Микроскопическая техника), предназначенные для подготовки препаратов и проведения с ними различных операций, в том числе и непосредственно в процессе наблюдения (см. Микроманипулятор, Микротом).

Биологические исследовательские М. оснащаются набором сменных объективов для различных условий и методов наблюдения и типов препаратов, в том числе эпиобъективами для отражённого света и зачастую фазово-контрастными объективами. Набору объективов соответствует комплект окуляров для визуального наблюдения и микрофотографирования. Обычно такие М. имеют бинокулярные тубусы для наблюдения двумя глазами.

Кроме М. общего назначения, в биологии широко используются и различные М., специализированные по методу наблюдения (см. ниже).

Инвертированные М. отличаются тем, что объектив в них располагается под наблюдаемым предметом, а конденсор — сверху. Направление хода лучей, прошедших сверху вниз через объектив, изменяется системой зеркал, и в глаз наблюдателя они попадают, как обычно, снизу вверх (рис. 8). М. этого типа предназначены для исследования громоздких объектов, которые трудно или невозможно расположить на предметных столиках обычных М. В биологии с помощью таких М. изучают находящиеся в питательной среде Культуры тканей, которые помещают в термостатирующую камеру для поддержания заданной температуры. Инвертированные М. применяют также для исследования химических реакций, определения точек плавления материалов и в других случаях, когда для осуществления наблюдаемых процессов требуется громоздкое вспомогательное оборудование. Для микрофотографирования и микрокиносъёмки инвертированные М. снабжают специальными устройствами и камерами.

Особенно удобна схема инвертированного М. для наблюдения в отражённом свете структур различных поверхностей. Поэтому она применяется в большинстве металлографических М. В них образец (шлиф металла, сплава или минерала) устанавливается на столике полированной поверхностью вниз, а остальная его часть может иметь произвольную форму и не требует какой-либо обработки. Существуют также металлографические М., в которых объект располагают снизу, закрепляя его на специальной пластине; взаимное положение узлов в таких М. то же, что и в обычных (неинвертированных) М. Изучаемая поверхность часто предварительно протравливается, благодаря чему зёрна её структуры становятся резко отличимыми друг от друга. В М. этого типа можно использовать метод светлого поля при прямом и косом освещении, метод тёмного поля и наблюдение в поляризованном свете. При работе в светлом поле объектив одновременно служит и конденсором. Для темнопольного освещения применяются зеркальные параболические эпиконденсоры. Введение специального вспомогательного устройства позволяет осуществить фазовый контраст в металлографических М. с обычным объективом (рис. 9).

Люминесцентные М. оснащаются набором сменных светофильтров, подбирая которые можно выделить в излучении осветителя часть спектра, возбуждающую люминесценцию конкретного исследуемого объекта. Подбирается также светофильтр, пропускающий от объекта только свет люминесценции. Свечение многих объектов возбуждается УФ лучами или коротковолновой частью видимого спектра; поэтому источниками света в люминесцентных М. служат дающие именно такое (и очень яркое) излучение ртутные лампы сверхвысокого давления (см. Газоразрядные источники света). Помимо специальных моделей люминесцентных М., имеются люминесцентные устройства, используемые совместно с обычными М.; они содержат осветитель с ртутной лампой, набор светофильтров и т. н. опак-иллюминатор для освещения препаратов сверху.

Ультрафиолетовые и инфракрасные М. служат для исследований в невидимых для глаза областях спектра. Их принципиальные оптические схемы аналогичны схеме обычных М. Из-за большой сложности исправления аберраций в УФ и ИК областях конденсор и объектив в таких М. часто представляют собой Зеркально-линзовые системы, в которых существенно уменьшается или полностью отсутствует хроматическая аберрация. Линзы изготовляются из материалов, прозрачных для УФ (кварц, флюорит) или ИК (кремний, германий, флюорит, фтористый литий) излучения. Ультрафиолетовые и инфракрасные М. снабжены фотокамерами, в которых фиксируется невидимое изображение; визуальное наблюдение через окуляр в обычном (видимом) свете служит, когда это возможно, лишь для предварительной фокусировки и ориентировки объекта в поле зрения М. Как правило, в этих М. имеются электроннооптические преобразователи, превращающие невидимое изображение в видимое.

Поляризационные М. предназначены для изучения (с помощью оптических компенсаторов) изменений в поляризации света, прошедшего через объект или отражённого от него, что открывает возможности количественного или полуколичественного определения различных характеристик оптически активных объектов. Узлы таких М. обычно выполняются так, чтобы облегчить точные измерения: окуляры снабжаются перекрестием, микрометрической шкалой или сеткой; вращающийся предметный столик — угломерным лимбом для измерения угла поворота; часто на предметном столике крепится Федорова столик (См. Фёдорова столик), дающий возможность произвольно поворачивать и наклонять препарат для нахождения кристаллографических и кристаллооптических осей. Объективы поляризационных М. специально подбираются так, чтобы в их линзах отсутствовали внутренние напряжения, приводящие к деполяризации света. В М. этого типа обычно имеется включаемая и выключаемая вспомогательная линза (т. н. линза Бертрана), используемая при наблюдениях в проходящем свете; она позволяет рассматривать интерференционные фигуры (см. Кристаллооптика), образуемые светом в задней фокальной плоскости объектива после прохождения через исследуемый кристалл.

С помощью интерференционных М. наблюдают прозрачные объекты по методу интерференционного контраста; многие из них конструктивно аналогичны обычным М., отличаясь лишь наличием специального конденсора, объектива и измерительного узла. Если наблюдение производится в поляризованном свете, то такие М. снабжаются поляризатором и анализатором. По области применения (главным образом биологические исследования) эти М. можно отнести к специализированным биологическим М. К интерференционным М. часто относят также Микроинтерферометры — М. особого типа, применяемые для изучения микрорельефа поверхностей обработанных металлических деталей.

Стереомикроскопы. Бинокулярные тубусы, используемые в обычных М., при всём удобстве наблюдения двумя глазами не дают стереоскопического эффекта: в оба глаза попадают в этом случае под одинаковыми углами одни и те же лучи, лишь разделяемые на два пучка призменной системой. Стереомикроскопы, обеспечивающие подлинно объёмное восприятие микрообъекта, представляют собой фактически два М., выполненных в виде единой конструкции так, что правый и левый глаза наблюдают объект под разными углами (рис. 10). Наиболее широкое применение такие М. находят там, где требуется производить какие-либо операции с объектом в ходе наблюдения (биологического исследования, хирургической операции на сосудах, мозге, в глазу — Микрургия, сборка миниатюрных устройств, например Транзисторов), —стереоскопическое восприятие облегчает эти операции. Удобству ориентировки в поле зрения М. служит и включение в его оптическую схему призм, играющих роль оборачивающих систем (См. Оборачивающая система); изображение в таких М. прямое, а не перевёрнутое. Так как угол между оптическими осями объективов в стереомикроскопах обычно ≤ 12°, их числовая апертура, как правило, не превышает 0,12. Поэтому и полезное увеличение таких М. бывает не более 120.

М. сравнения состоят из двух конструктивно объединённых обычных М. с единой окулярной системой. Наблюдатель видит в двух половинах поля зрения такого М. изображения сразу двух объектов, что позволяет непосредственно сравнить их по цвету, структуре и распределению элементов и другим характеристикам. М. сравнения широко применяются при оценке качества обработки поверхностей, определении сортности (сравнение с эталонным образцом) и т. д. Специальные М. такого типа используют в криминологии, в частности для идентификации оружия, из которого выпущена исследуемая пуля.

В телевизионных М., работающих по схеме микропроекции, изображение препарата преобразуется в последовательность электрических сигналов, которые затем воспроизводят это изображение в увеличенном масштабе на экране электроннолучевой трубки (См. Электроннолучевая трубка) (кинескопа). В таких М. можно чисто электронным путём, изменяя параметры электрической цепи, по которой проходят сигналы, менять контраст изображения и регулировать его яркость. Электрическре усиление сигналов позволяет проектировать изображения на большой экран, в то время как обычная микропроекция требует для этого чрезвычайно сильного освещения, часто вредного для микроскопических объектов. Большое достоинство телевизионных М. заключается в том, что с их помощью можно дистанционно изучать объекты, близость к которым опасна для наблюдателя (например, радиоактивные).

При многих исследованиях необходимо вести счёт микроскопических частиц (например, бактерий в колониях, аэрозолей, частиц в коллоидных растворах, клеток крови и т. д.), определять площади, занимаемые зёрнами одного и того же рода в шлифах сплава, и производить др. аналогичные измерения. Преобразование изображения в телевизионных М. в серию электрических сигналов (импульсов) дало возможность построить автоматические счётчики микрочастиц, регистрирующие их по числу импульсов.

Назначение измерительных М. состоит в точном измерении линейных и угловых размеров объектов (зачастую совсем не малых). По способу измерения их можно разделить на два типа. Измерительные М. 1-го типа применяются только в тех случаях, когда измеряемое расстояние не превышает линейных размеров поля зрения М. В таких М. непосредственно (с помощью шкалы или винтового окулярного микрометра (См. Окулярный микрометр)) измеряется не сам объект, а его изображение в фокальной плоскости окуляра, и лишь затем, по известному значению увеличения объектива, вычисляется измеренное расстояние на объекте. Часто в этих М. изображения объектов сравниваются с образцовыми профилями, нанесёнными на пластинки сменных окулярных головок. В измерительныхМ. 2-го типа предметный столик с объектом и корпус М. можно с помощью точных механизмов перемещать друг относительно друга (чаще — столик относительно корпуса); измеряя это перемещение микрометрическим винтом или шкалой, жестко скрепленной с предметным столиком, определяют расстояние между наблюдаемыми элементами объекта. Существуют измерительные М., у которых измерение производится лишь в одном направлении (однокоординатные М.). Гораздо более распространены М. с перемещениями предметного столика в двух перпендикулярных направлениях (пределы перемещений до 200×500 мм);для специальных целей применяются М., в которых измерения (а следовательно, и относительные перемещения столика и корпуса М.) возможны в трёх направлениях, соответствующих трём осям прямоугольных координат. На некоторых М. можно проводить измерения в полярных координатах; для этого предметный столик делают вращающимся и снабжают шкалой и Нониусом для отсчёта углов поворота. В наиболее точных измерительных М. 2-го типа употребляются стеклянные шкалы, а отсчёты на них осуществляются с помощью вспомогательного (т. н. отсчётного) микроскопа (см. ниже). Точность измерений в М. 2-го типа значительно выше по сравнению с М. 1-го типа. В лучших моделях точность линейных измерений обычно порядка 0,001 мм, точность измерения углов — порядка 1'. Измерительные М. 2-го типа широко применяются в промышленности (особенно в машиностроении) для измерения и контроля размеров деталей машин, инструментов и пр.

В устройствах для особо точных измерений (например, геодезических, астрономических и т. д.) отсчёты на линейных шкалах и разделённых кругах угломерных инструментов производят с помощью специальныхотсчётных М. — шкаловых М. и М.-микрометров. В первых имеется вспомогательная стеклянная шкала. Её изображение регулировкой увеличения объектива М. делают равным наблюдаемому интервалу между делениями основной шкалы (или круга), после чего, отсчитывая положение наблюдаемого деления между штрихами вспомогательной шкалы, можно непосредственно определить его с точностью около 0,01 интервала между делениями. Ещё выше точность отсчётов (порядка 0,0001 мм) в М.-микрометрах, в окулярной части которых помещен нитяной или спиральный микрометр. Увеличение объектива регулируют так, чтобы перемещению нити между изображениями штрихов измеряемой шкалы соответствовало целое число оборотов (или полуоборотов) винта микрометра.

Помимо описанных выше, имеется значительное число ещё более узко специализированных типов М., например М. для подсчёта и анализа следов элементарных частиц и осколков деления ядер в ядерных фотографических эмульсиях (См. Ядерная фотографическая эмульсия), высокотемпературные М. для изучения объектов, нагретых до температуры порядка 2000 °С, контактные М. для исследования поверхностей живых органов животных и человека (объектив в них прижимается вплотную к изучаемой поверхности, а фокусировка М. производится специальной встроенной системой).

Часто М. в качестве важной составной части используются в сложных установках в сочетании с другими приборами. Примерами могут служить предназначенные для определения спектров поглощения препаратов микроспектрофотометрические установки (см. Спектрофотометр), в которых М. объединены со специальными Монохроматорами и устройствами, измеряющими световые потоки; ряд приборов, применяемых в офтальмологии (См. Офтальмология);Компараторы, Микрофотометры и многие др.

Лит.: Михель К., Основы теории микроскопа, пер. с нем., М., 1955; Ринне Ф., Берек М., Оптические исследования при помощи поляризационного микроскопа, пер. с нем., М., 1937; Микроскопы, под ред. Н. И. Полякова, М., 1969; Тудоровский А. И., Теория оптических приборов, 2 изд., ч. 1—2, М. — Л., 1948—52; Франсон М., Фазово-контрастный и интерференционный микроскопы, пер. с франц., М., 1960; Федин Л. А., Микроскопы, принадлежности к ним и лупы, М., 1961; Федин Л. А., Барский И. Я., Микрофотография, Л., 1971; Оптические приборы для измерения линейных и угловых величин в машиностроении, М., 1964.

Л. А. Федин.

Рис. 9. Микрофотографии нетравленого шлифа металла, снятые металлографическим микроскопом: слева — в светлом поле; справа — с фазово-контрастным устройством.

Рис. 1 к ст. Микроскоп.

Рис. 2. Распределение освещённостей в изображении двух близких «точек» в предельном случае их визуального разрешения.

Рис. 3 к ст. Микроскоп.

Рис. 4 к ст. Микроскоп.

Рис. 5 к ст. Микроскоп.

Рис. 6 к ст. Микроскоп.

Рис. 7. Микрофотография эритроцита человека в монохроматическом свете с λ = 0,546 мкм. Изгиб интерференционной полосы воспроизводит в масштабе толщину эритроцита.

Рис. 8. Принципиальная оптическая схема инвертированного микроскопа.

Рис. 10. Принципиальная схема стереомикроскопа, обеспечивающего объёмное восприятие наблюдаемых объектов.

Микроско́п (лат. Microscopium)

созвездие Южного полушария неба; не содержит звёзд ярче 4,0 визуальной звёздной величины (См. Звёздная величина). Наилучшие условия для наблюдений в июле — августе, видно в южных районах СССР. См. Звёздное небо.

1. микроско́п;
2. микроско́пы;
3. микроско́па;
4. микроско́пов;
5. микроско́пу;
6. микроско́пам;
7. микроско́п;
8. микроско́пы;
9. микроско́пом;
10. микроско́пами;
11. микроско́пе;
12. микроско́пах.

МИКРОСКО́П, -а, муж. Увеличительный прибор для рассматривания предметов, неразличимых простым глазом. Оптический м. Электронный м. (дающий увеличенное изображение с помощью пучков электронов). Под микроскопом (в микроскоп) рассматривать что-н.

| прил. микроскопный, -ая, -ое.

-а, м.

Прибор, позволяющий получить увеличенное изображение мелких объектов, предметов и их деталей, не различимых невооруженным глазом.

[От греч. μικρός — малый и σκοπέω — смотрю]

МИКРОСКО́П, микроскопа, муж. (от греч. mikros - маленький и skopeo - смотрю) (физ.). Оптический прибор, с системой сильно увеличивающих стекол, для рассматривания предметов, которые не могут быть видимы невооруженным глазом.

м.

Небольшое созвездие в Южном полушарии.

МИКРОСКОП (от микро... и ...скоп) - инструмент, позволяющий получать увеличенное изображение мелких объектов и их деталей, не видимых невооруженным глазом. Увеличение микроскопа, достигающее 1500-2000, ограничено дифракционными явлениями. Невооруженным глазом с расстояния наилучшего видения (250 мм) наблюдатель со средней остротой зрения может отличить одну мелкую частицу (или деталь объекта) от другой, лишь если они отстоят друг от друга на расстоянии ? 0,08 мм. Оптический микроскоп дает возможность рассмотреть структуры с расстоянием между элементами до 0,25 мкм, электронный микроскоп - порядка 0,01-0,1 нм.

микроско́п стар. микроскопий, в эпоху Петра I; см. Смирнов 196. Из франц. miсrоsсоре от греч. μικρός "малый", σκοπέω "наблюдаю". Едва ли через польск. mikroskop, вопреки Смирнову 1961.
•
• 1 Автор неточен: см. Н. Смирнов, там же. – Прим. ред.

муж. microscopeм. microscope;
~ический microscopic.

microscope, scope

м

Mikroskop n

электронный микроскоп — Elektronmikroskop n

микроскоп м Mikroskop n 1a электронный микроскоп Elektronmikroskop n

микроскопMikroskop

м.

microscope m

электронный микроскоп — microscope électronique

в микроскоп, под микроскопом — au microscope

м.

microscopio m

м.

microscopio

оптический / электронный микроскоп — microscopio ottico / elettronico

МИКРОСКОП

(от греч. mikros — малый и skopeo — смотрю), оптич. прибор для получения сильно увеличенных изображений объектов (или деталей их структуры), не видимых невооружённым глазом. Различные типы М. предназначаются для обнаружения л изучения бактерий, органич. клеток, мелких кристаллов, структуры сплавов и др. объектов, размеры к-рых меньше мин. разрешения глаза (см. РАЗРЕШАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ), равного ОД мм. С помощью М. определяются форма, размеры, структура и др. хар-ки микрообъектов. М. даёт возможность различать структуры с расстоянием между элементами до 0,20 мкм.

Св-во линзы или системы из двух линз давать увеличенные изображения предметов было известно уже в 16 в. Первые успешные применения М. в научных исследованиях связаны с именами англ. учёного Р. Гука, установившего (ок. 1665), что животные и растит. ткани имеют клеточное строение, и голл. учёного А. Левенгука, открывшего с помощью М. микроорганизмы (1673—77). Разработка нем. физиком Э. Аббе (1872—73) теории образования изображений несамосветящихся объектов в М. способствовала развитию разнообразных методов микроскопич. исследований.

Оптическая схема и принцип действия микроскопа. Одна из типичных схем М. приведена на рис. 1. Объект 7, расположенный на предметном столике 10, освещается обычно искусств. светом от осветителя (лампа 1 и линза-коллектор 2) с помощью зеркала 4 и конденсора 6. Для увеличения объекта служит объектив 8 и окуляр 9. Объектив создаёт действительное перевёрнутое и увеличенное изображение 7' объекта 7. Окуляр образует вторично увеличенное мнимое изображение 7" обычно на расстоянии наилучшего видения D = 250 мм. Если окуляр сдвинуть так, чтобы изображение 7' оказалось перед передним фокусом окуляра Fок, то изображение, даваемое окуляром, становится действительным и его можно получить на экране или фотоплёнке (см. МИКРОПРОЕКЦИЯ). Общее увеличением, равно произведению увеличения объектива на увеличение окуляра:

г=bГок.

Увеличение объектива выражается ф-лой: b=D/f'об, где D — расстояние между задним фокусом объектива F'об и передним фокусом окуляра Fок (т. н. оптич. длина тубуса М.); f'об— фокусное расстояние объектива. Увеличение окуляра, подобно увеличению лупы, выражается ф-лой:

Гок= 250/f'ок,

где f'ок — фокусное расстояние окуляра. Обычно объективы М. имеют увеличения от 6,3 до 100, а окуляры от 7 до 15. Поэтому общее увеличение М. лежит в пределах от 44 до 1500. Ирисовые полевая диафрагма 3 и апертурная 5 служат для ограничения светового пучка и уменьшения рассеянного света.

Важной хар-кой М. явл. его разрешающая способность, определяемая как величина, обратная тому наименьшему расстоянию, на к-ром два соседних элемента структуры ещё могут быть видимы раздельно. Разрешающая способность М. ограничена, что объясняется дифракцией света. Вследствие дифракции изображение бесконечно малой светящейся точки, даваемое объективом М., имеет вид не точки, а круглого светлого диска (окружённого тёмными и светлыми кольцами), диаметр к-рого равен: d=l,22 l/А, где l —длина волны света и А — т. н. числовая апертура объектива, равная: А = пsina/2 (n — показатель преломления среды, находящейся между предметом и объективом, a — угол между крайними лучами конического светового пучка, выходящего из точки предмета и попадающего в объектив). Если две светящиеся точки расположены близко друг от друга, их дифракц. картины накладываются одна на другую, давая в плоскости изображения сложное распределение освещённости. Наименьшая относит. разница освещённостей, к-рая может быть замечена глазом, равна 4%. Этому соответствует наименьшее расстояние, разрешаемое в М., d=0,42d=0,51 l/А. Для несамосветящихся объектов предельное разрешение dпр составляет =l/(А+А'), где А'— числовая апертура конденсора М. Т. о., разрешающая способность (=1/d) прямо пропорц. апертуре объектива и для её повышения пр-во между предметом и объективом заполняется жидкостью с большим показателем преломления (см. ИММЕРСИОННАЯ СИСТЕМА). Апертуры иммерсионных объективов большого увеличения достигают величины А = 1,3 (у обычных «сухих» объективов А = 0,9).

Существование предела разрешающей способности влияет на выбор увеличения М. Увеличение М. в пределах 500А—1000А наз. полезным, т. к. при нём глаз различает все элементы структуры объекта, разрешаемые М. При увеличениях св. 1000 А не выявляются никакие новые подробности структуры препарата; всё же иногда такие увеличения применяются, напр. в микрофотографии, при микропроекции.

Методы наблюдения (микроскопия). Структуру препарата можно различить, если разные его ч-цы по-разному поглощают и отражают свет либо отличаются одна от другой (или от среды) показателями преломления. Эти св-ва обусловливают разницу амплитуд и фаз световых волн, прошедших через разл. участки препарата, от чего, в свою очередь, зависит контрастность изображения. Поэтому методы наблюдения, применяемые в микроскопии, выбираются в зависимости от хар-ра и св-в изучаемого препарата.

Метод светлого поля в проходящем свете применяется при исследовании прозрачных препаратов с включёнными в них абсорбирующими (поглощающими свет) ч-цами и деталями. Таковы, напр., тонкие окрашенные срезы животных и растит. тканей, тонкие шлифы минералов. В отсутствии препарата пучок лучей из конденсора 6 (рис. 1) проходит через объектив 8 и даёт равномерно освещённое поле вблизи фокальной плоскости окуляра 9. Если в препарате 7 имеется абсорбирующий объект, то он отчасти поглощает и отчасти рассеивает падающий на него свет (штриховая линия), что и обусловливает, согласно дифракц. теории, возникновение изображения. Метод может быть полезен и при неабсорбирующих объектах, если они рассеивают освещающий пучок настолько сильно, что значит. часть пучка не попадает в объектив.

Метод светлого поля в отражённом свете (рис. 2) применяется для наблюдения непрозрачных объектов, напр. шлифов металлов 4.

Освещение препарата производится от осветителя 1 и полупрозрачного зеркала 2 сверху через объектив 3, к-рый выполняет одновременно и роль конденсора. Изображение создаётся в плоскости 6 объективом совместно с тубусной линзой 5; структура препарата видна из-за различия в отражающей способности её элементов; на светлом поле выделяются неоднородности, рассеивающие падающий на них свет.

М е т о д т ё м н о г о п о л я в п р о х о д я щ е м с в е т е (рис. 3) применяется для получения изображений прозрачных, неабсорбирующих объектов. Свет от осветителя 1 и зеркала 2 проходит спец. т. н. к о н д е н с о р т ё м н о г о п о л я 3 в виде полого конуса и непосредственно в объектив 5 не попадает. Изображение создаётся только светом, рассеянным микрочастицами препарата 4. В поле зрения 6 на тёмном фоне видны светлые изображения ч-ц, отличающихся от окружающей среды по показателю преломления.

М е т о д у л ь т р а м и к р о с к о п и и, основанный на этом же принципе (освещение препарата в ультрамикроскопах производится перпендикулярно направлению наблюдения), даёт возможность обнаруживать сверхмелкие детали, размеры к-рых (=2
• 10-9 м) лежат далеко за пределами разрешения М. (см. УЛЬТРАМИКРОСКОП).

При наблюдении по методу тёмного поля в отражённом свете непрозрачные препараты (напр., шлифы металлов) освещают сверху специальной кольцевой системой, расположенной вокруг объектива и наз. э п и к о н д е н с о р о м.

Метод наблюдения в поляризованном свете (в проходящем и отражённом) применяется для исследования под М. анизотропных объектов (см. ОПТИЧЕСКАЯ АНИЗОТРОПИЯ), таких, как минералы, руды, зёрна в шлифах сплавов, нек-рые животные и растит. ткани и клетки. С помощью анализаторов и компенсаторов, к-рые включены в оптич. систему, изучается изменение поляризации света, прошедшего через препарат.

М е т о д ф а з о в о г о к о н т р а с т а служит для получения изображений прозрачных и бесцветных объектов, невидимых при наблюдении по методу светлого поля. К числу таких объектов относятся, напр., живые неокрашенные животные ткани. Метод основан на том, что даже при малом различии показателей преломления объекта и среды световая волна, прошедшая сквозь них, претерпевает разные изменения по фазе и приобретает т. н. фазовый рельеф. Эти фазовые изменения преобразуются в изменения яркости («амплитудный рельеф») с помощью спец. фазовой пластинки (фазового кольца), расположенной вблизи заднего фокуса объектива. Лучи, прошедшие через препарат, полностью проходят через фазовое кольцо, к-рое изменяет их фазу на l/4. В то же время лучи, рассеянные в препарате (отклонённые), не попадают в фазовое кольцо и не получают дополнит. сдвига фазы. С учётом фазового сдвига в препарате разность фаз между лучами отклонёнными и неотклонёнными оказывается близкой к 0 или l/2, и в результате интерференции света в плоскости изображения препарата они заметно усиливают или ослабляют друг друга, давая контрастное изображение структуры препарата, в к-ром распределение яркостей воспроизводит указанный выше фазовый рельеф.

М е т о д и н т е р ф е р е н ц и о н н о г о к о н т р а с т а состоит в том, что каждый луч, входящий в М., раздваивается: один проходит сквозь наблюдаемую ч-цу, а второй — мимо неё. В окулярной части М. оба луча вновь соединяются и интерферируют между собой. Результат интерференции определяется разностью хода лучей d, к-рая выражается ф-лой: d=Nl=(n0-nm)d, где n0, nm — показатели преломления соответственно ч-цы и окружающей среды, d — толщина ч-цы, N — порядок интерференции. Принципиальная схема одного из способов осуществления интерференц. контраста показана на рис. 4.

Конденсор 1 и объектив 4 снабжены двоякопреломляющими пластинками (помечены на рисунке диагональными стрелками), первая из к-рых расщепляет исходный световой луч на два луча, а вторая воссоединяет их. Один из лучей, проходя через объект 3, запаздывает по фазе (приобретает разность хода по сравнению со вторым лучом); величина этого запаздывания измеряется компенсатором 5. Метод интерференц. контраста в нек-рых отношениях сходен с методом фазового контраста — оба они основаны на интерференции лучей, прошедших через микрочастицу и миновавших её. Отличие интерференц. метода от метода фазового контраста заключается гл. обр. в возможности с высокой точностью (до l/300) измерять разности хода, вносимые микрообъектом, используя компенсаторы. На основании этих измерений можно производить количественные расчёты, напр., общей массы и концентрации сухого в-ва в клетках биол. препаратов.

Метод исследования в свете люминесценции основан на том, что под М. изучается зелено-оранжевое свечение объекта, возникающее при его освещении сине-фиолетовым или УФ светом (см. ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ). Для этой цели перед конденсором и после объектива М. вводят соответствующие светофильтры. Первый из них пропускает от источника-осветителя только излучение, вызывающее люминесценцию объекта, второй (после объектива) пропускает к глазу наблюдателя только свет люминесценции. Метод применяется в микробиологии, цитологии, микро-хим. анализе, дефектоскопии и т. п.

М е т о д н а б л ю д е н и я в У Ф л у ч а х позволяет увеличить предельную разрешающую способность М., пропорциональную 1/l Этот метод расширяет возможности микроскопич. исследований также за счёт того, что ч-цы многих в-в, прозрачные в видимом свете, сильно поглощают УФ излучение определ. длин волн и, следовательно, легко различимы в УФ изображениях. Изображения в УФ микроскопии регистрируют либо фотографированием, либо с помощью электронно-оптического преобразователя или люминесцирующего экрана.

Метод наблюдения в ИК лучах также требует преобразования невидимого для глаза изображения в видимое путём его фотографирования или с помощью электронно-оптич. преобразователя. ИК микроскопия позволяет изучать внутр. структуру объектов, непрозрачных в видимом свете, напр. тёмных стёкол, нек-рых кристаллов, минералов.

Основные узлы микроскопа. Кроме указанных выше оптич. узлов (напр., объектив, окуляр), в М. имеются также штатив или корпус, предметный столик для крепления препарата, механизмы для грубой и точной фокусировки, устройство для крепления объективов и тубус для установки окуляров.

Применение того или иного типа конденсора (светлопольные, темнопольные и т. д.) зависит от выбора необходимого метода наблюдения.

Объективы в большинстве совр. М. съёмные. По исправлению хроматических аберраций объективы разделяются на ахроматы, наиболее простые по устройству, и апохроматы, к-рые имеют улучшенную хроматич. коррекцию. Для исправления кривизны поля используются п л а н а х р о м а т ы и п л а н а п о х р о м а т ы, имеющие плоское поле зрения, что особенно важно для микрофотографии.. Кроме того, объективы различаются: а) по спектр. хар-кам — на объективы для видимой области спектра и для УФ и ИК микроскопии (линзовые и зеркально-линзовые); б) по длине тубуса, на к-рую они рассчитаны (в зависимости от конструкции микроскопа); в) по среде между объективом и препаратом — на сухие и иммерсионные; г) по методу наблюдения — на обычные, фазово-контрастные и др.

Тип применяемого о к у л я р а при данном методе наблюдения определяется выбором объектива М. Окуляры Гюйгенса рассчитаны для объективов-ахроматов мелких и средних увеличений, окуляры компенсационные — для апохроматов, фотоокуляры — для проекций н т. д.

Приспособления к М. позволяют улучшить условия наблюдения и расширить возможности исследований, осуществлять разные виды освещения препаратов, определять размеры объектов, фотографировать препараты через М., производить микроспектрофотометрирование и т. п.

Типы микроскопов определяются либо областью применения, либо методом наблюдения. Биологические М. предназначены для исследований в микробиологии, гистологии, цитологии, ботанике, медицине, а также для наблюдения прозрачных объектов в физике, химии и т. д. В биол. исследованиях используются также люминесцентные и инвертированные М. В последних объектив располагается под наблюдаемым объектом, а конденсор — сверху. Эти М. предназначены для исследования культуры тканей, находящихся в питат. среде, и снабжены термостатирующимп камерами, а иногда и устройствами для киносъёмки медленных процессов. М е т а л л о г р а ф и ч е с к и е М. предназначены для исследования микроструктур металлов и сплавов.

Снятые таким М. микрофотографии нетравленого шлифа металла представлены на рис. 5 (а — в светлом поле, б — с фазово-контрастным устройством). П о л я р и з а ц и о н н ы е М. снабжены дополнительно поляризац. устройствами и предназначены гл. обр. для исследования шлифов минералов и руд. С т е р е о м и к р о с к о п ы служат для получения объёмных изображений наблюдаемых предметов. И з м е р и т е л ь н ы е М. предназначены для разл. точных измерений в машиностроении.

Кроме этих групп М., имеются специализированные М., напр.: микроустановка для киносъёмки быстрых и медленных процессов (движение микроорганизмов, процессы деления клеток, роста кристаллов и т. п.): М. для изучения следов яд. ч-ц в фотоэмульсиях; высокотемпературные М. для исследования объектов, нагретых до 2000°С; хирургич. М. слабого увеличения, применяемые при операциях; интерференционные М. для количеств. исследований. Весьма сложными приборами явл. микроспектрофотометрич. установки для определения спектров поглощения препаратов, телевизионные анализаторы микроизображений и др. Первые представляют собой сочетание микроскопа со спец. монохроматорами и устройствами для измерения световых потоков; во вторых М. работает совместно с телевизионными и электронными системами, к-рые производят автоматич. определение геом. хар-к изучаемых структур.

• МИКРОСКОП (Microscopus), небольшое созвездие южного неба. Самая яркая его звезда имеет звездную величину 4,7.

• МИКРОСКОП, оптический прибор, позволяющий получить увеличенное изображение мелких предметов. Первый микроскоп был создан в 1668 г. Антоном ван ЛЕВЕНГУКОМ. Современный сложный микроскоп состоит из двух фокусирующих систем линз, объектива и окуляра (оба с небольшим фокусным расстоянием), вставляемого в тубус микроскопа, осветительной системы и штатива. Объект исследования помещается на предметном столике и освещается сильным источником света. Объектив дает увеличенное изображение, которое потом еще увеличивается окуляром, чтобы изображение было видно наблюдателю. Большинство микроскопов состоит из трех объективов на вращающемся приспособлении, и их можно менять, выбирая низкое, среднее или высокое увеличение. Благодаря природе излучений света в видимой части спектра оптический микроскоп может увеличивать объекты лишь в 2000 раз, и это возможно только при использовании линз, смазанных маслом. Другой тип такого прибора, поляризационый микроскоп, освещает образцы минералов ПОЛЯРИЗОВАННЫМ СВЕТОМ. Для чрезвычайно мелких объектов оптического микроскопа недостаточно, поскольку он не обладает подобным разрешением. Для решения этой проблемы был изобретен ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП. Через него можно увидеть более мелкие предметы, поскольку длины волн электронов короче, чем световые волны, и таким образом предоставляют большее разрешение. Такие микроскопы могут увеличивать объекты в миллион раз.

Оптический микроскоп увеличивает образец (1), находящийся на предметном стекле (2). Образец освещается снизу (3) и увеличивается линзой И), которую можно менять Сложные линзы (5) направ ляют изображение в окуляр (6) Местоположение образца можно изменять вручную с помощью вращающихся рукояток (7), которые помещают образец в нужное положение и фокус

IМикроско́п

прибор для получения увеличенного изображения объектов или деталей их структуры, не видимых невооруженным глазом. Глаз способен различать детали объекта, отстоящие друг от друга не менее чем на 0,08 мм; с помощью светового М. можно видеть детали, расстояние между которыми составляет до 0,2 мкм: электронный М. позволяет получить разрешение до 0,1—0,01 нм. Способность систем из двух линз увеличивать изображение предметов была известна мастерам, изготовлявшим очки. О таких свойствах полушаровидных и плосковыпуклых линз жали оптики-ремесленники Нидерландов и Северной Италии в 16 в. Есть сведения, что приблизительно в 1590 г. прибор типа М. был построен Янсеном (Z. Jansen) в Нидерландах.

Сначала появились простые М., состоящие из одного объектива, а затем были сконструированы более сложные М., имеющие, кроме объектива, и окуляр.

Быстрое распространение и совершенствование М. началось после того, как Галилей (G. Galilei), совершенствуя сконструированную им зрительную трубу, стал использовать ее как своеобразный М. (1609—1610), изменяя расстояние между объективом и окуляром.

Позднее, в 1624 г., добившись изготовления более короткофокусных линз, Галилей значительно уменьшил габариты своего микроскопа.

В 1625 г. членом Римской «Академии зорких» («Akudemia dei lincei») И. Фабером был предложен термин «микроскоп».

Первые успехи, связанные с применением М. в научных биологических исследованиях, были достигнуты Гуком (R. Hooke), который первым описал растительную клетку (около 1665 г.).

А. Левенгук (A. van Leenwenhoek) с помощью М. обнаружил и зарисовал сперматозоиды. различных простейших, детали строения костной ткани (1673—1677).

В 1668 г. Е. Дивини, присоединив к окуляру полевую линзу, создал окуляр современного типа; в 1673 г. Гавелий ввел микрометрический винт, а Гертель предложил под столик микроскопа поместить зеркало. Таким образом, М. стали монтировать из тех основных деталей, которые входят в состав современного биологического М.

В начале 18 в. М. появились в России; здесь Эйлер (Z. Euler) впервые разработал методы расчета оптических узлов микроскопа.

В 18 и 19 вв. М. продолжали совершенствоваться. В 1827 г. Амичи (G.В. Amici) впервые применил в М. иммерсионный объектив.

В конце 18 — начале 19 в. была предложена конструкция и дан расчет ахроматических объективов для М., благодаря чему их оптические качества значительно улучшились, а увеличение объектов, обеспечиваемое таким М., возросло с 500 до 1000 раз.

В 1850 г. английский оптик Сорби (Н.С. Sorby) сконструировал первый микроскоп для наблюдения объектов в поляризованном свете.

В 1872—1873 гг. Аббе (Е. Abbe) разработал ставшую классической теорию образования изображений несамосветящихся объектов в М. Труды английского оптика Дж. Сиркса (1893) положили начало интерференционной микроскопии.

В 1903 г. Р. Жигмонди (R. Zsigmondy) и Зидентопф (Н. Siedentopf) создали ультрамикроскоп, в 1911 г. Саньяком (М. Sagnac) был описан первый двухлучевой интерференционный М., в 1935 г. Зернике (F. Zernicke) предложил использовать метод фазового контраста для наблюдения в М. прозрачных, слабо рассеивающих свет объектов. В середине 20 в. был изобретен электронный микроскоп, в 1953 г. финским физиологом Вильской (A. Wilska) был изобретен аноптральный М.

Большой вклад в разработку проблем теоретической и прикладной оптики, усовершенствование оптических систем М. и микроскопической техники внесли М.В. Ломоносов, И.П. Кулибин, Л.И. Мандельштам, Д.С. Рождественский, А.А. Лебедев, С.И. Вавилов, В.П. Линник, Д.Д. Максутов и др.

Микроскоп является наиболее распространенным прибором для медицинских исследований в лабораторно-клинической и патологоанатомический практике, включая лаборатории поликлиник и амбулаторий (см. Микроскопические методы исследования).

Современный биологический микроскоп имеет массивный штатив (основание) с присоединенным к нему тубусодержателем, на котором смонтирована оптическая система, микромеханизм грубой и тонкой настройки оптической системы, головка для крепления револьверного устройства со сменными 3—4 объективами. предметный столик с конденсором и диафрагмой, и под ним светонаправляющее зеркало, концентрирующее естественный или искусственный свет на объект исследования. Тубусодержатель М. заканчивается головкой. на которой крепится монокулярный или бинокулярный тубус М. Предметный столик М. имеет приспособление для крепления предметного стекла с объектом исследования и механизм его перемещения в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Движение препарата в обоих направлениях можно определить по нониусам (вспомогательным шкалам), имеющим цену деления 0,1 мм.

Конденсор М. представляет собой короткофокусный объектив, ирис-диафрагму и светофильтр. Конденсоры применяют для различных методов микроскопического исследования. например. для микроскопии в проходящем свете применяют конденсоры светлого или темного поля; причем конденсор светлого поля рассчитан на проходящее освещение препарата, а конденсор темного поля — на освещение препарата полым световым конусом. Чтобы луч света не мешал наблюдателю, пользуются конденсорами, создающими косое световое поле (под углом к оптической оси микроскопа), а также конденсоры для фазово-контрастных исследований, конденсоры отраженного света (эпиконденсор), представляющие собой кольцеобразную зеркальную или зеркально-линзовую систему вокруг объектива.

Объективы современных М. — сложные оптические системы, с помощью которых получают изображение исследуемого объекта почти без аберрации (т.е. отчетливое без искажения); они позволяют достигать разного увеличения объекта и дают обратное (перевернутое) изображение. Объектив состоит из нескольких линз. Чем больше увеличение, тем ближе к препарату должен располагаться объектив, т.е. тем меньше его фокусное расстояние. Каждый объектив характеризуется силой увеличения (указана на его оправе: ×10, ×20, ×40, ×90). фокусным расстоянием, апертурой (действующее отверстие оптического прибора, определяемое размером линз и регулируемое ирис-диафрагмой), светосилой. Наиболее простые объективы, у которых хроматическая аберрация сведена к остаточной окраске изображения (ореолу), называют ахроматическими. Полуахроматическими именуют объективы, у которых в значительно большей мере устранена хроматическая аберрация; их линзы изготавливают из флюоритового стекла. Планахроматические и планапохроматические объективы почти полностью устраняют кривизну изображения объекта и хроматическую аберрацию, возникающую при разложении белого света на спектральные составляющие вследствие различного преломления лучей спектра.

Объективы, обеспечивающие значительное увеличение с малым фокусным расстоянием, численная величина апертуры которых выше 0,95, называются иммерсионными. Их используют в среде с более высоким показателем преломления. чем воздух (вода, глицерин, специальное иммерсионное масло). Каплю одного из указанных веществ наносят на предметное стекло препарата и погружают в нее объектив. Обратное изображение, получаемое объективом, рассматривают через окуляр с увеличением (обозначено на оправе) ×5; ×10; ×15 и т. д. Окуляр представляет собой систему линз (чаще двух), взятых в обойму; его вставляют в зрительную трубу М. или его бинокулярной насадки. Наиболее распространены окуляр Гюйгенса главным образом для ахроматических и планахроматических объективов и окуляр Рамсдена для большинства объективов. Кроме того, существуют специальные компенсационные окуляры с увеличением до ×20, предназначенные для исправления остаточных хроматических аберраций объектива. Общее увеличение М. определяется как произведение увеличения объектива и увеличения окуляра; оно достигает 1500—2000. Помимо просмотровых окуляров существуют фотоокуляры и проекционные окуляры, предназначенные для фотографирования изображения или его проецирования на экран. Для измерения размеров исследуемого объекта применяются специальные окуляр-микрометры, в которые вмонтирована масштабная сетка с делениями.

Для нормальной работы с М. необходимо достаточное освещение объекта исследования, что достигается с помощью различных осветителей. Они имеют мощные источники света, работающие непосредственно от электрической сета или через понижающий трансформатор. В сложных М. для исследовательских работ (МБИ-6, МБИ-15 и др.) осветитель встроен в систему М. Наиболее часто употребляемые осветители для работы в проходящем свете — ОС-14, ОИ-9М, ОИ-24 и более мощные — ОИ-19, ОИ-25, дающие значительно больший световой поток, применяются для темнопольной и фазово-контрастной микроскопии. Для люминесцентного анализа используют осветитель ОИ-24, создающий УФ-излучение; при применении светофильтра его используют для фотографирования объектов исследования.

Отечественная промышленность, кроме М. для биологических исследований, выпускает стереомикроскопы (БМ-56, МБС-1, МБС-2, МБС-З и пр.), обеспечивающие исследование объекта под разными углами зрения; при этом создается стереоскопический эффект, и наблюдаемое изображение воспринимается объемно.

Микроскопы сравнения обеспечивают визуальное сопоставление двух препаратов. Изображение каждого занимает половину поля зрения М., что позволяет проводить сравнительное изучение объектов.

Контактные М. дают возможность проводить прижизненные исследования микроскопических структур отдельных участков тканей путем прижатия объектива к объекту исследования. Освещение объекта осуществляется через объектив обычно коротковолновой частью светового излучения с применением опак-иллюминатора с интерференционным светоделителем.

Темнопольный М. предназначен для рассматривания объектов при освещении препарата лишь по краям темнопольным конденсором; при этом структуры, находящиеся внутри светового конуса, отражают свет и становятся видимыми на темном поле.

Фазово-контрастный М. (аноптральный М.) служит для исследования прозрачных объектов, которые не видны на светлом поле и не подлежат окрашиванию из-за возникновения аномалий в исследуемых образцах. Этот М. широко применяется при исследовании микробных клеток, микроскопическом анализе мочи, онкологических препаратов тканей и т.д.

Конденсор фазово-контрастного микроскопа (КФ-4) имеет апертурную диафрагму в виде кольца и фокусирующее световое кольцо, ослабляющее световой поток и изменяющее фазу на четверть волны; при этом невидимые структуры препарата становятся контрастными, хорошо видимыми.

Интерференционный М. дает возможность исследовать объекты с низкими показателями преломления света и чрезвычайно малой толщины. В отличие от фазово-контрастного устройства в интерференционном М. луч света, входящий в М., раздваивается. Часть проходит через исследуемый объект, а другая мимо по той же или дополнительной оптической ветви; в жулярной части оба луча соединяются и интерферируются, что позволяет контрастировать и увидеть исследуемую структуру.

Ультрафиолетовый и инфракрасный М. предназначены для исследования объектов в ультрафиолетовом или инфракрасном участке светового спектра. Они снабжены флюоресцентными экраном, на котором формируется изображение исследуемого препарата, фотокамерой с чувствительным к этим излучениям фотоматериалом или электронно-оптическим преобразователем для формирования изображения на экране осциллоскопа. Длина волны ультрафиолетовой части спектра составляет 400—250 нм, поэтому в ультрафиолетовом М. можно получить более высокое разрешение, чем в световом М., где освещение осуществляется видимым световым излучением с длиной волны 700—400 нм. Преимуществом этого М. является также то, что невидимые в обычном световом М. объекты становятся видимыми, поскольку поглощают УФ-излучение. Ультрафиолетовые М. (МУФ-5, МУФ-6) используются при гистохимических исследованиях. В инфракрасном М. наблюдение объектов ведется на экране электронно-оптического преобразователя или фотографируется. С помощью инфракрасной микроскопии изучают внутреннюю структуру непрозрачных объектов.

Поляризационный микроскоп (МИН-8 и др.) позволяет выявлять неоднородности (анизотропию) структуры при изучении строения тканей и образований в организме в поляризованном свете. Освещение препарата в поляризационном М. осуществляется через поляризатор-пластинку, которая обеспечивает прохождение света в определенной плоскости распространения волн. Когда поляризованный свет, взаимодействуя со структурами, изменяется, то структуры резко контрастируют, что широко используют в медико-биологических исследованиях при изучении препаратов крови, гистологических препаратов, шлифов зубов, костей и т. д.

Люминесцентный микроскоп (МЛ-2, МЛ-3) предназначен для исследования люминесцирующих объектов, что достигается при освещении последних с помощью УФ-излучения. Наблюдая или фотографируя препараты в свете их видимой возбужденной флюоресценции (т. е. в отраженном свете), можно судить о структуре исследуемого образца, что используется в гистохимии, гистологии, микробиологии и при иммунологических исследованиях. Прямое окрашивание люминесцентными красителями позволяет более четко выявлять такие структуры клеток, которые трудно рассмотреть в световом М. Для определения интенсивности видимой флюоресценции служит фотометрическая насадка (ФМЭЛ-1) для люминесцентных микроскопов.

Рентгеновский М. используется для исследования объектов в рентгеновском излучении, поэтому такие М. снабжены микрофокусным рентгеновским источником излучения, преобразователем рентгеновского изображения в видимое — электронно-оптическим преобразователем, формирующим видимое изображение на осциллографической трубке или на фотопленке. Рентгеновские М. имеют линейное разрешение до 0,1 мкм, что позволяет исследовать тонкие структуры живого вещества.

Сканирующий М. дает возможность осуществлять последовательный осмотр препарата на выбранном участке построчно; расстояние между каждой просматриваемой строчкой устанавливается исследователем. М. снабжен устройством, обеспечивающим передвижение препарата в автоматическим режиме и фотометрирование или какой-либо другой метод оценки отмечаемых структурных изменений в исследуемом образце. М. применяют при изучении гистологических препаратов, мазков крови, клеточных структур, например хромосомного набора. Осциллографическая трубка М. имеет выход на экран. Существуют также специальные телевизионные микроскопы.

Ультрамикроскоп позволяет наблюдать объекты, размеры которых за пределами разрешающей способности наиболее сильных объективов световых М. Он имеет боковое освещение объекта исследования на фоне темного поля. Освещенные частицы, рассеивая свет, наблюдаются в виде ярких точек, что используется для изучения движения мелких частиц, чаще всего в проточной кювете.

Операционный М. используется для проведения микрохирургических операций в офтальмологии, оториноларингологии, нейрохирургии и других областях микрохирургии. В отечественном операционном микроскопе ОМ-2 предусмотрено 4-; 6,3-; 10-; 16-; 25-кратное увеличение, что соответствует полям зрения 45; 29; 18; 11,3; 7,2 мм в диаметре. Изменение увеличения может быть также плавным. Рабочее расстояние микроскопа — 195,2 мм, что позволяет хирургу свободно манипулировать при операциях. Предусмотрены возможность регулирования бинокулярных окуляров в пределах ±5 дптр, и их установка по глазу хирурга. М. имеет волоконнооптическую систему освещения операционного поля, демонстрационное визуальное устройство, фотоприставку, возможно подключение к нему киноаппаратуры для съемки операции и телевизионного наблюдения. Операционный М. крепится на массивном штативе с помощью поворотно-подъемного многопозиционного реечного механизма.

Все оптические М. требуют бережного обращения, т. к. являются точно юстированными оптическими системами. К оптическим поверхностям М. нельзя прикасаться руками; пыль снимают мягкой кисточкой, а оптические поверхности протирают смоченными в этиловом спирте батистовыми салфетками. Хранение М. и осветителей, работа с ними производятся при комнатной температуре и влажности воздуха, не превышающей 60%, при отсутствии паров, вызывающих коррозию.

Электронный М. предназначен для исследования сверхтонких структур, неразличимых в световых М. В отличие от светового М. в электронном М. разрешение определяется не только явлениями дифракции, но и различными аберрациями электронных линз, которые практически невозможно корригировать. Наводка М. в основном производится диафрагмированием за счет применения малых апертур электронных пучков.

В зависимости от применяемых линз различают магнитные, электростатические или комбинированные электронные М. По характеру исследования выделяют просвечивающие, отражательные, эмиссионные, растровые, теневые и зеркальные электронные М. Наиболее распространены М. просвечивающего типа, что связано с их наиболее высокой разрешающей способностью по сравнению с другими типами микроскопов. В просвечивающем электронном М. пучок электронов проходит через объект и попадает в линзу, которая создает первое электронное промежуточное изображение. Это изображение можно наблюдать на флюоресцирующем экране. Пучок электронов, несущий информацию об исследуемом объекте, проходя через отверстие в центре экрана, попадает на проекционную линзу, которая создает второе увеличение на втором экране. Полученное изображение можно фотографировать встроенным фотоаппаратом.

В отражательном электронном М. изображение объекта видится в отраженных от него электронных лучах, что позволяет непосредственно изучать поверхность объектов.

В эмиссионном электронном М. изображение объекта формируется с помощью имитируемых им электронов. В растровом М. изображение формируется на кинескопе, а в теневом — создается увеличенное теневое изображение объекта на удаленном экране или фотопленке. В зеркальном электронном М. основой является электронное зеркало, отражающее электроны от эквипотенциальной поверхности исследуемого объекта (все ее точки имеют один и тот же потенциал) для последующего формирования изображения. Преимущества такого способа получения изображения заключаются в том, что объект практически не облучается электронами или облучается электронами слабых энергий, почти не повреждающих биологические объекты.

С развитием лазерной техники в практику исследований, например при изучении динамических процессов движущейся крови, вошли голографические М., обеспечивающие получение объемного изображения микроструктур. В таких М. источником освещения объекта служит монохроматическое излучение, генерируемое лазерным источником. Интерпретация подобных исследований и управление ими возможны только с использованием ЭВМ.

Библиогр.: Воронин В.В. Основы теории микроскопа, Тбилиси, 1965; Панов В.А. и Андреев Л.Н. Оптика микроскопов, Л., 1976.

оптический прибор для наблюдения малых объектов, невидимых невооруженным глазом.

Микроско́п бинокуля́рный — М. с двумя окулярами, позволяющий наблюдать объект одновременно двумя глазами.

Микроско́п интерференцио́нный — М., обеспечивающий повышенную контрастность изображения за счет использования явления интерференции света.

Микроско́п люминесце́нтный — М., снабженный источником ультрафиолетового излучения, а также светофильтрами для выделения излучения узкого участка спектра и его последующего отсечения от потока люминесцентного свечения.

Микроско́п операцио́нный — М., укрепленный на специальном штативе и предназначенный для получения при хирургической операции увеличенного изображения операционного поля, а также для микрофотографирования отдельных его участков.

Микроско́п поляризацио́нный — М., оптическая система которого снабжена призмами из поляроидов; предназначен для изучения поляризации света, прошедшего через объект или отраженного от него.

Микроско́п сравне́ния — М, с двумя объективами, обеспечивающий возможность одновременного рассматривания двух препаратов, изображение каждого из которых занимает половину поля зрения.

Микроско́п стереоскопи́ческий (син. стереомикроскоп) — бинокулярный М., оптическая система которого позволяет наблюдать объект одновременно правым и левым глазом под разными углами, чем обеспечивается объемное восприятие объекта.

Микроско́п фа́зово-контра́стный — М., обеспечивающий повышенную контрастность изображения за счет включения в оптическую систему устройств, преобразующих фазовые различия в амплитудные.

оптический прибор с одной или несколькими линзами для получения увеличенных изображений объектов, не видимых невооруженным глазом. Микроскопы бывают простые и сложные. Простой микроскоп - это одна система линз. Простым микроскопом можно считать обычную лупу - плосковыпуклую линзу. Сложный микроскоп (который часто называют просто микроскопом) представляет собой комбинацию двух простых. Сложный микроскоп дает большее увеличение, чем простой, и обладает большей разрешающей способностью. Разрешающая способность - это возможность различения деталей образца. Увеличенное изображение, на котором неразличимы подробности, дает мало полезной информации. Сложный микроскоп имеет двухступенчатую схему. Одна система линз, называемая объективом, подводится близко к образцу; она создает увеличенное и разрешенное изображение объекта. Изображение далее увеличивается другой системой линз, называемой окуляром и помещающейся ближе к глазу наблюдателя. Эти две системы линз расположены на противоположных концах тубуса.

ТИПИЧНЫЙ МИКРОСКОП с одним окуляром и двумя сменными объективами на револьверной головке. Увеличение в пределах от 100 до 1000. 1 - штативная подставка; 2 - шарнир для наклона; 3 - тубусодержатель; 4 - ручка микрометренной регулировки; 5 - ручка грубой регулировки; 6 - окуляр; 7 - держатель окуляра; 8 - тубус; 9 - револьверная головка; 10 - объективы; 11 - предметный столик; 12 - конденсор; 13 - нижний держатель; 14 - зеркало.

Работа с микроскопом. На иллюстрации представлен типичный биологический микроскоп. Штативная подставка выполняется в виде тяжелой отливки, обычно подковообразной формы. К ней на шарнире прикреплен тубусодержатель, несущий все остальные части микроскопа. Тубус, в который вмонтированы линзовые системы, позволяет перемещать их относительно образца для фокусировки. Объектив расположен на нижнем конце тубуса. Обычно микроскоп снабжен несколькими объективами разного увеличения на револьверной головке, которая позволяет устанавливать их в рабочее положение на оптической оси. Оператор, исследуя образец, начинает, как правило, с объектива, имеющего наименьшее увеличение и наиболее широкое поле зрения, находит детали, интересующие его, а затем рассматривает их, пользуясь объективом с большим увеличением. Окуляр вмонтирован в конец выдвижного держателя (который позволяет изменять длину тубуса, когда это необходимо). Весь тубус с объективом и окуляром можно передвигать вверх и вниз, наводя микроскоп на резкость. Образец обычно берется в виде очень тонкого прозрачного слоя или среза; его кладут на прямоугольную стеклянную пластинку, называемую предметным стеклом, и накрывают сверху более тонкой стеклянной пластинкой меньших размеров, называемой покровным стеклом. Образец часто окрашивают химическими веществами, чтобы увеличить контраст. Предметное стекло кладут на предметный столик так, чтобы образец находился над центральным отверстием столика. Столик обычно снабжается механизмом для плавного и точного перемещения образца в поле зрения. Под предметным столиком находится держатель третьей системы линз - конденсора, который концентрирует свет на образце. Конденсоров может быть несколько, и здесь же располагается ирисовая диафрагма для регулировки апертуры. Еще ниже расположено осветительное зеркало, устанавливаемое в универсальном шарнире, которое отбрасывает свет лампы на образец, за счет чего вся оптическая система микроскопа и создает видимое изображение. Окуляр можно заменить фотоприставкой, и тогда изображение будет формироваться на фотопленке. Многие исследовательские микроскопы оснащаются специальным осветителем, так что в осветительном зеркале нет необходимости.

Увеличение. Увеличение микроскопа равно произведению увеличения объектива на увеличение окуляра. Для типичного исследовательского микроскопа увеличение окуляра равно 10, а увеличение объективов - 10, 45 и 100. Следовательно, увеличение такого микроскопа составляет от 100 до 1000. Увеличение некоторых микроскопов достигает 2000. Повышать увеличение еще больше не имеет смысла, так как разрешающая способность при этом не улучшается; наоборот, качество изображения ухудшается.

Теория. Последовательную теорию микроскопа дал немецкий физик Эрнст Аббе в конце 19 в. Аббе установил, что разрешение (минимально возможное расстояние между двумя точками, которые видны по отдельности) определяется выражением

где R - разрешение в микрометрах (10-6 м), l - длина волны света (создаваемого осветителем), мкм, n - показатель преломления среды между образцом и объективом, а a - половина входного угла объектива (угла между крайними лучами конического светового пучка, входящего в объектив). Величину Аббе назвал числовой апертурой (она обозначается символом NA). Из приведенной формулы видно, что разрешаемые детали исследуемого объекта тем меньше, чем больше NA и чем меньше длина волны. Числовая апертура не только определяет разрешающую способность системы, но и характеризует светосилу объектива: интенсивность света, приходящаяся на единицу площади изображения, приблизительно равна квадрату NA. Для хорошего объектива величина NA составляет примерно 0,95. Микроскоп обычно рассчитывают так, чтобы его полное увеличение составляло ок. 1000 NA.

Объективы. Существуют три основных типа объективов, различающихся степенью исправления оптических искажений - хроматических и сферических аберраций. Хроматические аберрации связаны с тем, что световые волны с разной длиной волны фокусируются в разных точках на оптической оси. В результате изображение оказывается окрашенным. Сферические аберрации обусловлены тем, что свет, проходящий через центр объектива, и свет, идущий через его периферийную часть, фокусируется в разных точках на оси. В результате изображение оказывается нечетким. Ахроматические объективы в настоящее время являются наиболее распространенными. В них хроматические аберрации подавляются благодаря применению стеклянных элементов с разной дисперсией, обеспечивающих схождение крайних лучей видимого спектра - синих и красных - в одном фокусе. Небольшая окрашенность изображения остается и проявляется иногда в виде слабых зеленых полос вокруг объекта. Сферическая аберрация может быть скорректирована только для одного цвета. Во флюоритовых объективах используются добавки к стеклу, улучшающие цветовую коррекцию до такой степени, что окрашенность изображения почти полностью устраняется. Апохроматические объективы - это объективы с самой сложной цветовой коррекцией. В них не только почти полностью устранены хроматические аберрации, но и коррекция сферических аберраций выполнена не для одного, а для двух цветов. Увеличение апохроматов для синего цвета несколько больше, чем для красного, и поэтому для них нужны специальные "компенсирующие" окуляры. Большинство объективов являются "сухими", т.е. они рассчитаны на работу в таких условиях, когда промежуток между объективом и образцом заполнен воздухом; величина NA для таких объективов не превышает 0,95. Если между объективом и образцом ввести жидкость (масло или, что бывает реже, воду), то получится "иммерсионный" объектив с величиной NA, достигающей 1,4, и с соответствующим улучшением разрешения. В настоящее время промышленность выпускает и различного рода специальные объективы. К ним относятся объективы с плоским полем для микрофотографирования, объективы без внутренних напряжений (релаксированные) для работы в поляризованном свете и объективы для исследования непрозрачных металлургических образцов, освещаемых сверху.

Конденсоры. Конденсор формирует световой конус, направляемый на образец. Обычно в микроскопе предусматривается ирисовая диафрагма для согласования апертуры светового конуса с апертурой объектива, чем обеспечиваются максимальное разрешение и максимальный контраст изображения. (Контраст в микроскопии имеет столь же важное значение, как и в телевизионной технике.) Самый простой конденсор, вполне подходящий для большинства микроскопов общего назначения, - это двухлинзовый конденсор Аббе. Для объективов с большей апертурой, особенно иммерсионных масляных, нужны более сложные конденсоры с коррекцией. Масляные объективы с максимальной апертурой требуют специального конденсора, имеющего иммерсионный масляный контакт с нижней поверхностью предметного стекла, на котором лежит образец.

Специализированные микроскопы. В связи с различными требованиями науки и техники были разработаны микроскопы многих специальных видов. Стереоскопический бинокулярный микроскоп, предназначенный для получения трехмерного изображения объекта, состоит из двух отдельных микроскопических систем. Прибор рассчитан на небольшое увеличение (до 100). Обычно применяется для сборки миниатюрных электронных компонентов, технического контроля, хирургических операций. Поляризационный микроскоп предназначен для исследования взаимодействия образцов с поляризованным светом. Поляризованный свет нередко позволяет выявлять структуру объектов, лежащую за пределами обычного оптического разрешения. Отражательный микроскоп снабжен вместо линз зеркалами, формирующими изображение. Поскольку изготовить зеркальный объектив затруднительно, полностью отражательных микроскопов очень мало, и зеркала в настоящее время применяются в основном лишь в приставках, например, для микрохирургии отдельных клеток. Люминесцентный микроскоп - с освещением образца ультрафиолетовым или синим светом. Образец, поглощая это излучение, испускает видимый свет люминесценции. Микроскопы такого типа применяются в биологии, а также в медицине - для диагностики (особенно рака). Темнопольный микроскоп позволяет обойти трудности, связанные с тем, что живые материалы прозрачны. Образец в нем рассматривается при столь "косом" освещении, что прямой свет не может попасть в объектив. Изображение формируется светом, дифрагированным на объекте, и в результате объект выглядит очень светлым на темном фоне (с очень большим контрастом). Фазово-контрастный микроскоп применяется для исследования прозрачных объектов, особенно живых клеток. Благодаря специальным устройствам часть света, проходящего через микроскоп, оказывается сдвинутой по фазе на половину длины волны относительно другой части, чем и обусловлен контраст на изображении. Интерференционный микроскоп - это дальнейшее развитие фазово-контрастного микроскопа. В нем интерферируют два световых луча, один из которых проходит сквозь образец, а другой отражается. При таком методе получаются окрашенные изображения, дающие очень ценную информацию при исследовании живого материала. См. также

ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП;

ОПТИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ;

ОПТИКА.

ЛИТЕРАТУРА

Микроскопы. Л., 1969 Проектирование оптических систем. М., 1983 Иванова Т.А., Кирилловский В.К. Проектирование и контроль оптики микроскопов. М., 1984 Кулагин С.В., Гоменюк А.С. и др. Оптико-механические приборы. М., 1984

МИКРОСКО́П -а; м. [от греч. mikros - малый и skopeō - смотрю]. Инструмент, позволяющий получать увеличенное изображение мелких объектов, предметов и их деталей, не различимых невооружённым глазом. Электронный м.

◁ Микроско́пный, -ая, -ое. М. объектив.

* * *

(от микро... и...скоп), инструмент, позволяющий получать увеличенное изображение мелких объектов и их деталей, не видимых невооруженным глазом. Увеличение микроскопа, достигающее 1500—2000, ограничено дифракционными явлениями. Невооруженным глазом с расстояния наилучшего видения (250 мм) наблюдатель со средней остротой зрения может отличить одну мелкую частицу (или деталь объекта) от другой, лишь если они отстоят друг от друга на расстоянии ≥0,08 мм. Оптический микроскоп даёт возможность рассмотреть структуры с расстоянием между элементами до 0,25 мкм, электронный микроскоп — порядка 0,01—0,1 нм.

* * *

МИКРОСКО́П (от микро...(см. МИКРО... (приставка или часть сложных слов)) и греч. skopeo — смотрю), инструмент, позволяющий получать увеличенное изображение мелких объектов и их деталей, не видимых невооруженным глазом. Увеличение микроскопа, достигающее 1500—2000, ограничено дифракционными явлениями. Невооруженным глазом с расстояния наилучшего видения (250 мм) наблюдатель со средней остротой зрения может отличить одну мелкую частицу (или деталь объекта) от другой, лишь если они отстоят друг от друга на расстоянии і 0,08 мм. Оптический микроскоп дает возможность рассмотреть структуры с расстоянием между элементами до 0,25 мкм, электронный микроскоп(см. ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП) — порядка 0,01—0,1 нм.

Термин

микроскоп

(от микро... и...скоп) - оптич. прибор, позволяющий получать сильно увеличенное изображение мелких объектов и их деталей, невидимых невооружённым глазом (см. рис.). Общее увеличение, даваемое М., ограничивается дифракц. явлениями и не превышает 2000. Большего увеличения достигают, работая со светом меньшей длины волны (< 390 нм) или с иммерсионной системой. Для спец. исследований служат М.: поляризац. (наблюдение в поляризов. свете), люминесцентный (для люминесцирующих объектов), интерференц. и фазово-контрастный (используются методы, осн. на интерференции света), ИК, металлографич., стереоскопич., проекционный" рентгеновский, телевиз., высокотемпературный и др. Для наблюдения сверхмалых объектов (до неск. десятых нм) применяются электронные микроскопы. См. также Голографический микроскоп, Акустический микроскоп, Термоволновый микроскоп.

Ход лучей в микроскопе: 1 - осветитель; 2 - полевая диафрагма; 3 - зеркало; 4 - апертурная диафрагма; 5 - конденсор; 6 - объект (препарат); 6 - действительное изображение объекта, даваемое объективом; 6 - мнимое изображение объекта, даваемое системой объектив - окуляр; 7 - объектив; 8 - окуляр; 9 - предметное стекло; F_oб. F_OK - положение фокусов объектива и окуляра

Биологический лабораторный микроскоп "Биолам Л-211"

Малый инструментальный микроскоп ММИ-2

Измерительный растровый однообъектнвный микроскоп ОРИМ-1

Специальный микроскоп МССФ, применяемый в электронной промышленности для контроля совмещения фотошаблона с пластинкой кремния при изготовлении микросхем

Люминесцентный исследовательский микроскоп "Люмам-ИЗ"

Стереоскопический микроскоп МБС-200

МИКРОСКОП — (1) оптический инструмент, позволяющий получать чёткое увеличенное изображение (см. (5)) мелких, не видимых невооружённым глазом объектов и их деталей (структуру) в отражённом или проходящем естественном или искусственном свете. М. состоит из оптической системы (объектива и окуляра), размещенной в трубе, через которую ведется наблюдение, штатива с предметным столом и осветительной системы. М. могут быть и с двумя трубами (бинокулярные) для обоих глаз наблюдателя. Общее увеличение М. (до 2000) зависит от фокусных расстояний объектива и окуляра и равно произведению увеличения объектива на увеличение окуляра. Разрешающая способность (см.) М. ограничена, что объясняется дифракцией (см.) света; (2) М. электронный — прибор, в котором увеличенное изображение

микрообъектов воспроизводится на люминофорном экране с помощью пучка быстрых электронов, а не световых лучей, и вместо стеклянных линз используются линзы электронные (см. (3)), фокусирующие этот пучок в вакууме. М. электронный даёт увеличение в сотни тысяч и миллионы раз, а его разрешающая способность составляет 2 — 3 ангстрема (А) (см.).

microscope, scope

* * *

microscope

микроско́п даё́т, напр. прямо́е или перевё́рнутое изображе́ние — a microscope forms an, e. g., erect or inverted image

микроско́п испо́льзуется для наблюде́ния по ме́тоду, напр. тё́много или све́тлого по́ля — a microscope can be used for, e. g., dark-field or bright-field work

наблюда́ть в микроско́п — observe with a microscope

микроско́п предназна́чен для наблюде́ния в, напр. проходя́щем или отражё́нном све́те — a microscope is intended for, e. g., transmitted or reflected light work

микроско́п рабо́тает по при́нципу фа́зового контра́ста — a microscope operates by the phase-contrast method

автоэлектро́нный микроско́п — field-emission microscope

бинокуля́рный микроско́п — binocular microscope

биологи́ческий микроско́п — biological microscope

голографи́ческий микроско́п — holographic microscope

микроско́п для я́дерных эму́льсий — nuclear-emulsion microscope

измери́тельный микроско́п — measuring microscope

иммерсио́нный микроско́п — immersion microscope

инверти́рованный микроско́п — inverted-stage microscope

инструмента́льный микроско́п — toolmaker's [tool-room] microscope

интерференцио́нный микроско́п — interference microscope

инфракра́сный микроско́п — infra-red microscope

ио́нный микроско́п — field-ion microscope

ла́зерный микроско́п — laser microscope

люминесце́нтный микроско́п — fluorescence microscope

магни́тный микроско́п — magnetic microscope

металлографи́ческий микроско́п — (без фотокамеры) metallurgical microscope; (с встроенной фотокамерой) metallographic microscope, metallograph

монокуля́рный микроско́п — monocular microscope

опти́ческий микроско́п — light [optical] microscope

отсчё́тный микроско́п — reading microscope

поляризацио́нный микроско́п — polarizing microscope

проекцио́нный микроско́п — projection microscope

прото́нный микроско́п — proton microscope

ра́стровый микроско́п — scanning [flying-spot] microscope

рентге́новский микроско́п — X-ray microscope

микроско́п с бегу́щим лучо́м — scanning [flying-spot] microscope

микроско́п с больши́м увеличе́нием — high-power microscope

светово́й микроско́п — light microscope

микроско́п с ма́лым увеличе́нием — low-power microscope

стереоскопи́ческий микроско́п — stereoscopic microscope, stereomicroscope

стереоскопи́ческий микроско́п обеспе́чивает объё́мное восприя́тие объе́кта — a stereomicroscope produces the sensation of depth in an object

микроско́п с цифровы́м отсчё́том — digitized microscope

телевизио́нный микроско́п — television microscope

тенево́й микроско́п — shadow microscope

ультрафиоле́товый микроско́п — ultra-violet microscope

универса́льный микроско́п — universal stage microscope

фазоконтра́стный микроско́п — phase-contrast microscope

фотоэлектри́ческий микроско́п — photoelectric microscope

шка́ловый микроско́п — reading microscope

электро́нный микроско́п — electron microscope

электро́нный, отража́тельный микроско́п — reflection electron microscope

электро́нный, просве́чивающий микроско́п — transmission electron microscope

электро́нный, ра́стровый микроско́п — scanning electron microscope

эмиссио́нный микроско́п — field-emission microscope

м.

microscopio m

- автоионный микроскоп

- эмиссионный микроскоп

техн.

мікроско́п

- автоэлектронный микроскоп

- электронный микроскоп

техн.

мікроско́п

- автоэлектронный микроскоп

- электронный микроскоп

(от микро... и ...скоп), инструмент, позволяющий получать увеличенное изображение мелких объектов и их деталей, не видимых невооруж. глазом. Увеличение М., достигающее 1500-2000, ограничено дифракц. явлениями. Невооруж. глазом с расстояния наилучшего видения (250 мм) наблюдатель со ср. остротой зрения может отличить одну мелкую частицу (или деталь объекта) от другой, лишь если они отстоят друг от друга на расстоянии >=0,08 мм. Оптич. М. даёт возможность рассмотреть структуры с расстоянием между элементами до 0,25 мкм, электронный микроскоп порядка 0,01-0,1 им.

Внешний вид инструментального микроскопа ММИ-2