Budowa mikroskopu

Mikroskop jest narzędziem powszechnie wykorzystywanym do obserwacji mikroświata i żyjącego w nim mikroorganizmów. Stosuje się go nie tylko w medycynie czy podczas badań naukowych, ale również w przemyśle, m.in. w trakcie badania struktury i jakości tworzonych materiałów. Zaprojektowanie mikroskopu było jednym z kluczowych dla ludzkości przełomów, które zapoczątkowały dalsze technologiczne rewolucje. Nie byłyby one jednak możliwe bez powstania szczególnej i unikatowej konstrukcji mikroskopu. Jak jest on zbudowany i co warto wiedzieć na jego temat?

Schemat mikroskopu

Zacznijmy od początku

Mikroskop optyczny pozwala podglądać unikatowy, mikroskopijny świat, by cieszyć oko takimi widokami, jak chociażby wirusy, bakterie, pantofelki i inne mikroorganizmy. Historia powstania mikroskopu jest długa i zawiła, my zaś przejdziemy do analizy budowy współczesnych mikroskopów optycznych. Oczywiście, typów mikroskopów jest mnóstwo, ale zasada działania jest podobna - ma on powiększyć obraz.

Konstrukcja takiego urządzenia składa się z części stałych oraz ruchomych. Niesamowicie istotne są też te elementy, które pozwalają dostosowywać i “wytwarzać” obraz. Mowa tutaj o tzw. układzie optycznym i mechanicznym. Nie bez znaczenia jest również źródło światła, o czym powiemy sobie za chwilę. Zaczniemy od dwóch podstawowych układów mikroskopu.

Układ mechaniczny i optyczny – co to takiego?

Układ mechaniczny to te części mikroskopu, które pozwalają sterować częściami optycznymi. Bez tego nie byłoby możliwe prawidłowe ułożenie próbki, którą chcemy zbadać. Wyróżnia się tutaj stolik – miejsce, w którym umieszcza się próbkę lub preparat, a także statyw, na którym zamontowane są pozostałe części mikroskopu. Zadaniem statywu jest utrzymanie wszystkich elementów w jednej osi.

Na układ mechaniczny mikroskopu składają się również: tubus i rewolwer. Ten ostatni jest częścią, w której instaluje się obiektyw mikroskopu. Do regulacji ostrości obrazu wykorzystuje się śrubę makrometryczną oraz śrubę mikrometryczną. Tubus służy do regulacji odległości pomiędzy obiektywem a obiektem (w nim osadzone są okulary).

Warto tutaj dodać, że śruba makrometryczna służy do regulacji stolika względem obiektywu (można go przybliżać, oddalać lub przesuwać na boki). Natomiast śruba mikrometryczna to element, którego celem jest regulacja precyzyjnych parametrów.

Elementy optyczne mikroskopu na schemacie z promieniami światła

Układ optyczny to zupełnie inna para kaloszy. W nim znajdują kluczowe elementy każdego mikroskopu, a mowa przede wszystkim o okularze i obiektywie mikroskopowym. Okular jest częścią znajdującą się bezpośrednio przy oku obserwatora. Składa się on z soczewek i to właśnie przez niego podglądamy dany preparat. Obiektyw również zbudowany jest z soczewek, których zadaniem jest wyostrzać i odpowiednio powiększać widziany obraz. Oba elementy znajdują się w tubusie.

Dlaczego ważne jest źródło światła?

Nie jest tajemnicą, że do dostrzeżenia danego obiektu pod mikroskopem potrzebna jest odpowiednia ilość światła. Dzięki niej mikroskop powiększa badany przedmiot do odpowiednich rozmiarów. Co ciekawe, już przy 10-krotnym powiększeniu jasność zmniejsza się aż 100-krotnie! Dlatego też powiększany obiekt musi być bardzo dobrze oświetlony przez cały czas badania.

Przyjmuje się, że przy powiększeniu do około 30 razy powinna wystarczyć niewielka żaróweczka lub lusterko. W przypadku powiększeń 300-krotnych konieczne będzie wykorzystanie tzw. kondensora. Przy jego użyciu źródło światła z żarówki przechodzi przez soczewkę i tworzy tzw. stożek świetlny skierowany na próbkę. Odpowiednia regulacja odległości skupienia światła od miejsca obiektu pozwala uzyskać satysfakcjonujące efekty. Warto jednak pamiętać, że czasami obserwowane próbki są nieprzezroczyste – wówczas światło kieruje się z góry, aby odbiło się od próbki, a nie od spodu.

Mikroskop stereoskopowy - czym się różni od optycznego?

Prosty mikroskop stereoskopowy

Mikroskop stereoskopowy jest odmianą mikroskopu optycznego. Jego cechą charakterystyczną jest zdecydowanie prostsza konstrukcja, dzięki której z mikroskopu mogą korzystać osoby, które dopiero rozpoczynają przygodę z podglądaniem mikroświata. Co ciekawe, posiada on dwa okulary - obserwator może oglądać preparat obydwojgiem oczu. W efekcie uzyskany obraz nabiera trójwymiarowego kształtu.

Warto tutaj dodać, że mikroskop stereoskopowy posiada nieruchomy stolik. Sterujemy tutaj wyłącznie obiektywami w jednej osi, czyli możemy je oddalać i przybliżać względem badanego obiektu. Zazwyczaj oferuje on też mniejsze powiększenie i nie pozwala na precyzyjną modyfikację poszczególnych parametrów.

Co jeszcze warto wiedzieć na temat budowy mikroskopu?

Mikroskop to narzędzia, którego pełen potencjał może wykorzystać wyłącznie osoba dobrze zaznajomiona z jego budową. Wbrew pozorom samo sterowanie okularem czy obiektywem nie należy do najprostszych zadań - tym bardziej, że poszczególne preparaty wymagają zupełnie innego typu przybliżenia. Obserwator musi więc umieć posługiwać się śrubami, aby regulować ostrość obrazu, a także umiejętnie zmieniać położenie stolika i kontrolować przepływ światła.

Badanie malutkich obiektów pod mikroskopem wymaga wiedzy i cierpliwości. Kluczowe jest tutaj zapoznanie się z pojęciami światła niespolaryzowanego i spolaryzowanego. W pracy badawczej niezbędne staje się również wykorzystanie nowych technologii, czyli np. komputera. Podglądany obraz można bowiem monitorować za pomocą kamery i jednocześnie (w czasie rzeczywistym) prowadzić jego cyfrową obróbkę. W przypadku mikroskopów optycznych dobrze też zapoznać się z rozdzielczością kątową, długością fali światła i z rodzajami soczewek.

Mikroskop pozwala powiększyć obiekt rzeczywisty nawet o kilkaset razy. Niestety nie każdy rodzaj tego typu narzędzi pozwoli uzyskać satysfakcjonujący efekt, ponieważ poszczególne mikroskopy różnią się zdolnością rozdzielczą, soczewkami i nie tylko. Dość prostymi konstrukcjami są tutaj tzw. mikroskopy świetlne (pozwalają np. obserwować tkanki, pierwotniaki, grzyby, pleśnie). Możemy również zastosować światło o wyższej energii niż to widzialne przez nas, a następnie przepuścić je przez element fluorescencyjny. Tak w dużym skrócie działają mikroskopy fluorescencyjne.

Z drugiej strony istnieją też niezwykle zaawansowane narzędzia, czyli tzw. mikroskopy elektronowe. Mechanizm działania jest tutaj podobnie, ale różnica polega na tym, że nośnikiem jest już nie światło a elektrony. Rolę żarówki przejmuje więc tzw. działo elektronowe, a soczewki zastępują klasyczny okular i obiektyw. Mikroskopy elektronowe tworzą obraz o bardzo wysokiej rozdzielczości.

Co dalej

Po zapoznaniu się z budową mikroskopu, warto kontynuować swoją przygodę z tą fascynującą tematyką. Polecamy przeczytać nasz kolejny artykuł, w którym przedstawimy różne typy mikroskopów oraz wyjaśnimy, kiedy możemy zobaczyć w nich obraz 3D. Ponadto, w naszej ofercie znajduje się artykuł prezentujący fascynujące obrazy spod mikroskopu, w którym opisujemy kilka konkretnych ujęć. Możesz również poznać historię wynalezienia mikroskopu, począwszy od pierwszych soczewek aż po czasy współczesne.

Dla miłośników luźniejszych tematów polecamy artykuły poświęcone ciekawostkom o kolorach oraz historię ewolucji fotografii i makrofotografii. Mamy nadzieję, że nasze artykuły okażą się dla Państwa inspiracją do dalszych poszukiwań w świecie nauki i techniki.