> Энциклопедический словарь Гранат, страница 309 > Микроскоп

Микроскоп

Микроскоп (Microscopium), созв. южного неба при—38° склонения и 313° прямого восх., содержит, по Гульду, 69 зв. до 7-ой велич.

1. Схема действия. М. (иначе называемый сложным М., в отличие от простого М., или лупи, см.) есть оптический прибор, служащий для рассматривания малых предметов и их подробоостей в сильно увеличенном виде. Действие М. основано на преломлении спета. Всякий. М. состоит из двух оптических частей: объектива и окуляра. Обе эти части в действительности представляют более или менее сложные оптические системы, состоящия из нескольких чечевнц; но для того, чтобы поиять сущность их действия, достаточно предположить, что объектив представляет собою одну выпуклую (собирательную) чечевицу, и окуляр—точно так же. На рисунке 1 ab есть объектив; рассматриваемый

предмет rs помещается между фокусом и двойным фокусом объектива; поэтому объектив дает действительное, обратное и увеличенное изображение предмета в SR. Лучи, вышедшие от рассматриваемого предмета, прошедшие через объектив и собравшиеся в точках действительного изображения SR, распространяются далее так, как если бы SR был светящийся предмет; они попадают далее на окуляр cd, который помещен так, что SR лежит между окуляром и его фокусом; поэтому окуляр действует, как лупа, и дает прямое, мнимое и еще раз увеличенное изображение действительного изображения; это мнимое изображение SR находится на расстоянии наилучшого зрения глаза, смотрящого в окуляр.

2. Объектив. Наиболее существенная часть М.—его объектив. Он характеризуется двумя признаками: величипою его фокусного расстояния, с которым связано увеличение, и его апертурой (смотрите), которою определяется „разрешающая сила“, т. е. способность объектива различать тонкие детали в строении наблюдаемого предмета; от апертуры зависит также яркость получаемого изображения. Линейное увеличение изменяется обратно-пропорциопально фокусному расстоянию, разрешающая сила прямо-пропорциональна апертуре, яркость изображения прямо-пропорциональна квадрату апертуры. Для уменьшения сферической и хроматической аберрации (смотрите) объектив устраивается в виде системы нескольких (шести, даже десяти) выпуклых и вогнутых че-чевнц из разнообразных сортов стекла; эти чечевицы заключаются в общую оправу. На рисунке 2 изображена в разрезе т. паз. „ахроматическая“ объективная система, на рисунке 3 —объективная система, которая, начиная с 1S86 г., изготовляется знаменитой оптической

Рисунок 2. Ахроматическая об- Рисунок 3. Апохромат ектнвпая система (увелич.). (увеличено в 3 раза).

фирмой Цейса под именем апохромата. Этот последний тип микроскопического объектива можно назвать наиболее совершенным, благодаря почти полному отсутствию аберрации.—Из практических соображений обыкновенно различают три категории микроскопическ. объективов: слабые, средние и сильные. Под слабыми разумеются такие, фокуспое расстояние которых превышает 15 миллиметров., и которые имеют апертуру не более 0,30; к средним относятся те, фокусное расстояние которых лежит в пределах от 4 до 15 миллиметров., а апертура—от 0,30 до 0,65; наконец, к сильным принадлежат те, которых фокусное расстояние менее 4 миллиметров., а апертура—более 0,65.

3. Влияние покровного стекла. При рассматривании микроскопических препаратов их большей частью прикрывают покровным стеклышком (толщиною около 0,15 миллиметров.). Но как при рассматривании какого-нибудь предмета сквозь плоско-параллельное стекло всегда получается некоторое искажение очертаний предмета, так и здесь покровное стекло вносит свойственную ему аберрацию и тем искажает изображение: лучи, вышедшие из одной точки предмета, после преломления в покровном стекле идут так, что продолжения их уже не сходятся в одпой точке. Этот недостаток давал бы себя чувствовать при употреблении объективов средней и большой силы; его обыкновенно исправляют, внося соответствующия изменения в устройство объектива; благодаря этим изменениям, объектив сводит лучи, прошедшие через покровное стекло, снова в одной точке. Однако понятно, что подобная поправка возможна лишь для одной определенной толщины (при определенном сорте) покровного стекла; обыкновенно объективы рассчитываются на толщину покровного стекла в 0,15 миллиметров. В противном случае наблюдателю приходится делать далыиеиишил поправки; это достигается или изменением длины трубки М. (при более толстом покровном стекле укорачивают трубку, при слишком тонком—удлиняют), или же тем, что самый объектив несколько удлиняется или укорачивается, причем изменяются расстояния между чечевицами, составляющими его („коррекционный“ объектив).

4. Иммерсия. Апертура объектива выражается произведением синуса половины угла между крайними лучами конического светового пучка, идущого от какой-нибудь точки предмета и входящого в объектив (на рисунке 1 этому углу соответствует угол arb), на показатель преломления той среды, через которую идут световые лучи от предмета до объектива. Если эта среда—воздух, для которого показатель преломления равен 1, то мы имеем т. паз. сухую объективную систему; здесь увеличением угла можно довести апертуру до значения 0,90. Однако понятно, что мы легко можем еще увеличить апертуру, если заменим воздух средою, более преломляющей. Отсюда проистекает употребление „иммерсионных объективных системъ“, где между объективом и покровным стеклышком расстилается капля жидкости-воды (показ. прел. nrrl,33) или, еще лучше, кедрового масла (п=1,515). Так как показатель преломления обыкновенного стекла равен 1,5, то в последнем случае два стекла, соединенные слоем жидкости, составляют

среду, оптически почти однородную, в которой лучи будут идти почти без преломления. Этим сразу устраняется вредное влияние покровного стекла. Оба объектива, изображенные на рисунке 2 и 3, принадлежат к иммерсионным. Для второго нз них апертура (при употреблении кедрового масла) равпа 1,40, фокусное расстояние: миллиметров.

5. Окуляр. Обыкновенный окуляр, употребляемый в соединении с ахроматическим объективом, состоит из двух собирательных чечевиц, помещенных на некотором расстоянии одна от другой. Со времени появления апохроматов вошел в практику новый, более сложпыии тип окуляра, т. иаз. „компенсационный“. Значение его состоит в следующем. Даже у самых совершенных объективов хроматическая погрешность устраняется нф вполне; так как фокусные расстояния для красных и синих лучей не вполне одинаковы, то и размер красного и синего изображений пе одинаков: второе несколько больше первого, что можно бывает заметить па краях изображений. Эта погрешность наз. хроматической разностью увеличения. Ее можно устранить, если наделить окуляр погрешностью в противоположную сторону, так чтобы ей компенсировалась погрешность объектива. Различие обоих типов окуляра легко заметить, смотря

Рисунок 5. Осветительный аппаратъАббе.

;возь них на белую

Рисунок 4. Общий вид демонстрационного М.

поверхность: в обыкновенном окуляре края зрительного поля окрашены голубым цветом, в компенсационном окуляре—орапжево-краспым.

Существует целый ряд приспособлений, располагаемых внутри окуляров и служащих для специальных наблюдений; так, toui о метрические окуляры позволяют измерять углы кристаллов, видимых в М.; микрометрические окуляры (смотрите микрометр) служат для измерения величины рассматриваемых предметов; поляризационные окуляры дают возможность наблюдать в поляризованном свете; спектральные окуляры позволяют наблюдать спектры поглощения исследуемых микроскопических предметов.

6. Штатив с принадлежностями. Все части М. собираются на одном штативе (смотрите рисунок 4). На крепкой и устойчивой подставке Л имеется ось, около которой вращается собственно М.; его можно закреплять во всех положениях, от вертикальпого до горизонтального. К верхней стойке Е прикреплена трубка (тубуи), в которую с верхней стороны вдвигаются окуляры II, а с нижней ввинчиваются объективы. Для быстрой замены одного объектива другим применяется т. паз. револьвер, в который ввинчиваются 2, 3, даже 4 различных объектива; стоит дать револьверу известный поворот—и замена объектива произведена. При установке М. приближение и удаление трубки к предмету производится сначала грубо с помощью шестерни и зубчатки F, а затем уже точно, с помощью микро метрического винта G (потому что перемещение трубки вдоль ея оси па несколько тысячных долей миллиметров. бывает уже весьма чувствительно). Головка винта бывает снабжена делениями; при помощи указателя можно бывает точно оценить величину произведенного перемещения, а отсюда—высчитать толщину исследуемого предмета. Под объективным револьвером находится столик В—пла-стипка с отверстием в центре, служащая для закрепления на пей „предметнаго“ стеклышка с исследуемым предметом. Столик устраивается так, чтобы его можно было 1) вращать около оси М., 2) перемещать поступательно в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Предметное стекло удерживается на столике с помощью зажима С. Под столиком находится приспособление для освещения рассматриваемого пред-

Мета. Это приспособление может состоять только из плоского или вогнутого зеркала J, которое направляет лучи светового источника (разсеянного дневного света, керосиновой или газовой лампы) на исследуемый объект; так бывает у слабых М. или при пользовании слабыми увеличениями. При более сильных увеличениях между зеркалом и предметной плоскостью включают еще систему чечевиц особой конструкции, наз. коноеисором, служащую для сосредоточения на предмете большого количества света. С помощью особой диафрагмы можно направить на предмет любую часть светового пучка и но любому направлению. На рисунке 5 изображено осветительное приспособление, построенное Аббе (с.и.); здесь к-конденсор, и—диафрагма „ирисъ“, регулируемая рычажком р; t, и, г—части, сообщающия ей нужные перемещения; ш—зеркало, s—зубчатое колесо, посредством которого все приспособление паво-днтся па фокус.—В предыдущем предполагалось, что предмет требует освещения проходящим светом. Для освещения предметов непрозрачных, рассматриваемых в отраженном свете, пользуются особыми осветительными приспособлениями, которые сосредоточивают на предмете свет сверху или сбоку.

7. Увеличение и разрешающая сила М. Общее увеличение М. слагается из увеличения, даваемого объективом, и увеличения, даваемого окуляром. Оно может быть непосредственно определено посредством приборов, дозволяющих одновременно рассматривать изображение в М. стеклянной скалы с мелкими делениями и какой-нибудь внешний, соответственно расположенный, масштаб; величипу делений, видимых в М., сравнивают с величиной делений масштаба. Пригодным для этого прибором является, м. пр., камера-люцида (.и.). Существуют М., дающие линейное увеличение до 2.000 раз. Однако употребление слишком сильпых увеличений вредно отзывается па ясности изображения.—Разрешающая сила М. определяется посредством пробных объектов, т. е. естественных или искусственных предметов, обладающих весьма тонкой, однородной и отчетливой структурой. Сюда относятся стеклянные пластинки с мелкими делениями, крылья бабочки Hipparchia Janira и, для сильнейших М., диатомеи Navicula и Pleurosigma, на которых имеются тончайшия полосы или линии.—Предел разрешающей силе М. кладется явлением диф-фракции: в обстановке тел очень малых размеров закопы геометрической оптики делаются неверными. Теория показывает, что самое малое расстояние, на котором можно ясно отличить друг от друга два элемента поверхности предмета, рассматриваемого в М., составляет около 1/6000 миллиметров.

8. М. с несколькими трубами. Существуют М. с 2, 3, 4 трубами (рисунок 6), позволяющие такому жф числу лиц одновременно рассматривать один и тот же предмет. Бинокулярные М. предназначаются для двух глаз одного наблюдателя; с помощью их можно бывает получить стереоскопический эффект (рисунок 7).

0. Ультрамикроскоп. ТТродстявп.м себе весьма мелкие частицы, погруженные (не в очень большом количестве) в какую-нибудь прозрачную среду. Размерь частиц может быть гораздо меньше величины 1/6000 миллиметров., указанной выше, как предел микроскопического видения; оне могут иметь диаметр всего в 1 миллионпую долю миллиметра; тем не менеф их можцо отличать одну от другой и считать их коли-чество даже без помощи особенпо больших увеличений, при условии очень сильного оевпщения частиц. Это составляет принцип и задачу так паз. ультрамикроскопии, изобретенной Зндептопфом и Зигмонди в 1902 г. При ультрамнкроскопи-чсском наблюдении направление, в котором распространяется освещающий пучок лучей, и направление, в котором помещается ось М., перпендикулярны друг к другу; так. обр., наблюдаемия частицы освещаются пе снизу, а сбоку. Поле зрения представляется при этом темным, и па неди выделяются ультрамнкроскопоч. частицы, как звезды на почном небе. Форма частиц при этом, конечно, совершенно недоступна паблюдепию. — Па рисунок 8 изображен ультрамикроскоп Цейса. Внутри затемно»

Рисунок 6. М. для двух наблюдателей.

Рисунок 7. Бинокулярный

Микроскоп.

Рисунок 8. Ультрамикроскоп Цейса.

пого помеидепия на оптической скамье устанавливаются j последовательно первый проекционный объектив а, щель b и второй проекционный объектив с. Посредством первого обьектнва на щель отбрасывается действительное изображение источника света (углей вольтовой дуги или еще лучше, солнца). Второй объектив дает в фокусной плоскости конденсора d уменьшенное изображение щели Ь; наконец, конденсор d дает внутри испытуемого тела фицф в несколько раз уменьшенное изображение этого изображения. Изследуемое тело помещается под объективом обыкновенного М. е и через него

[ наблюдается.—Мы видим, что осветительная система.

составляет существеннейшую часть Ультрамвкпоскопи-ческого аппарата. —Главное прнмъпепие ультра-М имел до этих пор к взучепию коллоидальпых раствогов (для каковой цели он и был внервые построен) Изследования окрасок красящих веществ, белковых растворов, крови, молока, клеток позволяют думать что зпачениф ультра-М. в пауке и технике еще сидьно увеличится.

А. Бачинский.

Рисунок 9. Микротом простейшей системы.

Бритву (изображенную в левом верхнем углу) держат в руке и ведут ее по двум параллельным стеклянным рейкам, между которыми находится объект, замораживаемый па столике с помощью эфира.

Внизу вндеп микрометрический випт, служащий для размеренного поднятия столика с целью получения срезов желаемой толщины.