光学显微镜

光学显微镜（Optical microscope、Light microscope）是一种利用光学透镜产生影像放大效应的显微镜。

光学显微镜
使用小型样品的观察
知名實驗生物细胞的发现
发明者漢斯·李普希
Zacharias Janssen
相关事物显微镜
电子显微镜
光学显微镜的基本结构(二十世纪90年代):
1. 目镜（又称为接目镜或眼透镜）
2. 物镜转换器
3. 物镜
4. 粗调旋钮
5. 微调旋钮
6. 载物台
7. 光源
8. 光阑和聚光器
9. 推进器（又称为推片器）

由物体入射的光被至少两个光学系统（物镜和目镜）放大。首先物镜产生一个被放大实像，人眼通过作用相当于放大镜的目镜观察这个已经被放大了的实像。一般的光学显微镜有多个可以替换的物镜，这样观察者可以按需要更换放大倍数，也就是增加放大倍率，放大倍率是由目鏡倍率乘上物鏡倍率所得來的。这些物镜一般被安置在一个可以转动的物鏡盤上，转动物镜盘就可以使不同的物镜方便地进入光路，物鏡盤的英文是Nosepiece，又譯作鼻輪。

十八世纪，光学显微镜的放大倍率已经提高到了1000倍，使人们能用眼睛看清微生物体的形态、大小和一些内部结构。直到物理学家发现了放大倍率与分辨率之间的规律，人们才知道光学显微镜的分辨率是有极限的，分辨率的这一极限限制了放大倍率的无限提高，1600倍成了光学显微镜放大倍率的最高极限，使得形态学的应用在许多领域受到了很大限制。光学显微镜的分辨率受到光波长的限制，一般不超过0.3微米。假如显微镜使用紫外线作为光源或物体被放在油中的话，分辨率还可以得到提高。

光学显微镜依樣品的不同可分為反射式和透射式。反射显微镜的物体一般是不透明的，光从上面照在物体上，被物体反射的光进入显微镜。这种显微镜经常被用来观察固体等，多應用在工學、材料領域，在正立顯微鏡中，此類顯微鏡又稱作金相顯微鏡。透射显微镜的物体是透明的或非常薄，光从可透过它进入显微镜。这种显微镜常被用来观察生物组织。

光學顯微鏡依其聚光鏡(condenser)和物鏡(Objective)的設計，可用來觀察不同的樣品。明視野(Brightfield)用來觀察薄的染色生物組織樣品，暗視野(Darkfield)功能的視野下，背景為黑色，能突顯樣品的細微面貌，觀察未染色樣品時，如活細胞，可利用相位差(Phase)功能。另外還有微分干涉差(differential interference contrast，DIC)功能，都常搭配在光學顯微鏡上。

依光源的不同，還有螢光顯微鏡、共聚焦顯微鏡等類別。

2014年10月8日，诺贝尔化学奖颁给了艾力克·贝齐格 (Eric Betzig)，W·E·莫尔纳尔 (William Moerner)和斯特凡·W·赫尔 (Stefan Hell)，奖励其发展超分辨荧光显微镜 (Super-Resolved Fluorescence Microscopy)，这将带来光学显微镜进入纳米级尺度中。[1][2]

分類

常規顯微鏡
常規顯微鏡示意圖。

常規顯微鏡（Regular microscope）像與物同方向的顯微鏡。

複式顯微鏡
複式顯微鏡示意圖。

複式顯微鏡（Compound microscope）像與物反方向的顯微鏡。

正立顯微鏡
正立顯微鏡上的基本部件
1.接目鏡 (ocular lens or eye-piece)
2.接物鏡轉輪(objective turret)或鼻輪(nosepiece)
3.接物鏡(objective lens)
4.粗調節輪 / 器(coarse adjustment knob)
5.細 / 微調節輪 / 器(fine adjustment knob)
6.標本夾與載物台(clip and stage)
7.反射鏡(mirror)
8.光圈與聚光鏡(condenser and diaphragm)

正立顯微鏡的光源在機身下方，光由下方光源經過聚光鏡到達樣品，再穿過位於樣品上方的物鏡，然後藉由反射鏡和透鏡到達觀察者的眼睛或其他成像儀器。因物鏡和聚光鏡中間的空間較小，適用於觀察的物品通常較薄，可夾於玻片中。此顯微鏡的優點是結構簡單，因此一般光學顯微鏡多屬此類。

倒立顯微鏡
倒立顯微鏡

倒立顯微鏡（Inverted microscope）明視野用之照明光源和聚光鏡是來自機身上方，光線穿過聚光鏡到達樣品，再穿過位於樣品下方的物鏡，然後藉由反射鏡和透鏡到達觀察者的眼睛或成像儀器。對螢光顯微鏡而言,螢光激發光源和物鏡同位於底部。由於激發光源可以是高功率大型雷射光源或弧光燈,倒立式的設計更能穩定顯微鏡鏡的結構。倒立顯微鏡常用於觀察培養中的細胞或組織，特別是應用在螢光的生物樣品上。

解剖顯微鏡
解剖顯微鏡

解剖顯微鏡（Dissecting microscope），又被稱為實體顯微鏡或立體顯微鏡（Stereo、Stereoscopic），是為了不同的工作需求所設計的顯微鏡。利用解剖顯微鏡觀察時，進入兩眼的光各來自一個獨立的路徑，這兩個光路徑夾了一個小小的角度，因此在觀察時，樣品可以呈現立體的樣貌。解剖顯微鏡的光路設計有兩種：The Greenough Concept和The Telescope Concept。
解剖顯微鏡常常用在一些固體樣本的表面觀察，或是解剖、鐘錶製作和小電路板檢查等工作上。

顯微鏡成像原理
顯微鏡的光學路徑

現在的光學顯微鏡的構造非常的複雜精密，為了精準成像，顯微鏡的光學路徑必須嚴謹的設計與控制。儘管如此，光學顯微鏡的運作原理是非常簡單的。

最簡單的物鏡是由高解析度的玻璃鏡製成，有非常短的焦距，大概是160 mm左右，而產生了放大倒立成像，因此像是非常靠近試片來觀察，經由對焦，其產生的是實像，不用經由目鏡即可用肉眼看到，或者成像於紙張上。在多數的顯微鏡，目鏡是雙鏡組成的，一個在眼睛，產生虛像，使肉眼看到放大成像；一個則靠近物鏡，產生實像。

圖片
  • 已知最古老的公開顯微照片:蜜蜂，由Francesco Stelluti於1630年發表[3]
  • 一个现代显微镜，带有水银灯的荧光显微镜。该显微镜具有数码相机，并连接到一台电脑。

参看

參考文獻
  1. Ritter, Karl; Rising, Malin. . AP News. October 8, 2014 [October 8, 2014]. （原始内容存档于2018-10-02）.
  2. Chang, Kenneth. . New York Times. October 8, 2014 [October 8, 2014]. （原始内容存档于2014-10-09）.
  3. "The Lying stones of Marrakech", by Stephen Jay Gould, 2000
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