Akademik

МИКРОСКОП

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

оптический (от греч. mikros - малый и skopeo - смотрю) - оптич. прибор для получения сильно увеличенных изображений объектов (или деталей их структуры), не видимых невооружённым глазом. Разл. типы M. предназначаются для рассматривания, изучения и измерения микроструктуры орга-нич. клеток, бактерий, срезов тканей, микрокристаллов, волокон, минералов, микросхем и др. объектов, размеры к-рых меньше мин. разрешения глаза (см. Разрешающая способность), равного 0,1 мм. M. даёт возможность различать структуры с расстоянием между элементами до 0,2 мкм. Обычно M. имеет двухступенчатую систему увеличения, образованную объективом и окуляром и обеспечивающую увеличение до 1500 крат. В оптич. схему M. входят также элементы, необходимые для освещения объекта.

Историческая справка. Простой однолинзовый M. (лупа с сильным увеличением) был известен уже в сер. 15 в. А. Левенгук (A. Leeuwenhoek) довёл увеличение простого M. до 300 крат и впервые обнаружил и описал мир микроскопич. организмов, в т. ч. бактерий. Изобретение сложного M., состоящего из двух положительных (собирающих) линз, относят к периоду между 1590 и 1610 и связывают с именем Г. Янсена (H. Jans-sen). В 1610 Г. Галилей (G. Galilei) на основании изобретённой им зрительной трубы построил др. тип M., состоящий из собирательного объектива и рассеивающего окуляра. Сложные M. позволили удалить препарат от глаза и устанавливать его в удобном положении. Долгое время сложные M. из-за присущего им хроматизма уступали по качеству изображения простым.

Первые расчёты ахроматич. объективов для M. были выполнены Л. Эйлером (L. Euler) в 1750-70; по расчётам Ф. У. T. Эпинуса (F. U. T. Aepinus) в 1805-08 был построен M., обеспечивающий увеличение до 180 крат. Э. Аббе (E. Abbe) разработал (1872-73) дифракц. теорию образования изображений несамосветящихся объектов в M., определил предел разрешения M. и показал при этом роль апертуры, рассчитал высокока-честв. ахроматич. и апохроматич. объективы. Его теория лежит в основе совр. микроскопостроения. Л. И. Мандельштам распространил теорию Аббе на самосветящиеся объекты.

Принцип действия M. поясняет рис. 1, на к-ром представлена оптич. схема наиб. типичного M. проходящего света. Препарат 7 (стрелочка) находится на предметном столике перед микрообъективом 8 на расстоянии, несколько большем его фокусного расстояния F_0б. Объектив образует действительное, увеличенное и перевёрнутое изображение T в плоскости полевой диафрагмы 10, лежащей за передним фокусам F_OK окуляра 11. Это промежуточное изображение рассматривается через окуляр, к-рый даёт дополнит, увеличение и образует мнимое изображение на расстоянии наилучшего видения D =250 мм. При этом на сетчатке глаза образуется действит. изображение предмета.

Рис. 1. Принципиальная оптическая схема микроскопа,

Если окуляр сдвинуть так, чтобы изображение T оказалось перед передним фокусом окуляра, то изображение, даваемое окуляром, становится действительным и его можно получить на экране или фотоплёнке (см. Микропроекция). Общее увеличение M. равно произведению увеличений объектива и окуляра: Г _м = =, причёмгде - расстояние от заднего фокуса ооъектива до переднего фокуса окуляра (т. н. оптич. длина тубуса), - фокусные расстояния объектива и окуляра. Обычно объективы M. имеют увеличения от 6,3 до 100, а окуляры от 7 до 15; поэтому общее увеличение M. лежит в пределах от 44 до 1500.

Осветительная система M. состоит из лампы 7, коллектора 2, плоского зеркала 4 и конденсора 6. С плоскостью препарата 7 сопряжены полевая диафрагма окуляра 10 и полевая осветит, диафрагма 3, обычно регулируемая. Конус лучей, к-рый может быть воспринят объективом, ограничивает апертурная диафрагма 5, с к-рой сопряжены ирисовая диафрагма 5, пая. апертурной осветит, диафрагмой, и нить лампы накаливания 1. При таком расположении источника света и диафрагм обеспечивается равномерное освещение поля зрения даже при крайне неоднородной яркости источника. Кроме того, регулировкой полевой и апертурной осветит, диафрагм устраняется излишний свет, к-рый, не участвуя в формировании изображения, снижает контраст за счёт рассеяния на элементах конструкции M.

Разрешающая способность M., т. е. его способность давать раздельные изображения двух соседних точек объекта, ограничена дифракцией света, в результате к-рой изображение бесконечно малой светящейся точки имеет вид яркого пятна (диск Эри) с концентрич. тёмными и светлыми кольцами постепенно убывающей яркости. Диаметр диска Эри, в к-ром сосредоточено 84% всей энергии точки, имеет величину

, где - длина волны света,

числовая апертура, - показатель преломления среды, находящейся между предметом и объективом, и - угол между оптич. осью и крайним лучом, попадающим в объектив из препарата, т. н. апертурный угол.

Рис. 2. Слияние изображения двух точек по мере их сближения: a- безусловное разрешение ; б - предельное разрешение

Предел разрешения M. определяется при сближении точек до такого расстояния, когда падение освещённости в промежутке между ними становится незаметным для глаза и точки сливаются в одну (рис. 2). Установить однозначно этот предел трудно. Чаще всего для его определения используется критерий Рэлея, в соответствии с к-рым точки считаются разрешёнными, когда расстояние между ними равно радиусу диска Эри: . При этом в случае самосветящихся некогерентных излучателей освещённость в промежутке между точками составляет ~80% от освещённости в максимуме. Человеческий глаз может замечать контраст в освещённости до 4%; этому соответствует наим. расстояние, разрешаемое в M.,

Когерентные излучатели на таком расстоянии не разрешаются и для получения 20% контраста должны быть установлены на расстоянии Как показал Д. С. Рождественский, в M. освещение объекта следует считать частично когерентным. Оно зависит от отношения апертур конденсора и объектива; обычно осветит, апертура устанавливается равной ²/₃ апертуры объектива, при этом освещение приближается к неко-герентному. Для несамосветящихся объектов предельное разрешение где - числовая апертура конденсора.

Разрешающая способность M. прямо пропорциональна апертуре объектива, и для её повышения пространство между объективом и предметом заполняется жидкостью с большим ( п> 1) показателем преломления (см. Иммерсионная система). Макс, апертура "сухих" объективов апертура объективов с масляной иммерсией может быть доведена до 1,4. При этом в видимой области возможно разрешение структур с расстоянием между элементами ~0,2 мкм.

Существование предела разрешающей способности влияет на выбор увеличения M. Увеличение M. в пределах 500-1000 А паз. полезным, т. к. при нём глаз различает все элементы структуры объекта, разрешаемые M. Более слабые увеличения не позволяют выявить все детали, а большие увеличения бесполезны, т. к. никаких новых подробностей структуры не выявляют. Однако иногда такие увеличения применяют в микрофотографии, при микропроецировании.

Глубина резкого изображения M., характеризующая возможные пределы продольного перемещения бесконечно тонкого объекта без заметного ухудшения резкости, складывается из волновой глубины ( п- показатель преломления объекта), обусловленной дифракц. размытием точки вдоль оптич. оси, и геом. глубины T_г =1000/7АГ _м, связанной с конечной остротой зрения наблюдателя . Напр., если п =1,5, А= 1,0, l = 0,55 мкм, Г _м = 1000, то Т_в = 0,41 мкм, Т_г= 0,14 мкм и глубина резкого изображения M. T= 0,55 мкм.

Как показал Аббе, степень подобия изображения в M. самому объекту зависит от апертуры объектива. Если объект - дифракц. решётка PQ (рис. 3), освещённая параллельным пучком света, то дифрагиров. волны образуют в плоскости апертурной диафрагмы ав объектива дифракц. (пространств.) спектры объекта разных порядков (по Аббе - первичное изображение объекта). Эти спектры представляют собой совокупность дифракц. максимумов (0 и 1 на рис.), расположенных в задней фокальной плоскости объектива на расстоянии тем большем, чем меньше интервал между штрихами решётки, т. к. чем мельче структура, тем па больший угол 2м отклоняется дифрагиров. свет. Следовательно, для разрешения

Рис. 3. Схема образования изображения несамосветящегося объекта по Аббе, Вверху - распределение освещённости в плоскости изображения; 0, 1- дифракционные максимумы; ав- апертурная диафрагма.

мелких структур нужна большая апертура. Изображение решётки в плоскости увеличенного изображения (по Аббе - вторичное изображение) возникает в результате интерференции пучков света, исходящих из дифракц. максимумов разных порядков. Получаемое изображение тем ближе к оригиналу, чем больше максимумов участвует в формировании изображения. В частном случае, когда расстояние между штрихами меньше предела разрешения M., то угол 2и такой большой, что боковые максимумы не проходят через зрачок объектива (апертуру) и в плоскости изображения вместо периодич. структуры наблюдается равномерно освещённое поле.

Основные механические и оптические узлы M. показаны на рис. 4, где изображён разрез упрощённого биол. M. Штатив M. имеет предметный столик 6, под к-рым находится конденсор 7. Тубусодержатель 2 несёт тубус 3 с окуляром 4 и револьвер с объективом 5. Фокусировка M. производится передвижением тубусо-держателя с помощью грубого и микрометренного механизма 1. Зеркало 8 направляет свет в конденсор M., к-рый в зависимости от выбранного метода наблюдения может быть светлопольным, темноцольным или фазово-контрастным (см. Микроскопия).

Рис. 4. Разрез биологического микроскопа и ход лучей: 1- микрометр; 2 - тубусодержатель; з- тубус; 4- окуляр; 5- объектив; 6 - предметный столик; 7- конденсор; 8 - зеркало.

Микрообъективы по степени исправления хроматич. аберрации разделяются па ахроматы, у к-рых исправлена хроматич. аберрация для двух длин волн и остаётся небольшая окраска изображения, и апохроматы, у к-рых хроматич. аберрация исправлена для трёх длин волн и к-рые дают бесцветное изображение объекта. Существуют также суперапохроматы - линзовые системы, ахроматизованные одновременно в УFи видимой областях спектра (250-700 HM). Планахроматы и планапохроматы имеют плоское поле зрения, что особенно важно для микрофотографии. Кроме того, микрообъективы различаются: по длине тубуса, на к-рую они рассчитаны,- на тубусы 160 мм, 190 мм и "бесконечность" (объективы последнего типа применяются в M. совместно с дополнит, линзой, к-рая переносит изображение из бесконечности в фокальную плоскость окуляра); по среде между объективом и препаратом - на сухие и иммерсионные системы разл. типов: водные, глицериновые, масляные ит. д.; по методу наблюдения - на обычные и фазово-контрастные; по типу препаратов - с покровным стеклом и без него и т. д. Разл. приспособления к M. позволяют улучшать условия наблюдения и расширять возможности исследования.

Типы М. определяются либо областью применения, либо методом исследования. В зависимости от круга решаемых задач M. могут быть учебными, рабочими, лабораторными, исследовательскими, универсальными. В наиб, простых моделях имеется, как правило, ограниченный набор окуляров и объективов; в сложных моделях M. применяют широкий набор наиб, совершенной оптики (планахроматы), имеются штатив жёсткой конструкции, встроенный осветитель, предметный стол с двухкоординатным перемещением препарата, приспособления для разл. взаимодополняющих методов исследования, устройства для микрофотографии, микрофотометрин и др.

Биологические M. предназначены для исследований в микробиологии, гистологии, цитологии и т. д., а также используются для наблюдения прозрачных объектов в химии, физике, минералогии и т. п. Препарат при этом заключается, как правило, между покровным и предметным стёклами стандартных размеров. В биол. исследованиях используется также люминесцентный M. для наблюдения микрообъектов в свете их люминесценции. Оптич. схема люминесцентного M. отличается от обычной схемы выбором источника света и установкой светофильтров в осветит, системе и после объектива. Первый светофильтр выделяет ту область спектра излучения источника, к-рая возбуждает люминесценцию самого объекта или спец. красителей, к-рыми обработан объект; второй светофильтр пропускает только свет люминесценции. Люминесценция MH. объектов возбуждается УФ или KB частью видимого спектра, и поэтому источниками света в люминесцентных M. служат ртутные лампы. В инвертированных M. объектив располагается под наблюдаемым объектом, а конденсор сверху. Эти M. предназначены для исследования культуры тканей, находящихся в спец. сосудах с питат. средой. Металлографические M. используются для исследования микроструктуры металлов и др. непрозрачных объектов. Образцы металла - шлифы - предварительно полируются и протравливаются, благодаря чему зёрна структуры становятся отличными друг от друга по отражению. Поляризационные M. применяются для исследования в поляризов. свете анизотропных объектов: минералов, огнеупорных и текстильных материалов, биол. препаратов и пр. Проходя через эти объекты, поляризов. свет претерпевает изменения, по к-рым можно судить об осн. оптич. характеристиках микрообъектов: кол-ве оптич. осей и их ориентации, силе двойного лучепреломления, вращении плоскости поляризации, плеохроизме. В отличие от обычного M. в осветит, системе поляризац. M. установлен поляризатор, а после объектива - анализатор. Стерео микроскопы благодаря возможности получения объёмных изображений служат для проведения препарировальных работ в биологии и выполнения технол. операций в микроэлектронике. В офтальмологии, отоларингологии и др. при микрохирургич. операциях применяются стереомикроскопы спец. конструкции. Измерительные M. используются в машиностроении для точных измерений линейных размеров объекта. При этом возможны два способа измерений: 1) измеряется непосредственно величина изображения объекта в фокальной плоскости окуляра с помощью шкалы или винтового окулярного микрометра, а затем по известному значению увеличения M. вычисляется измеряемое расстояние на объекте; 2) M. используется для наводки на интересующие места объекта, а расстояние между ними определяется по относит, перемещению M. и объекта.

Существует также много типов специализиров. M. или установок, построенных на базе M.: УФ- и ИК-микроскопы- для проведения исследований за пределами видимой области спектра; микроустановки для съёмки движения микроорганизмов, процесса деления клетки, роста кристаллов; высокотемпературные M. для исследования металлов, нагретых до 2000 ⁰C; M. с дистанц. управлением для исследования радиоакт. материалов; интерференц. М.- для исследования фазовых объектов в проходящем и отражённом свете; M. для изучения следов элементарных частиц в толстослойных ядерных эмульсиях; проекц. M. для получения на экране изображения микропрепаратов; M. для проведения разл. видов спектрального анализа в проходящем и отражённом свете, в свете флуоресценции, комби-нац. рассеяния, эмиссии; M.-фотометры (в т. ч. сканирующие, цитофотометры), М.-микрофлуориметры, M.-микроспектрофотометры и т. д.

Лит.: Михель К., Основы теории микроскопа, пер. с нем., M., 1955; Франсон M., Фазово-контрастный и интерференционный микроскопы, пер. с франц., M., 1960; Чуриловский В. H., Теория оптических приборов, M.- Л., 1966; Микроскопы, под ред. H. И. Полякова, Л., 1969; Fедин Л. А., Барский И. Я., Микрофотография, Л., 1971; Агроскин Л. С., Папаян Г. В., Цитофотометрия, Л., 1977. Г. В. Папаян.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.