در مقاله قبلی درباره میکروسکوپ و عملکرد آن صحبت کردیم و سری هم به تاریخچه کشف این ابزار علمی مفید زدیم. تا به اینجای کار فهمیدیم که وجه تمایز میکروسکوپ‌ها به پارامترهای اصلی بستگی دارد.
این پارامتر ها به ترتیب زیر است:
- بزرگنمایی
- وضوح تصویر
همچنین فهمیدیم که تفاوت میکروسکوپ‌ها فقط در تعداد لنزهای آن نیست و میزان دریافت طول موج نوری نیز سهم بسیار زیادی را در شفافیت تصاویر و میزان تفکیک پذیری نمونه‌ها با یکدیگر ایفا می‌کند. اگر تا الان مقاله قبلی ما را نخوانده‌اید، مطالعه این مطلب را متوقف کنید و سراغ مطالعه مقاله قبلی بروید.
در این مطلب به بررسی میکروسکوپ‌های نوری و انواع مختلف آن می‌پردازیم. با ما همراه باشید.
میکروسکوپ نوری چیست و چگونه کار می‌کند؟
میکروسکوپ‌هایی که برای مقاصد آموزشی در مدارس و دانشگاه‌ها استفاده می‌شوند، از این دسته هستند. البته به ندرت دیده شده است که در برخی از صنایع هنوز هم از میکروسکوپ نوری استفاده می‌کنند اما در کل به دلیل دقت پایین‌تر و عدم وضوح کافی تصویر (تفکیک‌پذیری) استفاده از آن در صنایع منسوخ شده است.
البته منظور ما این نیست که میکروسکوپ نوری دیگر استفاده‌ای ندارد، بلکه برای مقاصد آموزشی بسیار مفید و مناسب است.
چگونگی عملکرد در میکروسکوپ‌های نوری
طرز کار در میکروسکوپ‌های نوری بسیار ساده است. این میکروسکوپ‌ها نور مرئی را از درون نمونه عبور می‌دهند و بعد از شکست نور توسط لنز، کاربر می‌تواند تصویری چندین برابر بزرگتر از اندازه واقعی نمونه را مشاهده کند.
انواع میکروسکوپ‌های نوری
در حالت خیلی عمومی، میکروسکوپ‌های نوری به دو دسته زیر تقسیم می‌شوند:
- میکروسکوپ‌های نوری ساده (تک لنز)
- میکروسکوپ‌های نوری مرکب
میکروسکوپ‌های نوری ساده (تک لنز)
به این دسته از میکروسکوپ‌ها، بیشتر از یک لنز وصل نمی شود. میکروسکوپ نوری ساده می‌تواند ذرات را چیزی در حدود 300 برابر بزرگنمایی کند. این به این معناست که اگر اندازه ذره‌ای را 1 میلی‌متر در نظر بگیریم، تصویری که توسط میکروسکوپ می‌بینیم 300 میلی‌متر است.
قدرت وضوح میکروسکوپ‌های نوری ساده یا تک لنز کمتر از 1 میکرومتر ( هر یک میکرومتر برابر با یک میلیونم متر است) است. پس نباید توقع بزرگنمایی و وضوح تصویر شگفت انگیزی را از این ابزار داشته باشیم.
میکروسکوپ‌های نوری مرکب
میکروسکوپ‌های نوری مرکب توانایی اتصال چندین لنز را به صورت همزمان دارند و همین ویژگی این قابلیت را به آنها می‌دهد که اجسام را تا 2000 برابر بیشتر از اندازه واقعیشان بزرگنمایی کنند. وضوح تصویر و تفکیک پذیری این ابزار در حدود 0.2 میکرومتر است. از این نوع میکروسکوپ‌ها در دانشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی استفاده می‌شود.
فواید استفاده از میکروسکوپ‌های نوری
- برای مشاهده نمونه‌های زنده سلولی و میکروبی، استفاده از میکروسکوپ‌های نوری بهتر گزینه است زیرا از دیگر میکروسکوپ‌ها نمی‌توان برای این امر استفاده کرد. با استفاده از این ابزار می‌توان به راحتی رفتار سلولی یا بافت مورد نظر نظیر حرکت و تقسیم سلولی را بررسی کرد. همچنین حرکت سلول‌های باکتریایی را نیز می‌توان با میکروسکوپ نوری در زیر ذره‌بین قرار داد.
- به علاوه استفاده از میکروسکوپ‌های نوری نسبت به همتایان پیشرفته خود یعنی میکروسکوپ‌های الکترونی، دشواری‌های بسیار کمتری دارد و طرز استفاده از آن بسیار ساده است.
- یکی دیگر از حسن هایی که میکروسکوپ الکترونی دارد، هزینه نگه داری بسیار پایین آن است. میکروسکوپ‌های پیشرفته هزینه نگهداری بسیار بالایی دارند و برای بسیاری از موارد، استفاده از آنها به صرفه نیست.
میکروسکوپ نوری از چه اجزایی تشکیل شده است؟
میکروسکوپ‌های نوری از اجزای مختلفی تشکیل شده است که ترکیب و هماهنگی آنها باهم، سبب بزرگنمایی ذرات برای ما می‌شوند. در ادامه به بررسی اجزای مختلف این ابزار می‌پردازیم.
بخش نوری
بخش نوری از دو اجزای زیر تشکیل شده است:
- منبع نور
- کندانسور
منبع نور
امروزه لامپ‌های LED وظیفه تامین منبع و اصلاح نوری در این دسته از ابزارها را بر عهده دارند. در نسخه‌های اولیه این میکروسکوپ‌ها، از آینه‌های مقعر برای تامین نور استفاده می‌شد. بعد از گذشت زمان لامپ‌های کم مصرف جایگزین آینه مقعر شدند.
کندانسور
کندانسور برعکس اسمش کاربرد بسیار ساده‌ای دارد. این وسیله، نور را به طور مساوی در تمام اجزای ذره تقسیم می‌کند. در واقع با وجود کندانسور تمام قسمت‌های ذره دارای نور مساوی است و اینطوری نیست که یک قسمت کم نور و قسمتی دیگر پر نور باشد.
کندانسور از چندین لنز تشکیل شده است که وظیفه جمع‌آوری، جلوگیری از انحراف و تقسیم مساوی پرتوهای نوری را بر عهده دارد. مورد دیگری که باید به آن اشاره کنیم دیافراگم است که یکی از اجزای کندانسور محسوب می‌شود. دیافراگم وظیفه تنظیم میزان و شدت نور ورودی به نمونه را بر عهده دارد.
اجزای دیگر میکروسکوپ نوری
حال که منبع تغذیه این ابزار را شناختید، زمان آن رسیده است که به معرفی باقی اجزا بپردازیم.
پایه میکروسکوپ: پایه میکروسکوپ وظیفه تحمل وزن تمامی اجزای این ابزار را بر عهده دارد. در واقع تمامی اجزا بر روی پایه قرار می‌گیرند.
لوله میکروسکوپ: عدسی‌ها و لنزهای چشمی و شیئی که وظیفه بزرگنمایی و وضوح تصویر را بر عهده دارند، در لوله میکروسکوپ قرار می‌گیرند.
عدسی شیئی: عدسی شیئی نزدیکترین عدسی به نمونه است و وظیفه تشکیل تصویر از نمونه را برعهده دارد. این بخش معمولا از چندین عدسی مختلف تشکیل شده است.
عدسی چشمی: عدسی چشمی مسئول بزرگنمایی تصویری که از عدسی شیئی به دست آمده است را دارد. این عدسی تصویر به دست آمده از نمونه را بزرگتر یا کوچکتر می‌کند.
صفحه گردان: عدسی‌های شیئی که نزدیکترین عدسی به نمونه بودند، بر روی صفحه گردان قرار می‌گیرد. با استفاده از صفحه‌های گردان امکان تغییر میزان بزرگنمایی فراهم شده است.
صفحه قرارگیری نمونه: نمونه‌ها به صورت اسلاید شده روی صفحه‌ای قرار می‌گیرد که آن را با نام صفحه قرارگیری نمونه می‌شناسیم. به این نکته توجه کنید که ابتدا بر روی نمونه عدسی می‌گذارند و بعد بر روی صفحه قرار می‌دهند.
پیچ حرکات تند و کند: این پیچ وظیفه تنظیم فاصله بین عدسی شیئی تا نمونه را بر عهده دارد. با تغییر این فاصله می‌توانیم به وضوح تصویری که به آن احتیاج داریم برسیم.
نتیجه گیری
همانطور که در اواسط مقاله گفتیم، تقسیم‌بندی میکروسکوپ‌های نوری به دو دسته ساده و مرکب، جنبه عمومی داشته و تقسیم‌بندی اصلی بسیار فراتر از این موارد است.
در این مقاله به تقسیم بندی عمومی و بررسی اجزای مختلف میکروسکوپ نوری پرداختیم و به صورت جامع آن را توضیح دادیم. در مقاله بعدی به دسته بندی های ریزتر میکروسکوپ‌های نوری می‌پردازیم و بررسی میکروسکوپ‌های الکترونی و پیشرفته تر را هم آغاز می‌کنیم.
