顯微鏡使用的幾個(gè)問題例析

吉林 姜萬錄

顯微鏡使用的幾個(gè)問題例析

吉林 姜萬錄

顯微鏡是精密的放大儀器，是生物學(xué)研究中不可或缺的工具，利用它可以觀察肉眼看不見的生物體細(xì)微結(jié)構(gòu)。正確使用顯微鏡是中學(xué)生必備的一項(xiàng)基本實(shí)驗(yàn)技能，學(xué)生在使用顯微鏡時(shí)常會(huì)被一些問題困擾，往往只知其然，不知其所以然?，F(xiàn)將這些問題歸納如下。

1 鏡頭問題

顯微鏡的兩個(gè)鏡頭是顯微鏡的主體。目鏡安插在鏡筒的上端靠近觀察者的眼睛，常用目鏡的放大倍數(shù)為5～16倍，目鏡的長(zhǎng)度越短放大倍數(shù)越大，越長(zhǎng)放大倍數(shù)越?。ㄒ妶D1）。物鏡是決定顯微鏡性能的最重要部件，安裝在物鏡轉(zhuǎn)換器上，接近被觀察的物體，物鏡根據(jù)使用條件的不同可分為干燥物鏡和油浸物鏡，常用的干燥物鏡有低倍物鏡（10倍以下）、高倍物鏡（40倍）；常用油浸物鏡的放大倍數(shù)為100倍（見圖2）。物鏡的長(zhǎng)度越短放大倍數(shù)越小，其工作距離（指當(dāng)所觀察的標(biāo)本最清楚時(shí)物鏡的前端透鏡到標(biāo)本的蓋玻片的距離）越大；越長(zhǎng)放大倍數(shù)越大，其工作距離越小。10倍物鏡有效工作距離約為6.5 mm，40倍物鏡有效工作距離約為0.48 mm。因此，長(zhǎng)目鏡和短物鏡組合，顯微鏡放大倍數(shù)??；短目鏡和長(zhǎng)物鏡組合，顯微鏡放大倍數(shù)大。

圖1 生物顯微鏡目鏡

圖2 生物顯微鏡物鏡

【例1】圖3是顯微鏡的一些鏡頭，包括物鏡和目鏡，下列說法不正確的是 （ ）

圖3

A. 1、2、3號(hào)是目鏡，4、5、6號(hào)是物鏡

B. 1、2、3號(hào)是物鏡，4、5、6號(hào)是目鏡

C. 1與6號(hào)鏡頭的放大倍數(shù)最小

D. 3與4號(hào)鏡頭的放大倍數(shù)最大

【解析】目鏡安插在顯微鏡鏡筒上方的插孔中，無螺紋，長(zhǎng)度越小放大倍數(shù)越大；物鏡連接在鏡筒下方物鏡轉(zhuǎn)換器上，有螺紋，長(zhǎng)度越大放大倍數(shù)越大；圖中1、2、3是目鏡，放大倍數(shù)依次增大；4、5、6為物鏡，放大倍數(shù)依次減小。

【答案】B

2 調(diào)焦問題

為了獲得清晰的物像，必須調(diào)節(jié)物鏡與被檢物體之間的距離，這個(gè)操作稱為調(diào)焦。調(diào)焦通常有兩種方式：一種是被檢物體（載物臺(tái)）不動(dòng)，利用物鏡升降調(diào)焦；另一種是物鏡不動(dòng)，利用載物臺(tái)升降調(diào)焦。顯微鏡通常裝有粗準(zhǔn)焦螺旋和細(xì)準(zhǔn)焦螺旋兩種調(diào)焦裝置，利用粗準(zhǔn)焦螺旋調(diào)焦很快獲得物體的影像，再借助于細(xì)準(zhǔn)焦螺旋調(diào)焦獲得清晰像。低倍鏡下調(diào)焦先轉(zhuǎn)動(dòng)粗準(zhǔn)焦螺旋使鏡筒下降，此時(shí)眼睛要側(cè)面注視物鏡鏡頭，直到物鏡接近但不接觸標(biāo)本為止，防止物鏡壓碎標(biāo)本和損傷鏡頭。然后使鏡筒慢慢上升，直到看清物像，再轉(zhuǎn)動(dòng)細(xì)準(zhǔn)焦螺旋直到物像清晰。由于顯微鏡不同物鏡是共焦面的，因此滿足齊焦時(shí)，當(dāng)用某一倍率的物鏡觀察圖像清晰后，在轉(zhuǎn)換另一倍率的物鏡時(shí)其成像基本清晰。也就是說低倍物鏡下調(diào)焦相當(dāng)于給高倍物鏡做初步的調(diào)焦，轉(zhuǎn)高倍物鏡時(shí)只需用細(xì)準(zhǔn)焦螺旋微調(diào)即可。

【例2】顯微鏡是一種精密的放大儀器，下列關(guān)于顯微鏡調(diào)焦的敘述正確的是 （ ）

A. 轉(zhuǎn)動(dòng)粗準(zhǔn)焦螺旋使鏡筒上升，轉(zhuǎn)動(dòng)細(xì)準(zhǔn)焦螺旋使鏡筒下降

B. 轉(zhuǎn)動(dòng)粗準(zhǔn)焦螺旋使鏡筒緩緩下降時(shí)，眼睛一定要看著目鏡

C. 低倍鏡調(diào)焦時(shí)先用粗準(zhǔn)焦螺旋，后用細(xì)準(zhǔn)焦螺旋

D. 高倍鏡調(diào)焦時(shí)先用粗準(zhǔn)焦螺旋，后用細(xì)準(zhǔn)焦螺旋

【解析】轉(zhuǎn)動(dòng)粗準(zhǔn)焦螺旋和細(xì)準(zhǔn)焦螺旋均可使鏡筒上升和下降，只是前者使鏡筒上升和下降幅度大，后者升降幅度小。轉(zhuǎn)動(dòng)粗準(zhǔn)焦螺旋使鏡筒緩緩下降時(shí)，眼睛一定要看著物鏡，防止物鏡壓碎裝片。低倍鏡下調(diào)焦用粗準(zhǔn)焦螺旋和細(xì)準(zhǔn)焦螺旋調(diào)節(jié)，高倍鏡下調(diào)焦只能用細(xì)準(zhǔn)焦螺旋調(diào)節(jié)。

【答案】C

3 對(duì)光問題

普通光學(xué)顯微鏡是用透射光照明來觀察透明或半透明物體的細(xì)微結(jié)構(gòu)。對(duì)光使反光鏡反射的光線通過光圈、通光孔、物鏡、鏡筒和目鏡到達(dá)眼球，通過觀察可以看清視野中放大的物象。對(duì)光是為在觀察時(shí)有足夠的光亮度，如有需要可調(diào)節(jié)光圈和反光鏡。反光鏡用來反射光線，有兩個(gè)面：一面為平面鏡，只能反射光線不能改變光線強(qiáng)弱，一面為凹面鏡，具有反光和匯聚作用，能提高視野的亮度。當(dāng)外界光線強(qiáng)時(shí)，用平面鏡；外界光線弱時(shí)，用凹面鏡。視野明暗程度取決于通光的多少，小光圈通過的光線少，視野暗，大光圈通過的光線多，視野亮。因此用小光圈、平面鏡會(huì)使視野變暗；大光圈、凹面鏡，會(huì)使視野變亮。另外在相同條件下，顯微鏡的放大倍數(shù)越大，因進(jìn)光減少，視野越暗，放大倍數(shù)越小，視野越亮。

【例3】下列幾項(xiàng)中，與顯微鏡視野亮度強(qiáng)弱的調(diào)節(jié)無關(guān)的結(jié)構(gòu)是 （ ）

A. 用反光鏡的平面或凹面

B. 用遮光器上的大光圈或小光圈

C. 用高倍物鏡或低倍物鏡

D. 外界的光線是強(qiáng)還是弱

【解析】用來調(diào)節(jié)光線的強(qiáng)弱結(jié)構(gòu)是遮光器和反光鏡。反光鏡其兩面是不同的，一面是平面鏡，一面是凹面鏡，光強(qiáng)時(shí)使用平面鏡，光弱時(shí)使用凹面鏡。遮光器上的光圈，能夠控制進(jìn)入鏡筒的光量。顯微鏡放大倍數(shù)越小，視野越亮；放大倍數(shù)越大，視野越暗。

【答案】D

4 裝片移動(dòng)問題

顯微鏡的物鏡和目鏡分別是兩組凸透鏡，根據(jù)凸透鏡的成像原理，在物鏡的一倍焦距和兩倍焦距之間的物體反射的光線穿過物鏡經(jīng)折射后得到一個(gè)放大倒立的實(shí)像，目鏡再將一倍焦距以內(nèi)通過物鏡得到的實(shí)像進(jìn)一步放大為正立的虛像，這樣使用顯微鏡所成的像相對(duì)實(shí)際物體而言是倒立放大的虛像（圖4）。像與物體是上下、左右同時(shí)顛倒，即旋轉(zhuǎn)180°，所以物像移動(dòng)的方向與載玻片移動(dòng)方向是相反的。如果物像不在視野的中央，要想把物像移到視野的中央，應(yīng)把裝片朝著物像相同的方向移動(dòng)。

圖4 顯微鏡中得到放大物像的光學(xué)原理圖

【例4】將一透明紙片書寫“pd”字放在顯微鏡下觀察

（1）視野內(nèi)看到的將是 （ ）

A. qb B. dp

C. pd D. bq

（2）若觀察到的圖像在視野的右上方，要將其移動(dòng)到視野的中間，裝片移動(dòng)方向應(yīng)該是 （ ）

A. 右上方 B. 右下方

C. 左上方 D. 左下方

【解析】顯微鏡使物像呈放大倒立的虛像，與物體關(guān)系是左右上下顛倒。其移動(dòng)方向與希望移動(dòng)的方向正相反，若觀察到的圖像在右上方，要將其移動(dòng)到視野的中間，希望物像向左下方移動(dòng)，裝片應(yīng)向右上方移動(dòng)。

【答案】（1）C （2）A

5 倍數(shù)問題

顯微鏡放大倍數(shù)，是指被檢驗(yàn)物體經(jīng)物鏡放大再經(jīng)目鏡放大后，人眼所看到的最終圖像的大小對(duì)原物體大小的比值，是物鏡和目鏡放大倍數(shù)的乘積。放大倍數(shù)是指視野中物體的長(zhǎng)度或?qū)挾鹊谋稊?shù)，而不是面積或體積。放大倍數(shù)越大視野中所觀察到的物像數(shù)目越少；放大倍數(shù)越小，視野中所觀察到的物像數(shù)目越多。計(jì)算視野中細(xì)胞數(shù)目的變化時(shí)，若視野中細(xì)胞單行排列，則計(jì)算時(shí)只考慮長(zhǎng)度或?qū)挾?，可根?jù)看到的細(xì)胞數(shù)量與放大倍數(shù)成反比的規(guī)律進(jìn)行計(jì)算；若視野中充滿細(xì)胞，計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮面積的變化，可根據(jù)看到的細(xì)胞數(shù)目與放大倍數(shù)的平方成反比的規(guī)律進(jìn)行計(jì)算。

【例5】生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用普通光學(xué)顯微鏡，試回答：

圖5

（1）如果轉(zhuǎn)換器上安置的兩個(gè)物鏡標(biāo)有40×和10×，目鏡標(biāo)10×，那么根據(jù)圖5中物鏡的安放狀態(tài)，所觀察到物像的_____（填“長(zhǎng)度”“面積”或“體積”）是物體的_____倍。

（2）當(dāng)顯微鏡的目鏡為10×、物鏡為10×?xí)r，在視野直徑范圍內(nèi)看到一行相連的8個(gè)細(xì)胞，若目鏡不變、物鏡換成40×?xí)r，則在視野中可看到細(xì)胞________個(gè)。如果在整個(gè)視野面范圍內(nèi)看到64個(gè)細(xì)胞，目鏡不變，物鏡換成40×?xí)r，則在整個(gè)視野面范圍內(nèi)看到細(xì)胞數(shù)是_______個(gè)。

【解析】（1）放大倍數(shù)是指放大的長(zhǎng)度或?qū)挾?，不是面積或體積。顯微鏡放大倍數(shù)是物鏡和目鏡放大倍數(shù)的乘積。物鏡的長(zhǎng)短與放大倍數(shù)成正比，由題圖可知，物鏡中正對(duì)通光孔的物鏡較短，因此放大倍數(shù)較小，為10×，可知圖示狀態(tài)下放大倍數(shù)是10×10=100。（2）當(dāng)顯微鏡的目鏡為10×、物鏡為10×?xí)r，物像放大100倍，若目鏡不變、物鏡換成40×?xí)r，物像放大400倍，為原來的4倍；當(dāng)顯微鏡的目鏡為10×、物鏡為10×?xí)r，在視野直徑范圍內(nèi)看到一行相連的8個(gè)細(xì)胞，若目鏡不變、物鏡換成40×?xí)r，則在視野中可看到細(xì)胞數(shù)是8÷4=2。當(dāng)顯微鏡的目鏡為10×、物鏡為10×?xí)r，如果在整個(gè)視野面范圍內(nèi)看到64個(gè)細(xì)胞，目鏡不變，物鏡換成40×?xí)r，面積放大倍數(shù)為放大倍數(shù)的平方，是原倍數(shù)的16倍，則在視野中可看到細(xì)胞數(shù)是64÷16=4。

【答案】（1）長(zhǎng)度或?qū)挾?100 （2）2 4

6 污物問題

顯微鏡視野中的污物會(huì)影響對(duì)物象的觀察。視野中污物出現(xiàn)的位置可能是物鏡、目鏡和玻片標(biāo)本。判斷的依據(jù)是排除法：①轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡，污點(diǎn)不動(dòng)，說明污點(diǎn)不在目鏡上；轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡，污點(diǎn)跟著移動(dòng)，說明污點(diǎn)在目鏡上。②移動(dòng)玻片，污點(diǎn)不動(dòng)，說明不在玻片上；移動(dòng)玻片，污點(diǎn)跟著移動(dòng)，說明污點(diǎn)在玻片上。③轉(zhuǎn)換物鏡，污點(diǎn)仍然在視野中，說明污點(diǎn)不在物鏡上；轉(zhuǎn)換物鏡污點(diǎn)不在視野中，說明污點(diǎn)在物鏡上。④如果驗(yàn)證了污點(diǎn)不在其他兩個(gè)上，則一定在第三個(gè)上。如果污物在鏡頭上則用專用的擦鏡紙沿著一個(gè)方向擦拭，如果在裝片上用潔凈的紗布擦拭。

【例6】某同學(xué)在觀察變形蟲臨時(shí)裝片時(shí)，發(fā)現(xiàn)視野中有一較大的變形蟲，但在圖像上有一小片污物影響了觀察。

（1）請(qǐng)你在不調(diào)換目鏡和物鏡的情況下，判斷污物在何處?寫出操作步驟。

（2）如何確認(rèn)污物在裝片內(nèi)部。在既不允許重新制作裝片又不揭開蓋玻片的情況下，如何清除污物使污物和變形蟲分開？

【解析】（1）污物可能存在位置：目鏡、物鏡或裝片，判斷時(shí)一般通過移動(dòng)裝片或轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡來觀察污物是否移動(dòng)來找到污物所在位置。（2）污物在裝片內(nèi)部，在既不允許重新制作裝片又不揭開蓋玻片的情況下，可采用引流法，用吸水紙?jiān)谏w玻片一側(cè)吸引，使裝片內(nèi)的液體發(fā)生流動(dòng)，就有可能使變形蟲和污物分開。

【答案】（1）先輕輕移動(dòng)裝片，觀察污物是否隨著移動(dòng)，如果污物移動(dòng)，說明污物在裝片表面或內(nèi)部；如果移動(dòng)裝片污物不動(dòng)，可先輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡，看污物是否轉(zhuǎn)動(dòng)，如果污物隨著目鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，說明污物在目鏡上，否則污物應(yīng)在物鏡上。（2）在蓋玻片一側(cè)滴一滴清水，另一側(cè)用吸水紙吸引，使污物和變形蟲分開。

7 保養(yǎng)問題

顯微鏡是用來觀察微小物體的精密放大儀器，平時(shí)保存在專用的鏡箱中。取鏡時(shí)正確方法應(yīng)是右手握住鏡臂，左手托住鏡座。必須輕拿輕放，切不可單手斜提，以防顯微鏡墜落，放鏡時(shí)先讓鏡座的前端先接觸桌面，然后輕輕放下整個(gè)鏡座，避免鏡身震動(dòng)過大，透鏡和調(diào)焦裝置損壞。觀察時(shí)，鏡柱與鏡臂的傾斜角度不得超過45°，用完要立即還原。避免時(shí)間久了，鏡柱與鏡臂的連接處松動(dòng)。如觀察帶有液體的臨時(shí)標(biāo)本時(shí)，鏡柱與鏡臂不能傾斜，避免液體污染鏡頭和顯微鏡。使用粗（或細(xì)）準(zhǔn)焦螺旋時(shí)，要雙手同時(shí)同方向轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)，避免單手調(diào)節(jié)，準(zhǔn)焦螺旋受力不均而被損壞。鏡筒下降時(shí)，眼睛必須注視物鏡鏡頭，使鏡筒慢慢下降，直到物鏡接近但不接觸標(biāo)本為止，防止物鏡壓碎標(biāo)本和損傷鏡頭。更換物鏡時(shí)，不能用手扳著物鏡轉(zhuǎn)動(dòng)，要轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器圓盤。直接用手扳著物鏡轉(zhuǎn)動(dòng)，會(huì)使物鏡偏離正確方向，還會(huì)損傷轉(zhuǎn)換器。實(shí)驗(yàn)完畢，將玻片從載物臺(tái)上取下時(shí)，必須先升高鏡筒，以免玻片碰擊物鏡。如需擦拭鏡頭應(yīng)用擦鏡紙擦凈；轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器，把兩個(gè)物鏡偏到兩旁，并將鏡筒下降到最低處后，把顯微鏡放入鏡箱，送回原處。

【例7】下列顯微鏡操作的方法中，正確的一組是 （ ）

①對(duì)光時(shí)，陽光照在反光鏡上，視野越亮越好 ②在進(jìn)行低倍物鏡與高倍物鏡的轉(zhuǎn)換時(shí)，扳動(dòng)物鏡轉(zhuǎn)動(dòng)較省力③使用完畢之后，要用干布拭去載物臺(tái)上的水和臟物④裝箱之前，應(yīng)下降鏡筒，使物鏡插入通光孔中 ⑤取、放顯微鏡時(shí)，要左手托鏡座，右手握鏡臂，并且要輕拿輕放

A. ①②③ B. ①②④

C. ③⑤ D. ②③④

【解析】對(duì)光時(shí)，不能讓陽光直射在反光鏡上，否則光線過強(qiáng)，對(duì)眼睛有不良影響。換用低倍或高倍物鏡時(shí)，必須用手去轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器，不能用手扳動(dòng)物鏡進(jìn)行轉(zhuǎn)換。裝箱前，應(yīng)將物鏡轉(zhuǎn)到正前方，呈“八”字形，然后下降鏡筒，故①②④均不正確。

【答案】C

顯微鏡作為生物學(xué)研究常用的觀察工具，準(zhǔn)確理解顯微鏡使用過程中遇到的問題，有助于提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣起著重要作用。

吉林省梨樹縣第一高級(jí)中學(xué)）