background image

M

IKROBIOLOGIA ŻYWNOŚCI

Ćwiczenie 2

WTŻ II rok

___________________________________________________________________________

http://www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt/

1

B

UDOWA I DZIAŁANIE MIKROSKOPU

Do  obserwacji  bardzo  małych  obiektów,  np. komórek, tkanek zwierzęcych i

roślinnych, wykorzystywane są przyrządy optyczne - mikroskopy. Technika mikroskopowa

znalazła  szerokie zastosowanie we wszystkich gałęziach nauki  (geologia,  metalurgia,

chemia),  a  szczególnie  w  naukach  biologicznych  i  medycznych.  Dzięki  zastosowaniu

mikroskopów  można  określić  morfologię  komórek,  ich  strukturę wewnętrzną, a także

obserwować procesy fizjologiczne (np. sposób rozmnażania, zdolność  ruchu).  W

mikroskopie powstający obraz jest odwrócony, powiększony i pozorny.

W zależności od sposobu uzyskiwania powiększenia wyróżniamy mikroskopy:

- świetlne (optyczne),

- elektronowe.

W  mikroskopach  optycznych  powiększenia  uzyskuje  się  dzięki  układowi  soczewek

optycznych,  w  zależności  od  rodzaju  i  ustawienia  oświetlenia  i  soczewek  wyróżniamy

mikroskopy:

- z jasnym polem widzenia (zwykłe),

- z ciemnym polem widzenia,

- do obserwacji w ultrafiolecie,

- kontrastowo-fazowe,

- konfokalne,

- fluorescencyjne.

M

IKROSKOP OPTYCZNY

Mikroskop  świetlny  składa  się  z  dwóch

układów:

optycznego - utworzony  z  dwóch

zbierających  zestawów  soczewek,  tj.

obiektywu okularu,  oraz aparatu

oświetlającego i oświetlenia;

mechanicznego - który  zawiera

podstawę,

statyw,

tubus

z

urządzeniem rewolwerowymstolik

przedmiotowy 

urządzeniem

krzyżowym,

mechanizm  ruchu

(śrubę 

makrometryczną 

i

mikrometryczną)  do  regulowania

ostrości obrazu.

Zakres przesuwu śruby makrometrycznej dla typowych mikroskopów wynosi 56 mm – jeden

pełny obrót to 18 mm. Śruba mikrometryczna ma zakres 2 mm, skok 0,1 mm.

Pokrętła śrub są bardzo precyzyjnymi urządzeniami (wrażliwymi) – nie należy ich

przesuwać do oporu i wszelkie manipulacje wykonywać oburącz.

background image

M

IKROBIOLOGIA ŻYWNOŚCI

Ćwiczenie 2

WTŻ II rok

___________________________________________________________________________

http://www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt/

2

Oświetlenie, dawniej lusterko, obecnie zwykle sztuczne światło. Oświetlacze mają przysłonę

matówkę (rozprasza światło, zapewnia równomierne oświetlenie oglądanego przedmiotu).

Oświetlenie  należy  dostosować  do  powiększenia – przy  małych  powiększeniach  stosujemy

słabe natężenie oświetlenia, przy dużych – silne. Przy mikroskopowaniu z użyciem immersji

należy ustawić aparat oświetlający w górnym położeniu.

Aparat oświetlający (aparat Abbego) kieruje promienie świetlne od źródła światła poprzez

preparat do obiektywu. W skład aparatu Abbego wchodzą:

kondensor (zespół 2-3 soczewek) silnie skupiający światło na preparacie,

przysłona  irysowa  (diafragma) regulująca  ilość  światła  wpadającego  do

kondensora.

Obiektywy są zbudowane z kilku lub kilkunastu

soczewek  skupiających,  sklejonych  balsamem

kanadyjskim,  co  minimalizuje  wady  optyczne

pojedynczych  soczewek  (aberracje  sferyczne,

chromatyczne).

Najbliżej 

preparatu 

jest

soczewka czołowa.

Obiektywy:

achromatyczne,

fluorytowe,

apochromatyczne – największy  stopień

korekcji wad.

Obiektywy  mogą  być suche (powietrzne)  i

zanurzeniowe (immersyjne).  Obiektywy  suche

powiększają  do  60  razy,  immersyjne  90  do  150

razy.

Okulary są  zbudowane  z  zespołu  soczewek płasko-wypukłych i  powiększają  na  zasadzie

lupy. Soczewka  bliżej  oka  to  soczewka  oczna,  ta  bliżej  obserwowanego  przedmiotu  to

soczewka polowa. Okulary powiększają 2-30 razy (podane na oprawce soczewki ocznej).

Z

ASADA DZIAŁANIA MIKROSKOPU

1) promienie  światła  zostają  skierowane  ze  źródła  światła  na  preparat  przez  aparat

Abbego;  wiązka  światła  najpierw  przez  otwór  przesłony  irysowej  przechodzi  na

soczewki kondensora , które skupiają je,

2) przez  otwór  w  stoliku  światło  pada  na  preparat,  na  którym  część  promieni  ulega

ugięciu,  a  część  przechodzi  niezmieniona  do  ośrodka  znajdującego  się  między

preparatem a soczewką czołową obiektywu,

3) następuje  pierwsze  powiększenie  przedmiotu,  dzięki  czemu  dostajemy  obraz

powiększony, odwrócony i rzeczywisty,

4) z obiektywu obraz trafia do okularu, który działa jak lupa, w wyniku czego dostajemy

obraz prosty, powiększony i pozorny.

Powiększenie mikroskopu jest iloczynem powiększenia obiektywu i okularu, jeśli mamy

nasadkę dwuokularową to dodatkowo należy wynik przemnożyć przez powiększenie nasadki.

background image

M

IKROBIOLOGIA ŻYWNOŚCI

Ćwiczenie 2

WTŻ II rok

___________________________________________________________________________

http://www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt/

3

Schemat powstawania obrazu przedmiotu w mikroskopie

AB – przedmiot,

F1 – ognisko obiektywu

F2 – ognisko okularu

A’B’ – obraz wytworzony przez obiektyw,

A”B”– obraz widziany w okularze

Ważną  wielkością  charakteryzującą  mikroskop  i  decydującą  o  jakości  obrazu  jest  jego

zdolność rozdzielcza – najmniejsza odległość między dwoma punktami, które mikroskop

pozwala jeszcze rozróżnić. Przy słabej zdolności rozdzielczej dwa punkty preparatu leżące

blisko siebie widoczne są dla obserwatora jako jeden, a wraz z jej polepszeniem oddalenie

obrazu tych punktów od siebie rośnie.

Zdolność rozdzielcza mikroskopu wzrasta wraz ze wzrostem kąta, pod jakim światło wpada

do  obiektywu  i  zależy  od  współczynnika  załamania  środowiska  znajdującego  się  między

obiektywem a obserwowanym przedmiotem.

Zdolność rozdzielczą mikroskopu (D) opisuje wzór:

AN

D

2

gdzie: λ - długość fali światła oświetlającego preparat (dla światła widzialnego przyjmuje się

λ = 0,55

m),

AN - apertura numeryczna obiektywu.

Apertura numeryczna jest wielkością charakteryzującą obiektyw i jest zaznaczona na jego

oprawie. Jest to zdolność układu optycznego do przyjmowania światła, wyraża się wzorem:

sin

n

AN

gdzie: n - współczynnik załamania światła w środowisku między preparatem a obiektywem,

przy czym n = 1,0002 dla powietrza, n = 1,505 dla olejku cedrowego,

α - kąt aperturowy zawarty między skrajnym promieniem wchodzącym do obiektywu,

a osią optyczną jego soczewek.

Obiektywy  o  silnym  powiększeniu  mają  wartość  apertury  numerycznej  większą  niż  słabiej

powiększające.

Zdolność  rozdzielczą  mikroskopu  można  powiększyć  stosując  do  oświetlenia  preparatu

promieniowanie o długości fali krótszej od światła białego (ludzkie oko dostrzega w dolnym

zakresie  barwy  światło  o  długości  fali  ok.  340  nm)  lub  przez  zwiększenie  apertury

numerycznej.  Zwiększenie  apertury  numerycznej  obiektywu  można  osiągnąć  przez

wypełnienie  przestrzeni  między  preparatem  a  obiektywem  cieczą  o  współczynniku

załamania  światła  większym  od  współczynnika  załamania  światła  w  powietrzu,  np.

olejkiem immersyjnym (cedrowym, rycynowym). Apertura numeryczna obiektywów suchych

wynosi poniżej 1,0, a immersyjnych 1,2-1,6.

background image

M

IKROBIOLOGIA ŻYWNOŚCI

Ćwiczenie 2

WTŻ II rok

___________________________________________________________________________

http://www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt/

4

Bieg promieni świetlnych w systemie

immersyjnym i suchym, p – szkiełko

przedmiotowe, 

n

szkiełko

nakrywkowe,  a – powietrze,  b-

immersja

Zdolność rozdzielcza mikroskopu optycznego zwykłego wynosi 0,2 m.

Odległość robocza – odległość  między  soczewką  czołową  obiektywu  a  preparatem  w

momencie  prawidłowego  ustawienia  ostrości  obrazu  w  miarę  zwiększania  powiększenia

odległość robocza maleje.

Przestrzeń  robocza – przestrzeń  między  soczewką  czołową  obiektywu  a  preparatem  w

chwili najlepszego widzenia.

T

ECHNIKA KORZYSTANIA Z MIKROSKOPU ŚWIETLNEGO

1) Ustawić mikroskop 15-20 cm od krawędzi stołu.

2) Sprawdzić czystość mikroskopu, optyczne części (obiektyw, okular, lusterko) przetrzeć

miękką, suchą ściereczką.

3) Włączyć źródło światła, otworzyć przysłonę kondensorową znajdującą się pod stolikiem.

4) Przekręcając śrubą makrometryczną podnieść tubus tak, aby obiektywy znalazły się 3 – 5

cm nad stolikiem.

5) Włączyć w oś optyczną mikroskopu obiektyw o najmniejszym powiększeniu.

6) Przygotowany preparat umieścić na stoliku i docisnąć zaciskami.

7) Patrząc z boku zbliżyć maksymalnie stolik z preparatem do soczewki czołowej obiektywu.

Następnie bardzo wolno, patrząc w okular, przy użyciu śruby makrometrycznej, oddalać

stolik od obiektywu aż do ujrzenia konturu badanego obiektu. Ostrość obrazu nastawić za

pomocą śruby mikrometrycznej.

8) Kolejno włączać w oś optyczną mikroskopu obiektywy o coraz większej sile

powiększającej. Każdorazowo oddalać stolik od obiektywu, a następnie patrząc z boku

przestawić rewolwerem obiektyw i postępować jak od punktu 6.

9) W przypadku mikroskopowania przy użyciu obiektywów immersyjnych należy najpierw

znaleźć obraz obiektywem suchym, a następnie podnieść obiektyw do góry i na preparat

nanieść kroplę olejku immersyjnego. Patrząc z boku opuścić obiektyw aż do zanurzenia się

soczewki czołowej w olejku. Skorygować światło (podnieść kondensor). Znaleźć ostry

obraz manipulując śrubami makro- i mikrometryczną.

10)

Po zakończeniu mikroskopowania obiektyw przemyć alkoholem.

11)

Zostawić mikroskop z obiektywem o najmniejszym powiększeniu w osi optycznej,

wyłączyć i przykryć.

background image

M

IKROBIOLOGIA ŻYWNOŚCI

Ćwiczenie 2

WTŻ II rok

___________________________________________________________________________

http://www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt/

5

Dodatkowe informacje:

mikroskop  optyczny  działający  na  spolaryzowane  światło  UV  osiąga  maksymalne

powiększenie  3500x.  Mikroskopy  działające  na  zwykłe  światło  widzialne

maksymalnie 1600x.

mikroskop elektronowy pozwala osiągnąć powiększenie ok. 250 000 razy. Zastąpienie

wiązki elektronów wiązką jonów (mikroskop jonowy) pozwala uzyskać powiększenia

do 5 mln razy, w szczególności dla mikroskopu protonowego (jony wodoru).

Posługiwanie się mikroskopem immersyjnym

1. Umieścić kroplę olejku cedrowego na szkiełku przedmiotowym z preparatem.

2. Kondensor podnieść maksymalnie do góry.

3. Patrząc z boku mikroskopu za pomocą rewolweru wprowadzić obiektyw immersyjny

(pow. 100x) w oś optyczną mikroskopu.

4. Śrubą makrometryczną opuścić obiektyw aż do zanurzenia w olejku (patrząc z boku

mikroskopu).

5. Wyregulować światło.

6. Przy  pomocy  śruby  makrometrycznej  odszukać  obraz  preparatu,  śrubą

mikrometryczną wyregulować ostrość.