MIKROBIOLOGIA

- Wykład I -

23.02.2010

Tadeusz Tuszyński

KFTiMT

Ip, pIII

MIKROSKOP

Przyrząd optyczny lub elektronowy wytwarzający znacznie powiekszone obrazy bardzo małych organizmów lub przedmiotów

Z greckiego : mikros mały ; skopeo oglądam

I wiek n.e. powiekszone właściwości szkła (Rzym)

Lata 90 XVI w Hans Jansen powiekszenie 9x

Obserwacja chromatyczna - nierównomierne załamywanie się kolorów światła przechodzącego przez soczewkę (barwne rozszczepienie obrazu)

Druga połowa XVIII, Dollond i Fraunhifer pierwsze obiektywy „achromatyczne”

XVIII Aberracja sferyczna - promienie przechodzą przez soczewke w roznych miejscach

Aberracja sferyczna

Zjawisko aberracji sferycznej jest obserwowane w przyrządach optycznych zawierających soczewki i zwierciadła. Polega ono na tym, że promienie załamywane w różnych częściach soczewki (zwierciadła) załamują się pod kątem innym od pożądanego. Np. promienie biegnące początkowo dalej od osi optycznej mogą załamywać się silniej, niż by to było w przypadku soczewki idealnej.

Jak objawia się aberracja sferyczna?

W rezultacie otrzymujemy zamiast ogniska w postaci punktu, ognisko rozmytą plamkę. Tak samo rozmyte są też kontury i kształty obrazów jakie tworzy soczewka użyta jako element przyrządu optycznego  (patrz także aberracja chromatyczna).

Aberracja chromatyczna

Aberracja chromatyczna jest spowodowana rozszczepieniem światła i zachodzi dla przyrządów optycznych zawierających soczewki (nie występuje dla zwieraciadeł). 

Choć rozszczepienie światła najlepiej jest widoczne w pryzmacie, to jednak występuje ono dla większości przyrządów optycznych, których działanie opiera się na zjawisku załamania światła - a więc dla soczewek, pryzmatów, płytek płasko-równoległych. W wielu przypadkach jest ono negatywne dla działania tychże przyrządów.

Np. w przypadku soczewek powoduje ono, że ogniska powstające dla promieni o różnych barwach są przesunięte względem siebie, zaś światło białe zostaje zamienione na oddzielne wiązki o różnych barwach. 

Aberracja chromatyczna w przyrządach optycznych (np. aparatach fotograficznych, lornetkach) objawia się powstawaniem kolorowej otoczki (halo) wokół konturów przedmiotów oglądanych przez przyrządy optyczne (patrz także aberracja sferyczna)

Dyfrakcja (ugięcie fali) to zjawisko fizyczne zmiany kierunku rozchodzenia się fali na krawędziach przeszkód oraz w ich pobliżu. Zjawisko zachodzi dla wszystkich wielkości przeszkód, ale wyraźnie jest obserwowane dla przeszkód o rozmiarach porównywalnych z długością fali.

Dyfrakcja używana jest do badania fal oraz obiektów o niewielkich rozmiarach, w tym i kryształów, ogranicza jednak zdolność rozdzielczą układów optycznych.

Ultramikroskop- mikroskop optyczny o specjalnym, bocznym układzie oświetlenia, służący do wykrywania obiektów o rozmiarach mniejszych od zdolności rozdzielczej mikroskopu (np. cząstek roztworu koloidalnego). Padająca fala ulega na tych obiektach silnym ugięciom (dyfrakcja fal).

Zasada kontrastu faz- (Zernike Frits) możliwości badania bezbarwnych i przeźroczystych materiałów biologicznych

Mikroskop elektronowy- niemozliwa obserwacja ruchów charakteryzujących żywe komórki (bo giną one w próżni)

Zdolność rozdzielcza- najmniejsza odległość dzieląca dwa punkty, które w obrazie dostrzegane są oddzielnie

Rozdzielcza zdolność obrazu, wielkość charakteryzująca zdolność układu optycznego do odtwarzania szczegółów obserwowanego obiektu. Zdolność rozdzielczą obrazu ograniczają zjawiska dyfrakcyjne (oprócz niedoskonałości układu optycznego, lecz te można doskonalić).

Świetlnego 0,2-0,25 mikrometry

d = 0,61 λ / A

λ długosc fali tworzącej obraz (świetlny 0,45-0,55 mikrometry; elektronowy 0,005mikrometry)

A apertura numeryczna obiektywu mikroskopu

A= n * sin α

n współczynnik załamania fali tworzącej obraz

sin α kąt miedzy osią optyczną obiektywu a najbardziej skrajnym promieniem wpadającym do jego soczewki

Mikroskop współczesny - dwa układy soczewek (obiektyw i okular) na jednej osi optycznej składającej się nawet z 10 roznych soczewek wykonanych ze specjalnego gatunku szkła

Max powierzchnia 120 x (obiektyw) i 30 x ( okular) = 3600 x

obraz czesciowo zniekształcony

Nawet najbardziej udoskonalony mikroskop świetlny nie odróżni szczegółów mniejszych niż 0,3 mikrometry

Mikroskop świetlny nie odrozni wewnętrznej budowy materii , nie pozwoli na oglądanie wirusów.

---