【基础知识】光学显微镜的基本观察方式——相差观察

相差观察(Phase contrast是一种利用被检物体的光程之差进行镜检的技术,它的核心原理在于有效地利用光的干涉现象,将人眼不可分辨的相位差变为可分辨的振幅差,从而使得无色透明的物质也能清晰可见。

 

相差显微镜利用被检物体的光程差异进行镜检,其关键在于巧妙地利用光的干涉现象,将原本人眼无法分辨的相位差转化为可观察的振幅差,从而使得原本无色透明的物质也能在显微镜下清晰可见。这一特性使得相差显微镜在观察活体细胞时具有显著优势,因此相差观察法广泛应用于倒置显微镜中。

 

相差显微镜的基本原理在于,通过特定的光学设计,将透过标本的光线产生的光程差转化为振幅差,从而显著提高显微图像中不同结构间的对比度,使得各种细节得以清晰展现。当光线透过标本时,由于标本内部的折射率变化,光线会发生折射,导致光程发生改变。通过相差显微镜的特殊设计,这些光程差异被转化为振幅差异,使得原本难以分辨的结构变得清晰可见。在相差显微镜的构造中,有四个与普通光学显微镜显著不同的特殊之处:

 

1环形光阑位于光源与聚光器之间,其作用在于使透过聚光器的光线形成空心光锥,聚焦于标本上。这一设计有助于减少光线的散射,提高成像质量。

2相位板是相差显微镜的另一个关键部件,它位于物镜中,涂有氟化镁等特殊材料。相位板的作用是将直射光或衍射光的相位推迟1/4λ,从而与未经过相位改变的光线产生干涉效应,增强图像的对比度。

3A+相板是相位板的一种类型,它主要将直射光推迟1/4λ。当两组光波合轴后,由于相位差异,光波相加导致振幅加大,使得标本结构相对于周围介质更加明亮,形成亮反差(或称负反差)。

4B+相板是另一种相位板类型,它主要将衍射光推迟1/4λ。当两组光线合轴后,由于相位差异,光波相减导致振幅变小,使得标本结构相对于周围介质更加暗淡,形成暗反差(或称正反差)。


此外,相差显微镜的应用领域非常广泛。在生物学和医学研究中,它可用于观察细胞内部的亚细胞结构,如细胞核、线粒体等,从而帮助科研人员研究细胞生理、病理以及疾病的发生机制。在材料科学领域,它可用于观察和分析纳米颗粒的形状、大小以及分布等特征,以及材料的表面形貌和内部结构。在医学领域,医生通过相差显微镜观察组织切片,可以更准确地判断细胞形态的变化,从而帮助诊断疾病和制定治疗方案。


综上所述,对于场观察


优点:鉴定活体细胞最实用、最经济的方法。

 

缺点:需要光强高;

切片不能太厚(5~10um);

盖片、载片需符合标准;

相差荧光物镜的荧光成像效果较明场荧光物镜差。

 

应用:可对无色透明的标本进行观察,尤其适于培养的活细胞、组织观察,也适用于细菌、血液、水生无脊椎动物等。


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