1、初中生物七年级上册-显微镜-“衡水赛”一等奖科学技术社会一、细胞的发现二、显微镜的构造三、显微镜的操作四、显微镜的发展简史五、显微镜的应用分类细胞分裂线粒体红细胞花粉肺泡味蕾头发丝小肠绒毛细胞骨架一、细胞的发现一、细胞的发现 1665年英国科学家年英国科学家罗伯特罗伯特胡克胡克制造出能放制造出能放大大140倍倍的的显微镜显微镜；并用于观察软木薄切片，；并用于观察软木薄切片，发现细胞。发现细胞。一、细胞的发现一、细胞的发现细胞的大小一般在一到几十微米左右细胞的大小一般在一到几十微米左右 细菌细胞细菌细胞大约大约12微米，动植物细胞大微米，动植物细胞大约约2030微米。微米。显微镜的显微镜的机械部
2、分机械部分 作用：支作用：支持持 16x 10 x 4x 10 x 40 x 4x 10 x 20 x 45x 100 x 转换器转换器物镜物镜 4x 10 x 20 x 45x 100 x 再略微转动再略微转动细准焦细准焦螺旋螺旋，使看到的物，使看到的物像更加像更加清晰清晰。为什么左眼看目镜，右为什么左眼看目镜，右眼要同时睁开？眼要同时睁开？左眼观察，右眼画图 操作时可概括为：放压降升调 上上上即物像偏向什么方向，玻片就向什么方向移动即物像偏向什么方向，玻片就向什么方向移动上上上即物像偏向什么方向，玻片就向什么方向移动即物像偏向什么方向，玻片就向什么方向移动上上上即物像偏向什么方向，玻片就向
3、什么方向移动即物像偏向什么方向，玻片就向什么方向移动归纳：1、取镜、取镜和安放和安放：右握左托略偏左右握左托略偏左安目镜安目镜2、对光：、对光：三转三找三转三找 一转转换器，找一转转换器，找低倍镜低倍镜；二转遮光器，找二转遮光器，找大光圈大光圈；三转反光镜，找三转反光镜，找光源光源。3、观察：、观察：放放压压降降升升调调 4、清洁收镜、清洁收镜 先低后高（先低后高（镜头镜头）、）、先降后升先降后升（镜筒）（镜筒）、先粗后细（先粗后细（准焦螺旋准焦螺旋）三、显微镜的操作三、显微镜的操作3.1洋葱鳞片叶表皮细胞图（10*10）1010=100倍倍3.2洋葱鳞片叶表皮细胞图（10*40）细胞壁细胞壁
4、细胞核细胞核细胞质（液泡）细胞质（液泡）1040=400倍倍3.3骨骼肌肌纤维肌纤维骨骼肌纤维纵切骨骼肌纤维纵切骨骼肌纤维横切骨骼肌纤维横切3.4生物绘图：血液组织生物绘图：血液组织四、显微镜的发展简史l 在3000多年以前，欧洲腓尼基人在地中海沿岸的贝鲁斯河边第一次制成了人造玻璃。l 早在公元前一世纪，人们就已发现通过球形透明物体去观察微小物体时，可以使其放大成像。后来逐渐对球形玻璃表面能使物体放大成像的规律有了认识。l 公元前，我国人民就发展出了透镜制造技术。显微镜的发展十六世纪的显微科学十七世纪显微镜科学十八世纪的显微科学 十九世纪的显微科学 二十世纪的显微科学 新型的现代光学显微镜 十
5、六世纪的显微科学 单式显微镜的致命缺点：分辨力和放大倍数都小。当时的放大镜的放大倍数最多不过25倍。单式显微镜：就是一个透镜的显微镜 16世纪末1590年，荷兰密得尔堡的眼镜商詹森（Zaccharias Janssen）和他的儿子把几块镜片放进了一个圆筒中，结果发现通过圆筒看到附近的物体出奇的大，这就是现在的显微镜和望远镜的前身。为了观察更细微物体,迫切需要更好的放大工具。詹森制造的第一台。其基本原理是使用两个凸透镜，一个凸透镜把另外一个所成的像进一步放大。复合式复合式 16世纪末叶，发明者是荷兰眼镜商亚斯詹森，或者另一位荷兰科学家汉斯利珀希。复式显微镜在性能上明显优于单式显微镜。一是它的放大
6、率可以做得很高,可以把几个放大倍数较小的凸透镜组合起来获得很高的放大率。二是制造工艺较简单,不必磨制一个个极小的透镜。复式显微镜的发明,是科学史上的里程碑,人类从此开始更清楚的认识微观世界。十七世纪的显微科学 十七世纪单显微镜的发展 十七世纪的单显微镜与其说是科学仪器，不如说是艺术品。似乎那时的显微镜制造者所追求的并不是高的性能,而是视觉上的享受。在十七世纪中叶，出现了一种滑杆显微镜使用时，先将针尖刺入标本，使标本固定在针尖上。然后前后移动滑杆，调节标本与透镜的距离使成像最清晰后，即可进行观察。缺点:标本放在针形的载物台上不稳定，观察时的实际操作很麻烦。因此，后来的显微镜就没有采用这种针形载物
7、台。同时代与它同型的单式显微镜还有:弹簧显微镜.安东尼冯列文虎克Antonivan Leeuwenhoek(1632-1723)荷兰代尔夫特人，微生物学的先驱，一生磨制了550个透镜，装配了247架显微镜，至今保留下来的有9架。单式显微镜的顶峰-列文虎克的显微镜。荷兰人安东尼冯列文虎克制造的显微镜放大倍数将近300倍，超过了以往任何一种显微镜。十七世纪复式显微镜的初步发展 从十六世纪晚期，第一个复式显微镜发明并开始被人们使用，一直到十七世纪末,复式显微镜都使用得没有单式显微镜广泛。因为当时的透镜制造技术不高,制造出的复式显微镜的像差和色差都很大，这使人们大都不喜欢使用复式显微镜。不过还是有些人
8、制造,使用了一些复式显微镜.比如意大利人伽利略(Galileo)和英国人胡克(Hooke)。伽利略的显微镜伽利略伽利雷（Galileo Galilei，1564年2月15日1642年1月8日），意大利物理学家、数学家、天文学家及哲学家，科学革命中的重要人物。其成就包括改进望远镜和其所带来的天文观测，以及支持哥白尼的日心说。伽利略做实验证明，感受到引力的物体并不是呈匀速运动，而是呈加速度运动；物体只要不受到外力的作用，就会保持其原来的静止状态或匀速运动状态不变。他的工作，为牛顿的理论体系的建立奠定了基础。1609年8月21日，伽利略展示了人类历史上第一架按照科学原理制造出来的望远镜。1665年英
9、国科学家年英国科学家罗伯特罗伯特胡克胡克制造出能放制造出能放大大140倍倍的的显微镜显微镜；并用于观察软木薄切片，；并用于观察软木薄切片，发现细胞。发现细胞。罗伯特胡克的显微镜十八世纪的显微科学十八世纪的显微科学 十八世纪是欧洲科学复苏的时期,各种新的科学理论层出不穷。但显微镜发展较慢,主要着重于外观和机械装置的改善，制作出了一些漂亮的复式显微镜。它们的共同特点:几乎所有的显微镜的基座都连在一个木盒子上。卡夫(Cuff)显微镜 十八世纪中使用最广泛的显微镜:卡夫(Cuff)显微镜 英国显微镜设计师JohnCuff在17世纪中叶设计了一种新型的显微镜。这种显微镜很快得到了人们的喜爱。在以后的很多
10、年里这种显微镜被大量地制造和使用(甚至在当时的一些解剖学著作里都可以看到对这种显微镜的介绍)，同时又被不断地改造和完善。它们被统称为Cuff显微镜。这类显微镜的特色在于:(1)新式底座。(2)独特镜臂结构。(3)当时最先进的聚光方法。Chest显微镜 Cuff-Style显微镜Wales显微镜马丁显微镜历史上最豪华的显微镜:英王GeorgeIII的银显微镜。在十八世纪单式显微镜取得了很大的发展，品种不断推陈出新,出现了很多现代单式显微镜的雏形,其中最重要的是解剖镜的发明。十八世纪解剖镜的代表-植物标本解剖镜 十九世纪的显微科学十九世纪的显微科学 十九世纪，随着工业革命的进行，显微科学也同其它学
11、科一起飞速发展起来。其主要的原因是机械的使用使透镜的质量大大提高和光学的发展使显微镜的结构更加符合光学原理。在十九世纪中叶还出现了显微摄影，这使得对微生物的记录更加准确。在十九世纪的显微镜中，比较具有代表性的显微镜有:Ladd的学生显微镜 历史上最精美的显微镜-Wenham的显微镜。结构新颖的水生生物显微镜。Ladd的学生显微镜 英国人WilliamLadd在1864年制造，采用了当时最先进的齿齿轮调焦轮调焦装置 这个显微镜的镜臂上多出了一个在前几个世纪的显微镜上都看不到的东西-聚光镜聚光镜 十九世纪的显微镜是今天光学显微镜的雏形较早采用齿轮调焦装置的显微镜是英国的Fixed-Mirror单眼
12、显微镜 wenham显微镜由英国伦敦人FrancisWenham在1882年制造。有着当时最为精巧先进的齿轮传动系统和齿轮调焦系统,聚光系统还有成像系统。是十九世纪中性能最好的显微镜,也是历史上最精美的显微镜。结构新颖的水生生物显微镜 同时代的水生生物显微镜还有 Simple Aquatic Microscope 同时代的其它单式显微镜同时代的其它复式显微镜早期的镜身具有反光棱镜的显微镜 Nachet偏振光显微镜 最早消除色差的显微镜之一最早的偏振光显微镜之一 从光源发出的光线通过空气和普通玻璃时，在与光线垂直的平面内的各个方向以同一振幅进行振动并迅速向前方传递，这是光的波动性原理。空气与普通
13、玻璃为各向同性体，又称单折射体。如果该光源的光通过一种各向异性体（又称双折射体）时，会将一束光线分为各只有一个振动平面，而且振动方向互相垂直的两束光线。这两束光线的振动方向、速度、折光率和波长都不相同。这样只有一个振动平面的光线称偏振光。偏光显微镜即利用这一现象而设计。偏光显微镜内，在物镜与目镜间插入一个检偏镜片，光源与聚光器间镶有起偏镜片，圆形载物台可以作360旋转（图5）。起偏与检偏镜片处于正交检偏位时，视野完全变黑。将被检物体放在显微镜载物台上，若被检物为单折射体，则旋转镜台，视野始终黑暗，若旋转镜台一周，视野内被检物四明四暗，则说明被检物是双折射体。许多结晶物质（如痛风结节中的尿酸盐结
14、晶、尿结石、胆结石等）,人体组织内的弹力纤维、胶原纤维、染色体和淀粉样原纤维等都是双折射体，可借偏振光显微镜技术检验，进行定性和定量分析。偏光显微镜偏光显微镜二十世纪的显微科学二十世纪的显微科学 由于人们在物理，数学和材料科学等领域取得非常大的进展，显微镜的质量大大提高。各种新型的显微镜也应运而生。各种新技术也相继出现。数字成像技术开始了用计算机来处理传送显微影象的时代，使人们记录显微影象的方式又前进了一步。二十世纪中比较具有代表性的显微镜JamesSwift与Son的双目解剖显微镜同时代的解剖镜还有:美国的Bausch和Lomb的解剖显微镜。现代解剖显微镜的结构都是以这个显微镜为模板。最经典
15、的复式显微镜:Zeiss实验室显微镜 当时与这种显微镜结构相近的显微镜有:AndrewRoss的显微镜;Watson和Sons的显微镜。它们都是最早具有(物镜)转换器的显微镜。显微摄影:新型的现代光学显微镜新型的现代光学显微镜 暗视野显微镜相差显微镜倒置显微镜荧光显微镜万能研究显微镜暗视野显微镜相差显微镜相差显微镜环形光阑环形光阑 相位板相位板 相差显微镜的基本原理：通过环形光阑和相位板把透过标本的可见光的相位差（光程差）变成振幅差，从而提高了各种结构间的对比度，使各种结构变得清晰可见。倒置显微镜 倒置式显微镜的物镜镜头则处于垂直向上的位置，因此目镜和镜筒的纵轴与物镜的纵轴呈45度角。载物台面
16、积较大，在物镜上方，物镜、聚光镜和光源的位置均颠倒过来，故称为“倒置显微镜”。倒置显微镜通常都配置有4、lO、20、40、60 及100 长工作距离的平场消色差物镜。目镜常为广视场高眼点补偿10目镜。聚光器为长工作距离消色差聚光器。由于被检物体多为无色透明的活体物质，因此还附有相差、微分干涉、荧光、简易偏光部件及恒温控制箱等附件。倒置显微镜的主要装置 (一)相位差装置：相差物镜、相差聚光器、伯氏透镜 (二)微分干涉差装置：物镜、DIC聚光器、起偏镜、检偏镜及诺尔曼斯基棱镜 (三)荧光显微镜装置：紫外光源、“点”光源调中装置、荧光物镜、激发滤色镜、荧光遮挡板 物镜方向朝上，标本放在物镜上方，从下
17、面观察样品。适用于观察培养皿中的样品，广泛适应于细胞培养领域。倒置生物显微镜1 图像采集接口2 目镜3 图像采集接口4 图像采集接口5 光路转换棱镜6 侧口棱镜7 中间棱镜8 检偏器9 反射滤色块10 荧光视场光阑11 荧光孔径光阑12 滤色片滑块13 高压汞灯14 卤素灯15 视场光阑16 起偏器17 孔径光阑18 聚光镜19 物镜荧光显微镜 优点：成像对比强烈，色彩鲜艳，分辨率高，可以观察到一般不可见的物质（如DNA等分子）的分布情况等。现广泛用于免疫荧光技术和基因芯片技术。利用强烈的经过虑光器过滤的激发光线（紫外光或蓝紫光）激发标本（经过荧光染色或没有）产生荧光进行观察的一种显微镜。荧光
18、显微镜万能研究显微镜功能繁多：有明视野，暗视野，相差，偏振，微分干涉，荧光，显微摄影等等，有的还具有显微操作的功能。是一种高档次的显微镜。万能研究显微镜 电子显微镜电子显微镜 1931年，德国工程师Max Knoll和Ernst Ruska制造出了世界上第一台透射电子显微镜(TEM)。恩斯特鲁斯卡1986年被授予诺贝尔奖。目前透射电子显微镜的分辨力可达0.2nm。电子显微镜电子显微镜透射电子显微镜透射电子显微镜 透射电子显微镜的分辨力可达0.2nm，放大倍数最高可达近百万倍，由电子照明系统、电磁透镜成像系统、真空系统、记录系统、电源系统等5部分构成。透射电镜由四部分组成，即电子光学系统（即镜筒
19、）、真空排气系统和电源系统、水冷系统。1952年，英国工程师Charles Oatley制造出了第一台扫描电子显微镜(SEM)。20世纪80年代，科技工作者又制造出激光扫描共聚焦显微镜。最小分辨距离=0.61 （光波长/物镜的数值孔径）3800B 型扫描电子型扫描电子显微镜镜显微镜镜扫描电子显微镜（scanning electron microscope，SEM）于20世纪60年代问世，用来观察标本的表面结构。其工作原理是用一束极细的电子束扫描样品，图像为立体形象，反映了标本的表面结构。为了使标本表面发射出次级电子，标本在固定、脱水后，要喷涂上一层重金属微粒，重金属在电子束的轰击下发出次级电子
20、信号。目前扫描电镜的分辨力为4.510nm，人眼能够区别荧光屏上两个相距0.2mm的光点，则扫描电镜的最大有效放大倍率为0.2mm/10nm=20000X。分辨率：4.5nm 放大倍数：15X250000X。相当于从放大镜到透射电镜的放大范围。使用者可以首先概观整个样品：如昆虫、植物种子等，然后迅速转换到观察某些选择的结构的细节，这给观察带来很大的方便。Gerd BinnigHeinrich Rohrer1983年，IBM公司苏黎世实验室的两位科学家Gerd Binnig和Heinrich Rohrer发明了扫描隧道显微镜（STM）。这种显微镜比电子显微镜更先进，分辨率可以达到单个原子的级别，
21、它完全不同于传统显微镜的概念。扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜利用量子隧道效应产生隧道电流的原理制作的显微镜。其分辨率可达原子水平，即观察到原子级的图像。在生物学中，可观察大分子和生物膜的分子结构。扫描隧道显微镜在低温下可以利用探针尖端精确操纵原子，因此它在纳米科技既是重要的测量工具又是加工工具光学显微境下电子显微镜下螺旋菌电子显微镜的分辨率可以达到纳米级(10-9m)。可以用来观察很多在可见光下看不见的物体,例如病毒。光学显微镜光学显微镜电子显微镜电子显微镜 照明光 波长 200-750 0.003-0.008 介质 透镜 聚焦方式 机械聚焦 电聚焦 分辨率 放大倍数 材料处理 光束电子束空气真
22、空光学透镜电磁透镜0.1mm0.1nm1.0001.000.000薄50nm左右超薄切片五、显微镜的应用分类 根据光学显微镜和电子显微镜的不同优缺点，将他们用于不同的领域。5.1.1体视显微镜5.1光学显微镜的应用体视显微镜又称“解剖显微镜”。双目镜筒，体视角（一般为12度-15度），因此成像具有三维立体感。像是正立的，便于操作和解剖。用于显微外科：组织分离、器官移植，断肢再植等。5.1.2 荧光显微镜 荧光显微镜以紫外线为光源，用以照射被检物体，使之发出荧光，用于研究细胞内物质的吸收、运输、化学物质的分布及定位等。5.1光学显微镜的应用5.1.3 测量显微镜 测量显微镜，能作精密测量。仪器可
23、连接计算机进行数据处理等测量。5.1光学显微镜的应用5.1.4 激光扫描共聚焦显微镜 普通光学显微镜与激光和计算机技术组合的产物，可以无损伤观察和分析细胞的三维空间结构，而且分辨率比光学显微镜高30%-40%，对活细胞的结构及生命活动进行实时动态观察，成为形态学、分子细胞生物学、神经科学、遗传学等领域中新一代强有力的研究工具。5.1光学显微镜的应用5.2 电子显微镜的应用5.2.1病毒、细菌疾病的诊断和鉴别对致病病毒、细菌进行诊断和鉴别诊断。在新病毒的发现中做出了重要贡献(如SARS病毒的发现)。电子显微镜能精确区分肾小球内各种细胞及组织成分外，还可观察到光镜所不能见到的这些成分的超微结构病变，帮助临床医生判断病情。5.2 电子显微镜的应用5.2.2肾穿刺活检5.2.3 血液系统疾病诊断 在电子显微镜下，可观察到毛细胞白血病瘤细胞有其特殊结构和形态特点。这是诊断毛细胞白血病的主要依据，这是光学显微镜无法达到的。5.2 电子显微镜的应用5.2.4 肿瘤诊断 在肿瘤病理诊断中，利用电镜观察细胞的超微结构病理变化，为肿瘤的临床诊断和治疗提供了科学依据。5.2 电子显微镜的应用5.3 数码显微镜及应用 数码显微镜是将精锐的光学显微镜技术、先进的光电转换技术、液晶屏幕技术完美地结合在一起而开发研制成功的一项高科技产品。显微镜广泛应用于其他领域。如：物理学、化学、摄影学.等其他领域。谢 谢
