顯微鏡

人類的眼睛之所以能夠看到物體的形狀、顏色和影像，是因為光線照射到物體反射後或光源所發出的光線進入眼睛，進入眼中的光線經過透光的角膜、虹膜、水晶體、和液態的玻璃體的折射成為影像落在視網膜上，再經過視神經把訊號傳送到腦海中。 水晶體與凸透鏡 眼睛中的水晶體的原理與凸透鏡的原理很相似，凸透鏡邊緣薄、中間厚，會有一個球面表面或兩面表面。凸透鏡主要對光起會聚作用，以折射成像，所成的像可以是倒立、縮小的實像； ▲倒立、等大的實像；倒立、放大的實像； ▲正立、放大的虛像。像出現的位置隨物體至凸透鏡的距離而變。 放大鏡的原理 根據凸透鏡光的折射原理，物體放在凸透鏡的一倍焦點距離內的位置，就能夠產生一個正立和放大的虛像，所以放大鏡就是一個短焦距的凸透鏡，在相同物距的情況下，短焦距的凸透鏡放大倍數高，所以當我們把放大鏡靠近物體時，就能夠透過鏡中看到被放大的影像。 顯微鏡的結構 放大鏡能夠把物體的影像放大，如果再把另一把放大鏡放在被放大的虛像上，能否把被放大的虛像再次放大？ 顯微鏡的運作結構就是利用兩組凸透鏡組成，分別是靠近眼鏡的稱為「目鏡」，而靠近被觀察的物體的稱為「物鏡」。 顯微鏡樣本片會放置在載物台上，然後把物鏡對着樣本片，當光源照射樣本片，樣本片物體的光會通過物鏡，形成一個放大及倒立的實像，而目鏡就相當於放大鏡的功用，把由物鏡所形成的放實像再次放大，形成一個放大及正立的虛像。 顯微鏡的光源亮度對顯微鏡是會產生影響的，而大部分新款的顯微鏡都設有LED頂燈及底燈，讓使用者可自行調較光暗，能夠觀看透明或非透明的標本，加上顯微鏡台内置更設有濾光鏡，營造色差對比，讓標本一目了然。 而微調手輪而能讓觀察者微調載物台的高度，以便調整物鏡與的標本的距離，使影像更清晰。 顯微鏡中的數學 顯微鏡能夠把微小不可見或難見物品之影像放大，是能夠讓我們利用眼睛觀察極微小的物件的光學儀器，顯微鏡的放大倍率和清晰度對顯微鏡是非常重要，在目鏡和物鏡身上都會刻有一些數值，例如：4x、10x、12x或120x，這又是什麼來的？ 顯微鏡的調整倍率，又叫放大倍率，就是相等於：目鏡倍率 x 物鏡倍率，假如目鏡倍率是 10x，而物鏡倍率是 120x，顯微鏡的放大倍率就是 10 x 120 = 1200 倍。 目鏡的鏡頭愈長、倍率愈低；目鏡的鏡頭愈短、倍率愈高。而物鏡的鏡頭愈長、倍率愈高；物鏡的鏡頭愈短、倍率愈高。顯微鏡就是利用目鏡和物鏡的倍率組合來改變顯微鏡的放大倍率。 顯微鏡與智能手機的配合 新型設計的顯微鏡更可以接駁智慧型電話轉接器，可以在目鏡位置放置智慧型電話，可以進行攝影機拍照或錄影，更方者觀察者把標本影像以作分享或傳送之用，更可以利用智慧型電話的放大功能，有助增加影像的放大率。 顯微鏡在STEM學習中依然扮演着一個很重要的角色，就是要培育學生的觀察能力，視藝老師更可以利用顯微鏡配合視覺藝術的課堂中，以觀察微小世界的美進行藝術創作，成為科學中的藝術。 內容提供︰STEM Sir 刊載於︰GRWTH app