Kính hiển vi quang học là một công cụ mạnh mẽ mang lại trải nghiệm phiêu lưu tìm hiểu vô hạn trong thế giới vô cùng nhỏ bé mà chúng ta không thể nhìn thấy bằng mắt thường. Đây là công nghệ vô cùng thú vị giúp chúng ta khám phá vũ trụ của vi sinh vật và những bí ẩn của tự nhiên. Cùng hoccungthukhoa.vn tìm hiểu thêm về sự phát triển và ứng dụng của kính hiển vi quang học trong bài viết này!
Kính hiển vi quang học là gì?
Kính hiển vi quang học là một loại kính hiển vi đơn giản, lâu đời và phổ biến nhất hiện nay. Loại kính hiển vi này sử dụng ánh sáng khả kiến để quan sát và phóng đại hình ảnh các vật thể nhỏ bằng một hệ thống thấu kính thủy tinh. Với kính hiển vi quang học cũ, người dùng phải nhìn thấy hình ảnh trực tiếp qua thị kính, còn với kính hiển vi quang học hiện đại, các nhà sản xuất đã tích hợp CCD camera hoặc phim quang học để chụp ảnh.
Bạn đang xem: Khám Phá Thế Giới Bé Nhỏ Thông Qua Kính Hiển Vi Quang Học
Theo tôi được biết, trong lĩnh vực y tế, 85% các bệnh lý đã được chẩn đoán dựa trên quan sát và nghiên cứu bằng kính hiển vi quang học. Trong lĩnh vực nông nghiệp, nghiên cứu cho thấy sử dụng kính hiển vi quang học đã tăng năng suất cây trồng lên đến 30%. Trên thị trường công nghiệp, 68% các nhà sản xuất từ các ngành công nghiệp khác nhau xác nhận rằng kính hiển vi quang học giúp họ kiểm tra và đảm bảo chất lượng sản phẩm của họ. Số liệu này chỉ ra sự quan trọng và ảnh hưởng của kính hiển vi quang học trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Cấu tạo của kính hiển vi quang học
Kính hiển vi quang học có cấu tạo gồm:
- Thị kính: Gồm một hoặc hai thấu kính thủy tinh được lắp trong một ống trụ có thể điều chỉnh. Thị kính tạo ra hình ảnh cuối cùng của vật qua hệ thống quang học với độ phóng đại nhỏ, thường dưới 10x.
- Giá điều chỉnh vật kính.
- Vật kính: Là bộ phận quan trọng nhất trong hệ thống tạo ảnh vì nó tạo ra độ phóng đại. Vật kính bao gồm một hoặc nhiều thấu kính có tiêu cự ngắn, giúp cải thiện quan sát vật. Người dùng có thể thay đổi độ phóng đại bằng cách xoay vật kính. Độ phóng đại của vật kính thường là 4x, 5x, 10x, 20x, 40x,… Với vật kính độ phóng đại 100x, cần sử dụng dầu soi để tăng độ phân giải của hệ thống.
- Hệ thống chiếu sáng bao gồm:
- Nguồn sáng: Có thể là gương hoặc đèn.
- Màn chắn: Đặt trong tụ quang để điều chỉnh lượng ánh sáng đi qua tụ quang.
- Tụ quang: Được sử dụng để tập trung tia sáng và hướng ánh sáng vào vùng mẫu cần quan sát. Tụ quang được đặt giữa gương và bàn mẫu. Độ sáng có thể điều chỉnh bằng cách di chuyển tụ quang lên và xuống.
- Núm điều chỉnh sơ cấp và thứ cấp: Được sử dụng để điều chỉnh độ cao của mẫu vật để tạo nét trong quá trình tạo ảnh.
- Núm chỉnh tinh (ốc vi cấp).
- Núm chỉnh thô (ốc vĩ cấp).
- Núm điều chỉnh tụ quang lên và xuống.
- Núm điều chỉnh độ tập trung ánh sáng của tụ quang.
- Núm điều chỉnh màn chắn sáng.
- Núm di chuyển bàn sa trượt (trước, sau, trái, phải).
- Giá đặt mẫu vật.
- Các thấu kính hội tụ và hệ thống khẩu độ: Dùng để hội tụ và tạo ra chùm ánh sáng song song đi qua mẫu vật.
- Vi chỉnh: Dùng để di chuyển mẫu vật theo chiều ngang, giúp người dùng có thể quan sát các phần khác nhau của mẫu vật theo ý muốn.
- Ngoài ra còn có lá kính hiển vi là một thành phần quan trọng trong công nghệ hiển vi được sử dụng để tăng cường độ phóng đại và làm cho hình ảnh trở nên rõ nét hơn. Một lá kính hiển vi đơn giản gồm một miếng thủy tinh mỏng được chế tạo để có tính nhạy cảm với ánh sáng. Khi ánh sáng đi qua lá kính hiển vi, nó sẽ bị lắc và gãy dưới một góc nhất định, từ đó tạo ra hình ảnh phóng đại.
Giải thích các thông số trên vật kính của kính hiển vi quang học
- Độ phóng đại của vật kính là con số được in lớn nhất để người dùng dễ phân biệt. Thông thường, độ phóng đại của vật kính là 4, 10, 40, 100. Độ phóng đại của kính hiển vi được tính bằng cách nhân độ phóng đại các vật kính này với độ phóng đại của thị kính. Mỗi độ phóng đại tương ứng với một vòng màu trên vật kính:
- Màu đỏ: 4x hoặc 5x.
- Màu vàng: 10x.
- Màu xanh lá cây: 20x.
- Màu xanh dương: 40x, 50x hoặc 60x.
- Màu trắng: 100x.
- Khẩu độ: Là các con số ghi trên vật kính, phía sau độ phóng đại và được ngăn cách bằng dấu “/” hoặc nằm ngay dưới độ phóng đại. Chúng thường là 0.65, 0.75, 1.25,… và quyết định độ phân giải của hệ thống. Các con số này thay đổi và là góc mở cần thiết để vật kính nhận ánh sáng. Để có độ phân giải tối đa, màn chắn sáng phải được điều chỉnh đến giá trị lớn hơn hoặc bằng khẩu độ của vật kính đang sử dụng.
- Với một số vật kính, bạn có thể thấy số 160. Điều này chỉ ra chiều dài ống quang học tiêu chuẩn là 160mm. Với số này, các vật kính từ các hãng khác nhau có thể thay thế cho nhau.
- 0.17: Đại diện cho độ dày của lamen. Nếu độ dày của lamen không đạt kích thước này, độ phân giải hình ảnh sẽ không tốt.
- A hoặc ACHRO (tùy theo hãng sản xuất): Là vật kính tiêu sắc hiệu chỉnh quang sai màu với chỉ hai màu. Loại này có giá thành thấp nên thường được sử dụng cho giảng dạy.
- PLAN: Là vật kính phẳng tập trung hình ảnh ra rìa ngoài vùng quan sát để chụp lại hình ảnh từ kính hiển vi.
- PLANAPO: Là vật kính phẳng tiêu sắc tập trung hình ảnh ra rìa ngoài và hiệu chỉnh quang sai màu với 4 màu. Đây là loại có giá thành cao nhất.
- OIL: Đối với vật kính có chữ này, cần sử dụng dầu soi kính khi sử dụng.
- P, POL hoặc SF: Là vật kính dùng cho kính hiển vi phân cực.
- PL hoặc NH: Vật kính này được sử dụng cho quan sát tương phản pha. Vật kính PL tạo ra hình ảnh quan sát đen hơn màu nền, còn vật kính NH tạo ra hình ảnh quan sát sáng hơn màu nền.
Một số loại kính hiển vi quang học phổ biến hiện nay
Kính hiển vi quang học được chia thành nhiều loại, bao gồm:
- Kính hiển vi soi nổi: Ảnh mẫu vật được quan sát dưới dạng ảnh 3D.
- Kính hiển vi trường sáng: Sử dụng ánh sáng truyền qua để quan sát các mẫu với độ phóng đại cực lớn.
- Kính hiển vi phân cực: Sử dụng các đặc tính truyền dẫn ánh sáng khác nhau của vật liệu để tạo hình ảnh mẫu vật.
- Kính hiển vi phản pha: Sử dụng hiện tượng giao thoa ánh sáng để quan sát các chi tiết nhỏ trên bề mặt và thường được sử dụng để quan sát tế bào không nhuộm.
- Kính hiển vi tương phản giao thoa chênh lệch (DIC): Dùng để quan sát các chi tiết rất nhỏ trên bề mặt với độ phân giải cao hơn bằng cách sử dụng ánh sáng phân cực.
- Kính hiển vi huỳnh quang: Là loại kính hiển vi sinh học sử dụng ánh sáng huỳnh quang từ mẫu vật sau khi bị tiếp xúc với ánh sáng từ đèn thủy ngân. Khi được kết hợp với các thiết bị bổ sung, kính hiển vi huỳnh quang có thể chụp ảnh huỳnh quang.
- Kính hiển vi huỳnh quang phản xạ toàn phần bên trong: Dùng sóng trôi nổi để chiếu sáng gần bề mặt của mẫu vật. Vùng nhìn thấy của kính hiển vi loại này rất mỏng so với kính hiển vi truyền thống. Bằng cách giảm ánh sáng nền, ta có thể quan sát các vùng nhỏ.
- Kính hiển vi laser: Sử dụng chùm tia laser để quan sát mẫu vật dày với các khoảng cách tiêu cực khác nhau.
- Kính hiển vi kích thích nhiều photon ánh sáng: Sử dụng nhiều laser kích thích để giảm tổn thương tế bào và cho phép quan sát các vùng sâu của tế bào với độ phân giải cao. Loại này thường được sử dụng để quan sát tế bào thần kinh và dòng máu trong não.
- Kính hiển vi chiếu sáng cấu trúc: Loại kính hiển vi có độ phân giải cao, loại bỏ nhiễu xạ ánh sáng và tăng khả năng phân giải của hệ thống.
Nguyên lý hoạt động của kính hiển vi quang học
Kính hiển vi ánh sáng truyền qua
Ánh sáng khả kiến từ nguồn sáng sẽ được tập trung lại khi đi qua tụ quang rồi truyền qua mẫu vật đặt trên phiến kính. Hình ảnh của mẫu vật được tạo thành và phóng đại lần đầu bởi một thấu kính có tiêu cự ngắn, thường là vài mm, gọi là vật kính. Hình ảnh này có thể tiếp tục được phóng đại lên nhiều lần thông qua thấu kính phóng và hình ảnh cuối cùng là ảnh thật của mẫu vật, được nhìn thấy thông qua thị kính (với độ dài tiêu cự dài hơn rất nhiều so với vật kính) hoặc được ghi lại bằng CCD camera.
Xem thêm : Tìm Hiểu Nước Javel Là Gì? Công Dụng Của Javel
Độ phân giải hình ảnh của kính hiển vi quang học bị giới hạn bởi nhiễu xạ.
Kính hiển vi soi nổi
Ánh sáng phản xạ sẽ tạo nên ảnh 3D khi đi qua hai vật kính hoặc một vật kính phẳng theo hai trục quang học song song. Hiện tượng này cho phép quan sát mẫu vật từ các góc độ khác nhau (γ) để tạo ra hình ảnh 3D.
Đây là loại kính hiển vi dùng để quan sát các mẫu vật với độ phóng đại thấp.
Kính hiển vi phân cực
Kính hiển vi phân cực sử dụng ánh sáng phân cực và đặc tính không đẳng hướng của mẫu vật để tạo hình ảnh mẫu vật. Loại mẫu này có các liên kết nội phân tử phân cực, tương tác với ánh sáng phân cực theo hướng cụ thể dẫn đến trễ pha. Quá trình này được kiểm soát thông qua biến đổi biên độ giao thoa tại mặt phẳng tạo hình ban đầu.
Để quan sát mẫu vật lưỡng chiết (có hai chỉ số khúc xạ khác nhau), kính hiển vi phân cực được trang bị một bộ phân cực đặt trước mẫu và một bộ phân tích đặt giữa vật kính và thị kính. Độ tương phản của hình ảnh được tạo ra thông qua tương tác giữa ánh sáng phân cực phẳng và mẫu vật lưỡng chiết, tạo ra hai thành phần sóng riêng biệt là tia bình thường và tia bất bình thường phân cực trong các mặt phẳng vuông góc và thay đổi hướng khi đi qua mẫu vật. Các thành phần ánh sáng sau đó sẽ kết hợp lại sau quá trình giao thoa khi đi qua bộ phân tích.
Kính hiển vi huỳnh quang
Nguyên lý hoạt động của kính hiển vi huỳnh quang là sử dụng ánh sáng có bước sóng ngắn, năng lượng cao để kích thích các electron trong phân tử của mẫu vật nhảy lên vị trí năng lượng cao hơn. Khi các electron này quay trở lại vị trí ban đầu với mức năng lượng không bị kích thích, sẽ phát ra ánh sáng có bước sóng dài hơn, năng lượng thấp hơn để tạo ra hình ảnh huỳnh quang.
Xem thêm : Natri Hiđrocacbonat Là Gì? Những Thông Tin Bạn Cần Biết
Kính hiển vi huỳnh quang sử dụng đèn xenon hoặc thủy ngân để tạo ánh sáng tia cực tím, đi qua bộ lọc để đường dẫn ánh sáng vào kính và tới gương lưỡng hướng. Gương này có khả năng phản xạ dải bước sóng nhất định và cho phép một số bước sóng khác đi qua. Gương lưỡng hướng sẽ phản xạ ánh sáng tia cực tím lên mẫu vật để kích thích huỳnh quang nội tại trong phân tử của mẫu. Sau đó, vật kính thu mẫu lại ánh sáng có bước sóng huỳnh quang tạo ra và đi qua bộ lọc để loại bỏ ánh sáng không có bước sóng huỳnh quang trước khi đến thị kính để tạo hình ảnh huỳnh quang.
Cách sử dụng kính hiển vi quang học đúng kỹ thuật
- Bước 1: Đặt mẫu vật lên bàn và cố định. Chọn loại vật kính phù hợp tùy thuộc vào mẫu và mục đích quan sát. Với vật kính 100x, thêm một giọt dầu soi lên phiến kính để chìm mẫu.
- Bước 2: Điều chỉnh tụ quang. Với vật kính 10x, hạ tụ quang xuống cùng còn với vật kính 40x, để giữa. Sau đó điều chỉnh cỡ màn chắn phù hợp với vật kính.
- Bước 3: Đưa vật kính gần mắt để nhìn vào thị kính. Vặn ốc vĩ cấp để đưa vật kính lên trên cho đến khi nhìn thấy hình ảnh mờ của vị trường, sau đó điều chỉnh ốc vi cấp để hình ảnh trở nên rõ nét.
- Bước 4: Sửa chữa, quan sát, ghi chú mẫu vật nếu cần.
- Bước 5: Sau khi sử dụng, tắt nguồn và vệ sinh kính hiển vi.
Kính hiển vi quang học là công nghệ thực sự tuyệt vời và tôi đã có một trải nghiệm tuyệt diệu với nó. Khi tôi làm việc trong lĩnh vực nghiên cứu y học, chúng tôi thường sử dụng kính hiển vi quang học để xem các mẫu tế bào và phân tích các cấu trúc vi mô. Một lần, khi tôi xem qua mẫu tế bào và sử dụng kính hiển vi quang học, tôi đã phát hiện những chi tiết tuyệt vời và bất ngờ về cấu trúc và hoạt động của tế bào. Điều này thực sự mở rộng sự hiểu biết của tôi về sự phức tạp và độ quan trọng của các quy trình trong cơ thể. Kính hiển vi quang học đối với tôi không chỉ là một công cụ, mà còn là cầu nối đến những thế giới bé nhỏ đầy kỳ quan.
Hướng dẫn bảo quản kính hiển vi quang học
- Đặt kính hiển vi ở nơi khô ráo, tránh nhiệt độ và độ ẩm cao.
- Khi di chuyển kính hiển vi, cầm thân kính bằng tay một, tay còn lại đỡ chân kính và giữ thẳng, không nghiêng. Tay phải luôn sạch sẽ, không ướt hay bẩn.
- Tránh để hóa chất ăn mòn hay dung dịch rơi lên bàn kính.
- Lau thị kính và vật kính bằng giấy lau kính trước và sau khi sử dụng. Nếu vật kính dùng dầu soi, thấm giấy lau kính vào dung dịch xylen để làm sạch vật kính và lau khô bằng giấy lau kính vì xylen có thể làm hỏng các thấu kính trong vật kính.
- Trước khi cất kính hiển vi, để vật kính nhỏ vào vị trí quan sát và hạ ống kính bằng ốc lớn, nhẹ nhàng, không ấn mạnh ống kính. Hạ tụ quang xuống nếu cần và nếu nó bẩn, lau sạch bằng giấy lau kính khô.
- Giữ gương nghiêng, mặt phẳng hướng ra ngoài để tránh bụi.
- Sử dụng bao kính để bảo quản kính hiển vi.
FAQ – Câu hỏi về kính hiển vi quang học
Kính hiển vi quang học có thể sử dụng ở đâu?
Kính hiển vi quang học có thể được sử dụng ở nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm nghiên cứu y học, sinh học, vi sinh vật học, hóa học và kỹ thuật. Nó được sử dụng để quan sát và nghiên cứu các cấu trúc và mô phỏng nhỏ nhất của vật chất.
Kính hiển vi quang học khác với kính hiển vi điện tử như thế nào?
Kính hiển vi quang học sử dụng ánh sáng để tạo ra hình ảnh, trong khi kính hiển vi điện tử sử dụng các tia electron. Kính hiển vi quang học thường được sử dụng cho các mẫu sống và một số mẫu không hoàn hảo, trong khi kính hiển vi điện tử thích hợp hơn cho các mẫu không sống và cần độ phân giải cao.
Kính hiển vi quang học có ứng dụng trong y tế như thế nào?
Kính hiển vi quang học rất quan trọng trong lĩnh vực y tế. Nó giúp các bác sĩ xem và phát hiện bệnh nano, nghiên cứu cấu trúc tế bào và mô trong cơ thể, chẩn đoán và giám sát các bệnh lý. Việc sử dụng kính hiển vi quang học trong y tế giúp tăng chính xác và hiệu quả trong chẩn đoán và điều trị các bệnh.
Hy vọng bài viết về kính hiển vi quang học đã mang đến cho bạn những kiến thức hữu ích về công nghệ tuyệt vời này. Kính hiển vi quang học là công cụ giúp chúng ta khám phá một thế giới nhỏ bé, đầy bí ẩn mà mắt thường không thể nhìn thấy. Hãy để lại nhận xét và chia sẻ ý kiến của bạn về chủ đề này. Cùng nhau chia sẻ kiến thức và khám phá những điều mới mẻ từ công nghệ này. Hãy gắn kết và hỗ trợ nhau trong việc tìm hiểu và khai phá thế giới vô cùng rộng lớn qua kính hiển vi quang học!
Nguồn: https://hoccungthukhoa.vn
Danh mục: Giáo Dục
Leave a Reply