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相差顯微鏡的特點-相差顯微鏡的成像原理

相差顯微鏡

活的生物細胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般無色透明，光線通過細胞時，光的波長(顏色)和振幅(亮

度)變化不大，因此用普通光學顯微鏡看不清活細胞內(nèi)部的細微結(jié)構(gòu)。P．Zernike于1932

年發(fā)明了相差顯微鏡(phase-contrast microscope)，并因此獲1953年諾貝爾物理學獎。相

差顯微鏡又稱相襯顯微鏡，是一種能將光線通過透明標本時所產(chǎn)生的人眼睛不能分辨的光程

差(相位差)轉(zhuǎn)化為人眼睛所能夠分辨的光強差(振幅差)的顯微鏡，從而使細胞內(nèi)部的細

微結(jié)構(gòu)能在相差顯微鏡下清晰可見。

1．相差顯微鏡的結(jié)構(gòu)相差顯微鏡的結(jié)構(gòu)和普通的顯微鏡相似，所不同的是它有其特

殊的結(jié)構(gòu)：環(huán)狀光闌、相板、合軸調(diào)節(jié)望遠鏡和濾光片。

環(huán)狀光闌：其上有一環(huán)形開孔，照明光線只能從環(huán)形的透明區(qū)形成一圓柱形光柱進入聚

光鏡再斜射到標本上。大小不同的環(huán)狀光闌分別和不同放大倍數(shù)的物鏡相匹配，位于聚光器

的前焦點平面上，與聚光器一起組成轉(zhuǎn)盤聚光器。在轉(zhuǎn)盤的前端有一標示孑L，表示當前的光

闌種類，表示普通聚光鏡，lo、20、40、100分別表示要和10×、20×、40×、100×的物

鏡相匹配。

相板：相差物鏡的后焦平面上裝有相板，這是相差顯微鏡很重要的結(jié)構(gòu)。相板上有環(huán)狀

光闌相對應的環(huán)狀共軛面和補償面，相板上鍍有2種金屬膜，即吸收膜和相位膜。吸收膜上

鍍有鉻、銀等金屬，能吸收通過光線的60％～90％；相位膜上則鍍有氟化鎂，能把通過的

光線相位推遲1/4個波長

合軸調(diào)節(jié)望遠鏡：環(huán)狀光闌的光環(huán)和相差物鏡中的相位環(huán)很小，使用合軸調(diào)節(jié)望遠鏡可

以調(diào)節(jié)兩環(huán)的環(huán)孑L相互吻合，光軸一致。

濾光片：一般顯微鏡使用的光源為復色光，常引起相位的變化，為獲得良好穩(wěn)定的相

差效果，相差顯微鏡要求使用波長范圍比較窄的單色光，通常采用綠色濾光片來過濾光

線，這是因為綠色濾光片濾光效果好，且由于能吸收產(chǎn)熱的紅光和藍光。有利于觀察活

體細胞。

相差顯微鏡的成像原理。從光源發(fā)出的光線通

過環(huán)狀光闌形成光柱，光柱經(jīng)聚光器聚成光束照射在被檢物體上，有細胞結(jié)構(gòu)的地方光線既

發(fā)生直射又發(fā)生衍射，背景處光線只發(fā)生直射；光線到達相板后，直射光通過共軛面，而衍

射光通過補償面，由于相板上共軛面和補償面上的金屬膜不同，會使這兩部分光線產(chǎn)生一定

程度的相位差和強度的減弱，當這兩部分光線通過透鏡會聚進入同一光路后會產(chǎn)生光的干涉

現(xiàn)象，將人煙不可察覺的相位差變成人眼科察覺的振幅差即光強度。