光学显微镜原理

光学显微镜的原理很简单：光照射到被观察的物体上，穿过物体的透射光或反射光被物镜放大。

观察者看到的是物体的光（像）经物镜放大后形成的虚像，该光（像）经目镜进一步放大。光学显微镜的放大倍数表示为物镜放大倍数与目镜放大倍数的乘积。放大倍数越高，在较大放大倍数下可观察到的物体越小。

根据照明方式，显微镜大致可分为“透射式”和“反射式”两种类型。透射型用于透射光的物体，例如细胞和细菌等生物样本，而反射型用于不透射光的物体，例如金属和半导体。根据观察样品的方向，显微镜也可分为正置显微镜（物镜位于样品上方）和倒置显微镜（物镜位于样品下方）。特别是倒置型用于培养皿中培养的样本，因为需要从下方观察它们。该图显示了最流行的直立透射光显微镜的概览。

光学显微镜的光学放大倍数由物镜和目镜的放大倍数决定。此外，使用光学显微镜观察时，不仅放大倍数，而且分辨率和对比度也是重要因素。

分辨率是指将两个不同的点区分为两个点的最小距离（δ），是衡量可区分细节程度的指标。对于显微镜来说，分辨率由物镜的数值孔径（NA）和光的波长（λ）决定，并用下式表示。

数值孔径 NA 的计算公式为 n × sinθ，其中 n 是物镜与介质之间的折射率，θ 是入射到物镜上的光束相对于光轴的最大角度。

接下来我们来谈谈对比度。

生物样本通常是透明的，如果直接观察样本，可能会因为太透明而无法辨认其结构。在这种情况下，需要通过用染料染色样品或缩小光线来调整观察条件。通过染色和调整光线，可以增加图像的对比度，使物体更容易观察。

近年来，除了染色和光圈调整以外，还建立了利用光散射、衍射和荧光的观察方法，称为相位对比和微分干涉对比。还有一些专门用于这些观察方法的光学显微镜，在光学显微镜中，它们被称为相差显微镜和微分干涉显微镜。当对细胞进行染色时，细胞会死亡，但通过使用相差显微镜或微分干涉差显微镜，可以观察到活细胞。