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常見光學小常識問題
Q1 : 何謂顯微鏡的解像力( resolving power )?
1.可被視為兩獨立個體之分離兩點間的最小距離。
2. 解像力取決於所使用的光之波長，波長愈短，其解像力愈高。為了提高解析力以縮短光 源之波長為最有效之方法。
3.可見光的波長範圍由400nm到700nm。
顯微鏡其解像力之公式α＝0.61λ／NA， α為解像力，λ為波長，nd為光折射率，數值孔徑(Numerical Aperture)N.A。 NA值以油鏡最佳約1.4，故光學顯微鏡解像力之極限以自然光時為0.25μ，(2500A°)以單色4,000A°之光源時為0.17μ。以光學顯微鏡無法區分小於0.2μ大小之結構。
Q2 : 顯微鏡的種類與原理?
解 像 力
原 理
裸眼
100μm
人類的眼睛可以看清物體的範圍，有一定的距離，其範圍兩端分別稱為眼的遠點和近點。 眼睛的近點隨著年齡而異，通常正常人的明視距離約為25公分，如物體移到近點內，則顯得模糊不清楚。
光學顯微鏡
Optical Microscope0.2μm
(1).解像力有先天的限制，因此無法看到小於小細菌細胞之直徑以下的細部構造。
(2).由於大部分的細胞在顯微鏡下呈透明的，故需染色。
(3).增加光學顯微鏡影像的明暗對比的方法很多，例如利用染色法處理樣本，或在顯微鏡上附加特殊裝置例如位相差顯微鏡、暗視野顯微鏡、干涉顯微鏡、偏光顯微鏡、X光顯微鏡、螢光顯微鏡、紫外光顯微鏡 等。
光學顯微鏡的種類很多，除一般的外，主要有：
(1).雙目解剖顯微鏡 (Binocular dissecting microscope)：
解剖顯微鏡又稱立體顯微鏡 ( Stereomicroscope )
(2).暗視野顯微鏡(Dark Field Microscope):
一種具有暗視野聚光鏡，從而使照明的光束不從中央部分射入，而從四周射向標本的顯微鏡。暗視野顯微鏡由於不將透明光射入直接觀察系統，無物體時，視野暗黑，不可能觀察到任何物體，當有物體時，以物體衍射回的光與散射光等在暗的背景中明亮可見。在暗視野觀察物體，照明光大部分被折回，由於物體(標本)所在的位置結構，厚度不同，光的散射性，折光等都有很大的變化。
(3).相位差顯微鏡 (Phase Contrast Microscope):
1.相位差顯微鏡的結構：
相位差顯微鏡，是應用相位差法的顯微鏡。因此，比通常的顯微鏡要增加下列附件：
(a).裝有相位板(相位環形板)的物鏡，相位差物鏡。
(b).附有相位環(環形縫板)的聚光鏡，相位差聚光鏡。
(c).單色濾光鏡-(綠)。
2.功能說明如下：
(a).相位板使直接光的相位移動90°，並且吸收減弱光的強度，在物鏡後焦平面的適當位置裝置相位板，相位板必須確保亮度，為使衍射光的影響少一些，相位板做成環形狀。
(b).相位環(環狀光圈)是根據每種物鏡的倍率，而有大小不同，可用轉盤器更換。
(c).單色濾光鏡係用中心波長546nm(毫微米)的綠色濾光鏡。通常是用單色濾光鏡入觀察。相位板用特定的波長，移動90°看直接光的相位。當需要特定波長時，必須選擇適當的濾光鏡，濾光鏡插入後對比度就提高。此外，相位環形縫的中心，必須調整到正確方位後方能操作，對中望遠鏡就是起這個作用部件。
3.使用時注意事項：
使用時，最重要的注意事項為下列三點：
(a).執行正確的操作方法。
正確操作的最重要事項必須正確地調整好相位環的中心。
(b).根據標本的要求，選擇合適的相位差物鏡。
(c).用其他觀察方法作比較，對標本作出正確的判斷。
(4)偏光顯微鏡 (Polarization Microscope)
為光源與標本間及物鏡與目鏡間各裝有1片偏光板的顯微鏡.當偏振光通過標本材料時分為折射率不同的光,這些光線在受到另一枚偏光板干涉時,會出現各種不同顏色的干涉色;偏光顯微鏡主要是用來鑑別岩石中所含的各種不同礦物,所以也稱為礦物顯微鏡。
(5).螢光顯微鏡 (Fluorescence Microscope)：
以紫外線為光源，使被照射的物體發出螢光的顯微鏡。在螢光顯微鏡上，必須在標本的照明光中，選擇出特定波長的激發光，以產生螢光，然後必須在激發光和螢光混合的光線中，單把螢光分離出來以供觀察。因此，在選擇特定波長中，濾光鏡系統，成為極其重要的角色。
螢光顯微鏡原理：
(a).光源：光源幅射出各種波長的光(以紫外至紅外)。
(b).激力濾光源：透過能使標本產生螢光的特定波長的光，同時阻擋對激發螢光無用的光。
(c).螢光標本：一般用螢光色素染色。
(d).阻擋濾光鏡：阻擋掉沒有被標本吸收的激發光有選擇地透射螢光，在螢光中也有部分波長被選擇透過
Q3 : 何謂物鏡工作距離 (Working Distance)?
當成像清晰時,物鏡的最前端與被測物的最頂端的距離稱為物鏡工作距離，若成像距離太短而無法成像或使用高倍觀察時,物鏡非常接近被測物而造成壓迫時，則可改用長工作距離物鏡來改善。
Q4 : 何謂景深 (Depth of field)?
在成像清晰的情況下,能夠看見被測物的深度,景深越長則立體感越好。
Q5 : 何謂色差 (Chromatic aberration)?
因折射率不同,故造成不同波長之色光聚焦的程度不一,通常為藍光先聚焦,最後紅光才聚焦,此種現象稱之為色差。
Q6 : 顯微鏡物鏡的種類有哪幾種?
有四種說明如下:
1. 消色差物鏡 (Achromate Objective )：利用2種折射率不同之凸透鏡及凹透鏡膠合後, 消除 紅、藍色的色像差
2 平場消色差物鏡((Plan Achromate Objective)：指消除球面像差和場曲的幾何像差及紅、藍色的色像差
3. 複消色差物鏡(Plan Apochromatic Objective)：消除球面像差和場曲的幾何像差及紅、藍、靛色的色像差
Q7 : 測微尺(Micrometer)的種類與計算方式?
分為目鏡測微尺及載物台測微尺:
1. 目鏡測微尺上刻線全長10mm共分100小格，1小格為10/100=0.1mm
計算公式:被測物實際尺寸 = (測量格數X0.1mm) / 物鏡倍率
2. 載物台測微尺上刻線全長1mm 共分100小格,1小格為1/100=0.01mm
色像差
Q8 : 何謂目鏡視野數(Field of view)?
透過目鏡觀察時能夠看見的最大範圍,單位為mm,通常目鏡的視野數都會印製在外殼上, 例:WF10X/18,就是目鏡倍率10倍,視野範圍18mm
Q9 : 物鏡上所標示的數字意義為何?
1. 物鏡在外殼上會標示種類,如消色差(Achromate)、半複消色差( Semi Apochromatic) 複消色差(Apochromatic)等,若有印上PLAN(PL)字樣,代表是視場平坦型物鏡,若為PLL則為長工作距離平場物鏡
2. 物鏡倍率則以nX表示,倍率後面的數值代表物鏡的數值孔徑(Numerical Aperture),簡稱N.A值
3. 物鏡上的160指的是有限(Finite)光學系統所需要的成像距離(mm),也稱之為機械筒長,(Mechanical Leght)
4. 物鏡上的0.17指的是蓋玻片厚度(mm),一般高倍物鏡皆會標誌
5. 物鏡上若標示∞符號,則表示為無窮遠(lnfinite)光學系統所用之物鏡
6. 其他特殊用途物鏡皆有其特殊標示,使用者使用時需特別注意
Q10 : 顯微鏡常用的長度計算單位為何?
1毫米(mm)=10的負3次方m= 0.001m = 1mm
1微米(μm)=10的負6次方m = 0.000001m = 0.001mm
1奈米(nm)=10的負9次方m =0.000000001m = 0.000001mm
奈米 (nanometer)是一個長度的單位
1奈米 = 十億分之1米(10-9 meter)，約為分子或DNA的大小，或是頭髮寬度的十萬分之一
顯微鏡常見問題處理方式
| 發 現 問 題 | 解 決 方 法 |
|---|---|
| 1. 視野明亮不均 | a. 可能燈泡位置偏移 b. 聚光鏡歪斜 c. 鼻輪(物鏡轉換器)未轉至定位 d. 觀察頭部鬆動 |
| 2. 視野中可看灰塵 | a. 聚光鏡下滑以致於集光鏡上灰塵成像至目鏡視野上中 b. 目鏡不潔 c. 在4X物鏡觀察時，玻片上附著之灰塵 |
| 3. 視野中有纖維狀之物體 | a. 可能為目鏡發霉 b. 可能為頭部發霉 c. 可能為物鏡發霉 |
| 4. 物體成像之邊緣有較明亮之光線 | a. 目鏡鏡片破裂 b. 聚光鏡歪斜 c. 物鏡鏡片破裂 |
| 5. 物體成像扭曲或部分不均勻 | a. 玻片上有油滴或水滴 b. 玻片上有指紋 c. 目鏡污損 |
| 6. 影像無法重疊 | a. 觀察頭部稜鏡偏移 b. 雙眼距離未調至正確位置 c. 左右兩眼不同焦（清晰） |
| 7. 燈光亮度不足 | a.電壓不正確 b.燈泡瓦特數不對 c.調光器未調整 |
| 8. 燈不亮 | a.插座未確實插上 b.開關未開 c.保險絲、燈泡絲燒毀 d.電路機板毀損 |
| 發 現 問 題 | 解 決 方 法 |
|---|---|
| 1. 載物台下滑 | a.調節輪緊環太鬆 b.迫緊簧片失效(簧片疲乏) |
| 2. 載物台無法動作 | a.AE-LOCK作用中 b.載物台已至頂端 c.齒輪中掉入異物(如載玻片碎片) |
| 3. 玻片夾無法夾緊玻片 | a.玻片夾彈簧斷裂 b.玻片夾間隙過大 c.玻片底部有水,造成玻片附著於彩物台上 |
| 4. X/Y平台移動同時動作 | a.操作不當 b.潤滑油脂變質(需更換) |
| 5. 調光器沒有作用 | a.使用過久,零件損耗 b.機板損壞 |
| 6. 細調節輪無法作用 | a.滑軌潤滑油脂變質 b.滑軌間有異物(如玻片碎片)卡住 c.齒輪牙斷掉 |
| 7. 標本移動時焦距會改變 | a.載物平台傾斜(需校正) b.玻片上有異物 c.標本本身厚薄不均 |
| 8. 倍率切換時高倍物鏡撞擊玻片 | a.物鏡廠牌不符 b.物鏡型號(長焦或短焦)不符 c.玻片正反面放置錯誤 |
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