看到第三维-立体显微镜.doc

看到第三维-立体显微镜显微镜, 立体立体显微镜stereomicroscope by protoplast 08.11.15下载 (28.06 KB)2008-11-16 08:08图1 最初的草图 在“蔡司显微镜150年”中我们看到了这样一段史实：“1896年是不同寻常的一年。那一年，阿贝结识了Horatio S. Greenough，一位美国生物学家。当他们谈到了各自的本行后，很快提出了一个看来是乌托邦似的想法：制造一台立体成像显微镜。尽管是个乌托邦似的想法，但这个想法得到了幸运女神的眷顾。这位来自美国的学者为阿贝画了一张极具吸引力的草图(图1)。在新年前后，Greenough的发明成为蔡司的一个产品（图2）。这就是立体显微镜。”（译者注：也就是我们所说的体视镜或解剖镜）下载 (21.34 KB)2008-11-15 20:21图2 Greenough的立体显微镜从这段史实中可以看到立体显微镜的发明是与实际紧密联系的，是为了生物学家的需要；后来也证明是符合广大人民的需要的。这种需要体现在以下几点，这也是立体显微镜不同于普通显微镜的地方：第一是三维立体感。普通显微镜所能做的只是获取平面图像。但Greenough在显微镜下解剖时，摆弄的可是一个立体的生物标本，因此我们需要看到一个三维立体的样品，而不仅仅是一个平面图像。第二是更大的工作距离。对标本进行操作，对于普通显微镜而言那是很难实现的。因为在普通显微镜的设计中，样品和物镜之间的距离是如此小，以至于一不小心物镜就会撞上玻片，更别说在它们之间插入什么解剖针之类的工具了。所以作为解剖用的立体显微镜需要一个更大的工作距离（working distance）。第三点是正置的图像。既然要对样品进行操作，那我们在目镜中看到的图像最好是一个正置的样品。而普通显微镜下我们看到的都是相反的图像。你要观察右边，你必须往左边移动。这样解剖实在是太考验人了！以上三点就是立体显微镜的基本要求，那我们看看立体显微镜在设计上是如何实现这几点的。首先是立体感。为什么我们闭上一只眼睛我们就很难抓准眼前的一根线。这是因为每只眼睛从不同角度看到了物体的二维图像，然后经过大脑加工形成了立体空间概念。看过立体电影的人会有印象，你的身后会有多台投影仪将图像投影到屏幕上，这相当于我们两只眼睛看到了不同的角度；而戴上立体眼镜（图3），又模拟了大脑处理的过程。同样道理，立体显微镜为了达到立体效果它的两个目镜下看到的图像其实是有区别的。但需要提醒的是，现在的普通显微镜也是有两个目镜，但那主要是为了观察方便，其实普通显微镜两个目镜里的图像是一样的。为了让大家放松一下，不如大家看一下前几年流行的三维图，（大家看到了什么？），如果闭上一直眼睛，还能看到吗（图4）。下载 (28.38 KB)2008-11-15 20:21图 3 立体镜下载 (183.09 KB)2008-11-15 20:21图4 看到啥啦？关于为什么可以有这么大的工作距离，我们看一下普通显微镜的设计就容易明白了（图5,该图摘自赵凯华的新概念物理光学，我可是他的粉丝）。在此，工作距离是物体P与物镜Lo之间的距离。从图中我们可以看到，显微镜设计通常是把样品P紧靠物镜的焦点F0外侧。因此要使得工作距离拉大，就必须用更大的焦距的物镜。但赵老师还给了我们一个公式：物镜的放大倍率 下载 (14.95 KB)2008-11-15 20:21； 下载 (19.67 KB)2008-11-15 20:24图5公式告诉我们物镜焦距f0大了，放大倍数V0就高不了。事实就是如此。普通显微镜中放大主要靠物镜（物镜焦距很短，放大倍数高达100倍）；但立体显微镜中由于物镜的焦距通常很大（这样就可以把物镜远离样品），因此物镜的放大倍数就很小，比如下面这台Nikon的镜子这台，最大才8倍；其放大主要是靠目镜。总之，一个基本印象是物镜焦距越大，工作距离越大，倍数则越小（如图6）。下载 (23.74 KB)2008-11-15 20:24图6 显微镜物镜倍数与工作距离而为了获得正置的图像，在体视的光路中会加入正置棱镜（erecting prism,在望远镜中的观鸟镜上也有该棱镜），目就是为了旋转图像（图7）。下载 (28.53 KB)