吉林 姜萬錄

顯微鏡使用的幾個問題例析

吉林 姜萬錄

顯微鏡是精密的放大儀器，是生物學研究中不可或缺的工具，利用它可以觀察肉眼看不見的生物體細微結構。正確使用顯微鏡是中學生必備的一項基本實驗技能，學生在使用顯微鏡時常會被一些問題困擾，往往只知其然，不知其所以然。現(xiàn)將這些問題歸納如下。

1 鏡頭問題

顯微鏡的兩個鏡頭是顯微鏡的主體。目鏡安插在鏡筒的上端靠近觀察者的眼睛，常用目鏡的放大倍數(shù)為5～16倍，目鏡的長度越短放大倍數(shù)越大，越長放大倍數(shù)越?。ㄒ妶D1）。物鏡是決定顯微鏡性能的最重要部件，安裝在物鏡轉換器上，接近被觀察的物體，物鏡根據(jù)使用條件的不同可分為干燥物鏡和油浸物鏡，常用的干燥物鏡有低倍物鏡（10倍以下）、高倍物鏡（40倍）；常用油浸物鏡的放大倍數(shù)為100倍（見圖2）。物鏡的長度越短放大倍數(shù)越小，其工作距離（指當所觀察的標本最清楚時物鏡的前端透鏡到標本的蓋玻片的距離）越大；越長放大倍數(shù)越大，其工作距離越小。10倍物鏡有效工作距離約為6.5 mm，40倍物鏡有效工作距離約為0.48 mm。因此，長目鏡和短物鏡組合，顯微鏡放大倍數(shù)??；短目鏡和長物鏡組合，顯微鏡放大倍數(shù)大。

圖1 生物顯微鏡目鏡

圖2 生物顯微鏡物鏡

【例1】圖3是顯微鏡的一些鏡頭，包括物鏡和目鏡，下列說法不正確的是 （ ）

圖3

A. 1、2、3號是目鏡，4、5、6號是物鏡

B. 1、2、3號是物鏡，4、5、6號是目鏡

C. 1與6號鏡頭的放大倍數(shù)最小

D. 3與4號鏡頭的放大倍數(shù)最大

【解析】目鏡安插在顯微鏡鏡筒上方的插孔中，無螺紋，長度越小放大倍數(shù)越大；物鏡連接在鏡筒下方物鏡轉換器上，有螺紋，長度越大放大倍數(shù)越大；圖中1、2、3是目鏡，放大倍數(shù)依次增大；4、5、6為物鏡，放大倍數(shù)依次減小。

【答案】B

2 調焦問題

為了獲得清晰的物像，必須調節(jié)物鏡與被檢物體之間的距離，這個操作稱為調焦。調焦通常有兩種方式：一種是被檢物體（載物臺）不動，利用物鏡升降調焦；另一種是物鏡不動，利用載物臺升降調焦。顯微鏡通常裝有粗準焦螺旋和細準焦螺旋兩種調焦裝置，利用粗準焦螺旋調焦很快獲得物體的影像，再借助于細準焦螺旋調焦獲得清晰像。低倍鏡下調焦先轉動粗準焦螺旋使鏡筒下降，此時眼睛要側面注視物鏡鏡頭，直到物鏡接近但不接觸標本為止，防止物鏡壓碎標本和損傷鏡頭。然后使鏡筒慢慢上升，直到看清物像，再轉動細準焦螺旋直到物像清晰。由于顯微鏡不同物鏡是共焦面的，因此滿足齊焦時，當用某一倍率的物鏡觀察圖像清晰后，在轉換另一倍率的物鏡時其成像基本清晰。也就是說低倍物鏡下調焦相當于給高倍物鏡做初步的調焦，轉高倍物鏡時只需用細準焦螺旋微調即可。

【例2】顯微鏡是一種精密的放大儀器，下列關于顯微鏡調焦的敘述正確的是 （ ）

A. 轉動粗準焦螺旋使鏡筒上升，轉動細準焦螺旋使鏡筒下降

B. 轉動粗準焦螺旋使鏡筒緩緩下降時，眼睛一定要看著目鏡

C. 低倍鏡調焦時先用粗準焦螺旋，后用細準焦螺旋

D. 高倍鏡調焦時先用粗準焦螺旋，后用細準焦螺旋

【解析】轉動粗準焦螺旋和細準焦螺旋均可使鏡筒上升和下降，只是前者使鏡筒上升和下降幅度大，后者升降幅度小。轉動粗準焦螺旋使鏡筒緩緩下降時，眼睛一定要看著物鏡，防止物鏡壓碎裝片。低倍鏡下調焦用粗準焦螺旋和細準焦螺旋調節(jié)，高倍鏡下調焦只能用細準焦螺旋調節(jié)。

【答案】C

3 對光問題

普通光學顯微鏡是用透射光照明來觀察透明或半透明物體的細微結構。對光使反光鏡反射的光線通過光圈、通光孔、物鏡、鏡筒和目鏡到達眼球，通過觀察可以看清視野中放大的物象。對光是為在觀察時有足夠的光亮度，如有需要可調節(jié)光圈和反光鏡。反光鏡用來反射光線，有兩個面：一面為平面鏡，只能反射光線不能改變光線強弱，一面為凹面鏡，具有反光和匯聚作用，能提高視野的亮度。當外界光線強時，用平面鏡；外界光線弱時，用凹面鏡。視野明暗程度取決于通光的多少，小光圈通過的光線少，視野暗，大光圈通過的光線多，視野亮。因此用小光圈、平面鏡會使視野變暗；大光圈、凹面鏡，會使視野變亮。另外在相同條件下，顯微鏡的放大倍數(shù)越大，因進光減少，視野越暗，放大倍數(shù)越小，視野越亮。

【例3】下列幾項中，與顯微鏡視野亮度強弱的調節(jié)無關的結構是 （ ）

A. 用反光鏡的平面或凹面

B. 用遮光器上的大光圈或小光圈

C. 用高倍物鏡或低倍物鏡

D. 外界的光線是強還是弱

【解析】用來調節(jié)光線的強弱結構是遮光器和反光鏡。反光鏡其兩面是不同的，一面是平面鏡，一面是凹面鏡，光強時使用平面鏡，光弱時使用凹面鏡。遮光器上的光圈，能夠控制進入鏡筒的光量。顯微鏡放大倍數(shù)越小，視野越亮；放大倍數(shù)越大，視野越暗。

【答案】D

4 裝片移動問題

顯微鏡的物鏡和目鏡分別是兩組凸透鏡，根據(jù)凸透鏡的成像原理，在物鏡的一倍焦距和兩倍焦距之間的物體反射的光線穿過物鏡經(jīng)折射后得到一個放大倒立的實像，目鏡再將一倍焦距以內通過物鏡得到的實像進一步放大為正立的虛像，這樣使用顯微鏡所成的像相對實際物體而言是倒立放大的虛像（圖4）。像與物體是上下、左右同時顛倒，即旋轉180°，所以物像移動的方向與載玻片移動方向是相反的。如果物像不在視野的中央，要想把物像移到視野的中央，應把裝片朝著物像相同的方向移動。

圖4 顯微鏡中得到放大物像的光學原理圖

【例4】將一透明紙片書寫“pd”字放在顯微鏡下觀察

（1）視野內看到的將是 （ ）

A. qb B. dp

C. pd D. bq

（2）若觀察到的圖像在視野的右上方，要將其移動到視野的中間，裝片移動方向應該是 （ ）

A. 右上方 B. 右下方

C. 左上方 D. 左下方

【解析】顯微鏡使物像呈放大倒立的虛像，與物體關系是左右上下顛倒。其移動方向與希望移動的方向正相反，若觀察到的圖像在右上方，要將其移動到視野的中間，希望物像向左下方移動，裝片應向右上方移動。

【答案】（1）C （2）A

5 倍數(shù)問題

顯微鏡放大倍數(shù)，是指被檢驗物體經(jīng)物鏡放大再經(jīng)目鏡放大后，人眼所看到的最終圖像的大小對原物體大小的比值，是物鏡和目鏡放大倍數(shù)的乘積。放大倍數(shù)是指視野中物體的長度或寬度的倍數(shù)，而不是面積或體積。放大倍數(shù)越大視野中所觀察到的物像數(shù)目越少；放大倍數(shù)越小，視野中所觀察到的物像數(shù)目越多。計算視野中細胞數(shù)目的變化時，若視野中細胞單行排列，則計算時只考慮長度或寬度，可根據(jù)看到的細胞數(shù)量與放大倍數(shù)成反比的規(guī)律進行計算；若視野中充滿細胞，計算時應考慮面積的變化，可根據(jù)看到的細胞數(shù)目與放大倍數(shù)的平方成反比的規(guī)律進行計算。

【例5】生物學實驗中常用普通光學顯微鏡，試回答：

圖5

（1）如果轉換器上安置的兩個物鏡標有40×和10×，目鏡標10×，那么根據(jù)圖5中物鏡的安放狀態(tài)，所觀察到物像的_____（填“長度”“面積”或“體積”）是物體的_____倍。

（2）當顯微鏡的目鏡為10×、物鏡為10×時，在視野直徑范圍內看到一行相連的8個細胞，若目鏡不變、物鏡換成40×時，則在視野中可看到細胞________個。如果在整個視野面范圍內看到64個細胞，目鏡不變，物鏡換成40×時，則在整個視野面范圍內看到細胞數(shù)是_______個。

【解析】（1）放大倍數(shù)是指放大的長度或寬度，不是面積或體積。顯微鏡放大倍數(shù)是物鏡和目鏡放大倍數(shù)的乘積。物鏡的長短與放大倍數(shù)成正比，由題圖可知，物鏡中正對通光孔的物鏡較短，因此放大倍數(shù)較小，為10×，可知圖示狀態(tài)下放大倍數(shù)是10×10=100。（2）當顯微鏡的目鏡為10×、物鏡為10×時，物像放大100倍，若目鏡不變、物鏡換成40×時，物像放大400倍，為原來的4倍；當顯微鏡的目鏡為10×、物鏡為10×時，在視野直徑范圍內看到一行相連的8個細胞，若目鏡不變、物鏡換成40×時，則在視野中可看到細胞數(shù)是8÷4=2。當顯微鏡的目鏡為10×、物鏡為10×時，如果在整個視野面范圍內看到64個細胞，目鏡不變，物鏡換成40×時，面積放大倍數(shù)為放大倍數(shù)的平方，是原倍數(shù)的16倍，則在視野中可看到細胞數(shù)是64÷16=4。

【答案】（1）長度或寬度 100 （2）2 4

6 污物問題

顯微鏡視野中的污物會影響對物象的觀察。視野中污物出現(xiàn)的位置可能是物鏡、目鏡和玻片標本。判斷的依據(jù)是排除法：①轉動目鏡，污點不動，說明污點不在目鏡上；轉動目鏡，污點跟著移動，說明污點在目鏡上。②移動玻片，污點不動，說明不在玻片上；移動玻片，污點跟著移動，說明污點在玻片上。③轉換物鏡，污點仍然在視野中，說明污點不在物鏡上；轉換物鏡污點不在視野中，說明污點在物鏡上。④如果驗證了污點不在其他兩個上，則一定在第三個上。如果污物在鏡頭上則用專用的擦鏡紙沿著一個方向擦拭，如果在裝片上用潔凈的紗布擦拭。

【例6】某同學在觀察變形蟲臨時裝片時，發(fā)現(xiàn)視野中有一較大的變形蟲，但在圖像上有一小片污物影響了觀察。

（1）請你在不調換目鏡和物鏡的情況下，判斷污物在何處?寫出操作步驟。

（2）如何確認污物在裝片內部。在既不允許重新制作裝片又不揭開蓋玻片的情況下，如何清除污物使污物和變形蟲分開？

【解析】（1）污物可能存在位置：目鏡、物鏡或裝片，判斷時一般通過移動裝片或轉動目鏡來觀察污物是否移動來找到污物所在位置。（2）污物在裝片內部，在既不允許重新制作裝片又不揭開蓋玻片的情況下，可采用引流法，用吸水紙在蓋玻片一側吸引，使裝片內的液體發(fā)生流動，就有可能使變形蟲和污物分開。

【答案】（1）先輕輕移動裝片，觀察污物是否隨著移動，如果污物移動，說明污物在裝片表面或內部；如果移動裝片污物不動，可先輕輕轉動目鏡，看污物是否轉動，如果污物隨著目鏡的轉動而轉動，說明污物在目鏡上，否則污物應在物鏡上。（2）在蓋玻片一側滴一滴清水，另一側用吸水紙吸引，使污物和變形蟲分開。

7 保養(yǎng)問題

顯微鏡是用來觀察微小物體的精密放大儀器，平時保存在專用的鏡箱中。取鏡時正確方法應是右手握住鏡臂，左手托住鏡座。必須輕拿輕放，切不可單手斜提，以防顯微鏡墜落，放鏡時先讓鏡座的前端先接觸桌面，然后輕輕放下整個鏡座，避免鏡身震動過大，透鏡和調焦裝置損壞。觀察時，鏡柱與鏡臂的傾斜角度不得超過45°，用完要立即還原。避免時間久了，鏡柱與鏡臂的連接處松動。如觀察帶有液體的臨時標本時，鏡柱與鏡臂不能傾斜，避免液體污染鏡頭和顯微鏡。使用粗（或細）準焦螺旋時，要雙手同時同方向轉動調節(jié)，避免單手調節(jié)，準焦螺旋受力不均而被損壞。鏡筒下降時，眼睛必須注視物鏡鏡頭，使鏡筒慢慢下降，直到物鏡接近但不接觸標本為止，防止物鏡壓碎標本和損傷鏡頭。更換物鏡時，不能用手扳著物鏡轉動，要轉動轉換器圓盤。直接用手扳著物鏡轉動，會使物鏡偏離正確方向，還會損傷轉換器。實驗完畢，將玻片從載物臺上取下時，必須先升高鏡筒，以免玻片碰擊物鏡。如需擦拭鏡頭應用擦鏡紙擦凈；轉動轉換器，把兩個物鏡偏到兩旁，并將鏡筒下降到最低處后，把顯微鏡放入鏡箱，送回原處。

【例7】下列顯微鏡操作的方法中，正確的一組是 （ ）

①對光時，陽光照在反光鏡上，視野越亮越好 ②在進行低倍物鏡與高倍物鏡的轉換時，扳動物鏡轉動較省力③使用完畢之后，要用干布拭去載物臺上的水和臟物④裝箱之前，應下降鏡筒，使物鏡插入通光孔中 ⑤取、放顯微鏡時，要左手托鏡座，右手握鏡臂，并且要輕拿輕放

A. ①②③ B. ①②④

C. ③⑤ D. ②③④

【解析】對光時，不能讓陽光直射在反光鏡上，否則光線過強，對眼睛有不良影響。換用低倍或高倍物鏡時，必須用手去轉動轉換器，不能用手扳動物鏡進行轉換。裝箱前，應將物鏡轉到正前方，呈“八”字形，然后下降鏡筒，故①②④均不正確。

【答案】C

顯微鏡作為生物學研究常用的觀察工具，準確理解顯微鏡使用過程中遇到的問題，有助于提升學生實驗技能，對于培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和養(yǎng)成良好的實驗習慣起著重要作用。

吉林省梨樹縣第一高級中學）