显微镜使用的几个问题例析

吉林 姜万录

显微镜使用的几个问题例析

吉林 姜万录

显微镜是精密的放大仪器，是生物学研究中不可或缺的工具，利用它可以观察肉眼看不见的生物体细微结构。正确使用显微镜是中学生必备的一项基本实验技能，学生在使用显微镜时常会被一些问题困扰，往往只知其然，不知其所以然。现将这些问题归纳如下。

1 镜头问题

显微镜的两个镜头是显微镜的主体。目镜安插在镜筒的上端靠近观察者的眼睛，常用目镜的放大倍数为5～16倍，目镜的长度越短放大倍数越大，越长放大倍数越小（见图1）。物镜是决定显微镜性能的最重要部件，安装在物镜转换器上，接近被观察的物体，物镜根据使用条件的不同可分为干燥物镜和油浸物镜，常用的干燥物镜有低倍物镜（10倍以下）、高倍物镜（40倍）；常用油浸物镜的放大倍数为100倍（见图2）。物镜的长度越短放大倍数越小，其工作距离（指当所观察的标本最清楚时物镜的前端透镜到标本的盖玻片的距离）越大；越长放大倍数越大，其工作距离越小。10倍物镜有效工作距离约为6.5 mm，40倍物镜有效工作距离约为0.48 mm。因此，长目镜和短物镜组合，显微镜放大倍数小；短目镜和长物镜组合，显微镜放大倍数大。

图1 生物显微镜目镜

图2 生物显微镜物镜

【例1】图3是显微镜的一些镜头，包括物镜和目镜，下列说法不正确的是 （ ）

图3

A. 1、2、3号是目镜，4、5、6号是物镜

B. 1、2、3号是物镜，4、5、6号是目镜

C. 1与6号镜头的放大倍数最小

D. 3与4号镜头的放大倍数最大

【解析】目镜安插在显微镜镜筒上方的插孔中，无螺纹，长度越小放大倍数越大；物镜连接在镜筒下方物镜转换器上，有螺纹，长度越大放大倍数越大；图中1、2、3是目镜，放大倍数依次增大；4、5、6为物镜，放大倍数依次减小。

【答案】B

2 调焦问题

为了获得清晰的物像，必须调节物镜与被检物体之间的距离，这个操作称为调焦。调焦通常有两种方式：一种是被检物体（载物台）不动，利用物镜升降调焦；另一种是物镜不动，利用载物台升降调焦。显微镜通常装有粗准焦螺旋和细准焦螺旋两种调焦装置，利用粗准焦螺旋调焦很快获得物体的影像，再借助于细准焦螺旋调焦获得清晰像。低倍镜下调焦先转动粗准焦螺旋使镜筒下降，此时眼睛要侧面注视物镜镜头，直到物镜接近但不接触标本为止，防止物镜压碎标本和损伤镜头。然后使镜筒慢慢上升，直到看清物像，再转动细准焦螺旋直到物像清晰。由于显微镜不同物镜是共焦面的，因此满足齐焦时，当用某一倍率的物镜观察图像清晰后，在转换另一倍率的物镜时其成像基本清晰。也就是说低倍物镜下调焦相当于给高倍物镜做初步的调焦，转高倍物镜时只需用细准焦螺旋微调即可。

【例2】显微镜是一种精密的放大仪器，下列关于显微镜调焦的叙述正确的是 （ ）

A. 转动粗准焦螺旋使镜筒上升，转动细准焦螺旋使镜筒下降

B. 转动粗准焦螺旋使镜筒缓缓下降时，眼睛一定要看着目镜

C. 低倍镜调焦时先用粗准焦螺旋，后用细准焦螺旋

D. 高倍镜调焦时先用粗准焦螺旋，后用细准焦螺旋

【解析】转动粗准焦螺旋和细准焦螺旋均可使镜筒上升和下降，只是前者使镜筒上升和下降幅度大，后者升降幅度小。转动粗准焦螺旋使镜筒缓缓下降时，眼睛一定要看着物镜，防止物镜压碎装片。低倍镜下调焦用粗准焦螺旋和细准焦螺旋调节，高倍镜下调焦只能用细准焦螺旋调节。

【答案】C

3 对光问题

普通光学显微镜是用透射光照明来观察透明或半透明物体的细微结构。对光使反光镜反射的光线通过光圈、通光孔、物镜、镜筒和目镜到达眼球，通过观察可以看清视野中放大的物象。对光是为在观察时有足够的光亮度，如有需要可调节光圈和反光镜。反光镜用来反射光线，有两个面：一面为平面镜，只能反射光线不能改变光线强弱，一面为凹面镜，具有反光和汇聚作用，能提高视野的亮度。当外界光线强时，用平面镜；外界光线弱时，用凹面镜。视野明暗程度取决于通光的多少，小光圈通过的光线少，视野暗，大光圈通过的光线多，视野亮。因此用小光圈、平面镜会使视野变暗；大光圈、凹面镜，会使视野变亮。另外在相同条件下，显微镜的放大倍数越大，因进光减少，视野越暗，放大倍数越小，视野越亮。

【例3】下列几项中，与显微镜视野亮度强弱的调节无关的结构是 （ ）

A. 用反光镜的平面或凹面

B. 用遮光器上的大光圈或小光圈

C. 用高倍物镜或低倍物镜

D. 外界的光线是强还是弱

【解析】用来调节光线的强弱结构是遮光器和反光镜。反光镜其两面是不同的，一面是平面镜，一面是凹面镜，光强时使用平面镜，光弱时使用凹面镜。遮光器上的光圈，能够控制进入镜筒的光量。显微镜放大倍数越小，视野越亮；放大倍数越大，视野越暗。

【答案】D

4 装片移动问题

显微镜的物镜和目镜分别是两组凸透镜，根据凸透镜的成像原理，在物镜的一倍焦距和两倍焦距之间的物体反射的光线穿过物镜经折射后得到一个放大倒立的实像，目镜再将一倍焦距以内通过物镜得到的实像进一步放大为正立的虚像，这样使用显微镜所成的像相对实际物体而言是倒立放大的虚像（图4）。像与物体是上下、左右同时颠倒，即旋转180°，所以物像移动的方向与载玻片移动方向是相反的。如果物像不在视野的中央，要想把物像移到视野的中央，应把装片朝着物像相同的方向移动。

图4 显微镜中得到放大物像的光学原理图

【例4】将一透明纸片书写“pd”字放在显微镜下观察

（1）视野内看到的将是 （ ）

A. qb B. dp

C. pd D. bq

（2）若观察到的图像在视野的右上方，要将其移动到视野的中间，装片移动方向应该是 （ ）

A. 右上方 B. 右下方

C. 左上方 D. 左下方

【解析】显微镜使物像呈放大倒立的虚像，与物体关系是左右上下颠倒。其移动方向与希望移动的方向正相反，若观察到的图像在右上方，要将其移动到视野的中间，希望物像向左下方移动，装片应向右上方移动。

【答案】（1）C （2）A

5 倍数问题

显微镜放大倍数，是指被检验物体经物镜放大再经目镜放大后，人眼所看到的最终图像的大小对原物体大小的比值，是物镜和目镜放大倍数的乘积。放大倍数是指视野中物体的长度或宽度的倍数，而不是面积或体积。放大倍数越大视野中所观察到的物像数目越少；放大倍数越小，视野中所观察到的物像数目越多。计算视野中细胞数目的变化时，若视野中细胞单行排列，则计算时只考虑长度或宽度，可根据看到的细胞数量与放大倍数成反比的规律进行计算；若视野中充满细胞，计算时应考虑面积的变化，可根据看到的细胞数目与放大倍数的平方成反比的规律进行计算。

【例5】生物学实验中常用普通光学显微镜，试回答：

图5

（1）如果转换器上安置的两个物镜标有40×和10×，目镜标10×，那么根据图5中物镜的安放状态，所观察到物像的_____（填“长度”“面积”或“体积”）是物体的_____倍。

（2）当显微镜的目镜为10×、物镜为10×时，在视野直径范围内看到一行相连的8个细胞，若目镜不变、物镜换成40×时，则在视野中可看到细胞________个。如果在整个视野面范围内看到64个细胞，目镜不变，物镜换成40×时，则在整个视野面范围内看到细胞数是_______个。

【解析】（1）放大倍数是指放大的长度或宽度，不是面积或体积。显微镜放大倍数是物镜和目镜放大倍数的乘积。物镜的长短与放大倍数成正比，由题图可知，物镜中正对通光孔的物镜较短，因此放大倍数较小，为10×，可知图示状态下放大倍数是10×10=100。（2）当显微镜的目镜为10×、物镜为10×时，物像放大100倍，若目镜不变、物镜换成40×时，物像放大400倍，为原来的4倍；当显微镜的目镜为10×、物镜为10×时，在视野直径范围内看到一行相连的8个细胞，若目镜不变、物镜换成40×时，则在视野中可看到细胞数是8÷4=2。当显微镜的目镜为10×、物镜为10×时，如果在整个视野面范围内看到64个细胞，目镜不变，物镜换成40×时，面积放大倍数为放大倍数的平方，是原倍数的16倍，则在视野中可看到细胞数是64÷16=4。

【答案】（1）长度或宽度 100 （2）2 4

6 污物问题

显微镜视野中的污物会影响对物象的观察。视野中污物出现的位置可能是物镜、目镜和玻片标本。判断的依据是排除法：①转动目镜，污点不动，说明污点不在目镜上；转动目镜，污点跟着移动，说明污点在目镜上。②移动玻片，污点不动，说明不在玻片上；移动玻片，污点跟着移动，说明污点在玻片上。③转换物镜，污点仍然在视野中，说明污点不在物镜上；转换物镜污点不在视野中，说明污点在物镜上。④如果验证了污点不在其他两个上，则一定在第三个上。如果污物在镜头上则用专用的擦镜纸沿着一个方向擦拭，如果在装片上用洁净的纱布擦拭。

【例6】某同学在观察变形虫临时装片时，发现视野中有一较大的变形虫，但在图像上有一小片污物影响了观察。

（1）请你在不调换目镜和物镜的情况下，判断污物在何处?写出操作步骤。

（2）如何确认污物在装片内部。在既不允许重新制作装片又不揭开盖玻片的情况下，如何清除污物使污物和变形虫分开？

【解析】（1）污物可能存在位置：目镜、物镜或装片，判断时一般通过移动装片或转动目镜来观察污物是否移动来找到污物所在位置。（2）污物在装片内部，在既不允许重新制作装片又不揭开盖玻片的情况下，可采用引流法，用吸水纸在盖玻片一侧吸引，使装片内的液体发生流动，就有可能使变形虫和污物分开。

【答案】（1）先轻轻移动装片，观察污物是否随着移动，如果污物移动，说明污物在装片表面或内部；如果移动装片污物不动，可先轻轻转动目镜，看污物是否转动，如果污物随着目镜的转动而转动，说明污物在目镜上，否则污物应在物镜上。（2）在盖玻片一侧滴一滴清水，另一侧用吸水纸吸引，使污物和变形虫分开。

7 保养问题

显微镜是用来观察微小物体的精密放大仪器，平时保存在专用的镜箱中。取镜时正确方法应是右手握住镜臂，左手托住镜座。必须轻拿轻放，切不可单手斜提，以防显微镜坠落，放镜时先让镜座的前端先接触桌面，然后轻轻放下整个镜座，避免镜身震动过大，透镜和调焦装置损坏。观察时，镜柱与镜臂的倾斜角度不得超过45°，用完要立即还原。避免时间久了，镜柱与镜臂的连接处松动。如观察带有液体的临时标本时，镜柱与镜臂不能倾斜，避免液体污染镜头和显微镜。使用粗（或细）准焦螺旋时，要双手同时同方向转动调节，避免单手调节，准焦螺旋受力不均而被损坏。镜筒下降时，眼睛必须注视物镜镜头，使镜筒慢慢下降，直到物镜接近但不接触标本为止，防止物镜压碎标本和损伤镜头。更换物镜时，不能用手扳着物镜转动，要转动转换器圆盘。直接用手扳着物镜转动，会使物镜偏离正确方向，还会损伤转换器。实验完毕，将玻片从载物台上取下时，必须先升高镜筒，以免玻片碰击物镜。如需擦拭镜头应用擦镜纸擦净；转动转换器，把两个物镜偏到两旁，并将镜筒下降到最低处后，把显微镜放入镜箱，送回原处。

【例7】下列显微镜操作的方法中，正确的一组是 （ ）

①对光时，阳光照在反光镜上，视野越亮越好 ②在进行低倍物镜与高倍物镜的转换时，扳动物镜转动较省力③使用完毕之后，要用干布拭去载物台上的水和脏物④装箱之前，应下降镜筒，使物镜插入通光孔中 ⑤取、放显微镜时，要左手托镜座，右手握镜臂，并且要轻拿轻放

A. ①②③ B. ①②④

C. ③⑤ D. ②③④

【解析】对光时，不能让阳光直射在反光镜上，否则光线过强，对眼睛有不良影响。换用低倍或高倍物镜时，必须用手去转动转换器，不能用手扳动物镜进行转换。装箱前，应将物镜转到正前方，呈“八”字形，然后下降镜筒，故①②④均不正确。

【答案】C

显微镜作为生物学研究常用的观察工具，准确理解显微镜使用过程中遇到的问题，有助于提升学生实验技能，对于培养学生的科学态度和养成良好的实验习惯起着重要作用。

吉林省梨树县第一高级中学）