生命科学学院《细胞生物学实验》授课题目实验一普通光学显微镜的调试与观察授课序次NO.1总学时数4学时授课时长1学时备注教学过程及授课内容【网络平台导学内容】1.学习资源（1）课件资料：《细胞生物学实验课堂要求）《第一节普通光学显微镜的调试与观察》（2）慕课资源：中国大学MOOC，南京师范大学，《细胞生物学实验》；（3）视频资源：《显微镜的使用》实验视频；2.导学作业(1)你知道显微镜都有哪些结构么？根据经验来回答哦。(2)你知道光路合轴里“光路”作何解释么？合的“轴”指的是什么？3.讨论区根据学生在导论作业的互动情况，排查学生比较核心的知识盲区，生成讨论区问题，引导学生进一步解析思考，产生线下学习的内在动力。【课程导入】显微镜是生命科学研究的基本工具，细胞生物学实验经常需要使用光学显微镜（以下简称显微镜）观察细胞组织的显微结构。最早的显微镜是16世纪末期在荷兰制造出来的。发明者是亚斯·詹森，荷兰眼镜商，或者另一位荷兰科学家汉斯·利珀希，他们用两片透镜制作了简易的显微镜，但并没有用这些仪器做过任何重要的观察。后来有两个人开始在科学上使用显微镜。第一个是意大利科学家伽利略。他通过显微镜观察到一种昆虫后，第一次对它的复眼进行了描述。第二个是荷兰亚麻织品商人列文虎克（1632年-1723年），他自己学会了磨制透镜。他第一次描述了许多肉眼所看不见的微小植物和动物。1931年，恩斯特·鲁斯卡通过研制电子显微镜，使生物学发生了一场革命。这使得科学家能观察到像百万分之一毫米那样小的物体。1986年他被授予诺贝尔奖。5
生命科学学院《细胞生物学实验》 5 授课题目 实验一 普通光学显微镜的调试与观察 授课序次 NO.1 总学时数 4 学时 授课时长 1 学时 教学过程及授课内容 备注 【网络平台导学内容】 1.学习资源 （1）课件资料：《细胞生物学实验课堂要求》 《第一节 普通光学显微镜的调试与观察》； （2）慕课资源：中国大学 MOOC，南京师范大学，《细胞生物学实验》； （3）视频资源：《显微镜的使用》实验视频； 2. 导学作业 (1)你知道显微镜都有哪些结构么？根据经验来回答哦。 (2)你知道光路合轴里“光路”作何解释么？合的“轴”指的是什么？ 3. 讨论区 根据学生在导论作业的互动情况，排查学生比较核心的知识盲区，生成讨 论区问题，引导学生进一步解析思考，产生线下学习的内在动力。 【课程导入】 显微镜是生命科学研究的基本工具，细胞生物学实验经常需要使用光学显 微镜（以下简称显微镜）观察细胞组织的显微结构。 最早的显微镜是 16 世纪末期在荷兰制造出来的。发明者是亚斯·詹森， 荷兰眼镜商，或者另一位荷兰科学家汉斯·利珀希，他们用两片透镜制作了简 易的显微镜，但并没有用这些仪器做过任何重要的观察。 后来有两个人开始在科学上使用显微镜。第一个是意大利科学家伽利略。 他通过显微镜观察到一种昆虫后，第一次对它的复眼进行了描述。第二个是荷 兰亚麻织品商人列文虎克（1632 年-1723 年），他自己学会了磨制透镜。他第 一次描述了许多肉眼所看不见的微小植物和动物。 1931 年，恩斯特·鲁斯卡通过研制电子显微镜，使生物学发生了一场革 命。这使得科学家能观察到像百万分之一毫米那样小的物体。1986 年他被授 予诺贝尔奖
生命科学学院《细胞生物学实验》人的眼睛只能识别大小为0.1mm的物体，显微镜是个精密的特殊的放大镜，我们用它可以观察肉眼看不见的微小生物的结构。它有专有的结构、成像原理和操作规程。正确显微镜是生物科学专业学生的必备技能之一。如果不了解上述情况，在实验课中不仅不能充分发挥显微镜的设计性能，而且容易发生损坏显微镜和压破盖玻片等事故。【探究新知】一、实验原理（一）显微镜的成像原理：光线→反光镜→聚光器（遮光器）→通光孔→标本（一定要透明）→物镜的透镜（第一次放大成倒立实像）→镜筒→目镜（再放大成虚像）→眼。眼睛（睡孔）一F'2f.目镜（OC)））F'29光学尚长！物镜(ob)图1光学显微镜光路示意图6
生命科学学院《细胞生物学实验》 6 人的眼睛只能识别大小为 0.1 ㎜的物体，显微镜是个精密的特殊的放大 镜，我们用它可以观察肉眼看不见的微小生物的结构。它有专有的结构、成像 原理和操作规程。正确显微镜是生物科学专业学生的必备技能之一。如果不了 解上述情况，在实验课中不仅不能充分发挥显微镜的设计性能，而且容易发生 损坏显微镜和压破盖玻片等事故。 【探究新知】 一、实验原理 （一）显微镜的成像原理： 光线→反光镜→聚光器（遮光器）→通光孔→标本（一定要透明）→物 镜的透镜（第一次放大成倒立实像）→镜筒→目镜（再放大成虚像）→眼。 图 1 光学显微镜光路示意图
生命科学学院《细胞生物学实验》（二）光学显微镜的光学系统光格日镜镜筒一镜甲一物能载物价一样品一聚光镜载物分旋纽虹彩盘粗对焦螺配细对焦螺旋一镜康图2光学显微镜的基本结构示意图显微镜的光学系统主要包括物镜、目镜、反光镜和聚光器四个部件。广义的说也包括照明光源、滤光器、盖玻片和载玻片等。1.物镜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，故叫做物镜或接物镜。物镜的作用是将标本作第一次放大，它是决定显微镜性能的最重要的部件分辨力的高低。1.1物镜的分类（1）根据使用条件的不同可分为于燥物镜和浸液物镜：其中浸液物镜又可分为水浸物镜和油浸物镜，常用放大倍数为90-100倍。（2）根据放大倍数的不同可分为低倍物镜（10倍以下）、中倍物镜（20倍左右）高倍物镜（40-65倍）。（3）根据像差矫正情况，分为消色差物镜（常用，能矫正光谱中两种色光的色差的物镜）和复色差物镜（能矫正光谱中三种色光的色差的物镜，价格贵，使用少）。1.2物镜的主要参数物镜主要参数包括：放大倍数、数值孔径和工作距离。（1）放大倍数是指眼睛看到像的大小与对应标本大小的比值。它指的是长度的比值而不是面积的比值。7
生命科学学院《细胞生物学实验》 7 （二）光学显微镜的光学系统 图 2 光学显微镜的基本结构示意图 显微镜的光学系统主要包括物镜、目镜、反光镜和聚光器四个部件。广义的 说也包括照明光源、滤光器、盖玻片和载玻片等。 1.物镜 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，故叫做物镜或接物镜。物镜的作用是将标本作第一次放大，它是决定 显微镜性能的最重要的部件——分辨力的高低。 1.1 物镜的分类 （1）根据使用条件的不同可分为干燥物镜和浸液物镜；其中浸液物镜又 可分为水浸物镜和油浸物镜，常用放大倍数为 90-100 倍。 （2）根据放大倍数的不同可分为 低倍物镜（10 倍以下）、中倍物镜（20 倍左右）高倍物镜（40-65 倍）。 （3）根据像差矫正情况，分为消色差物镜（常用，能矫正光谱中两种色 光的色差的物镜）和复色差物镜（能矫正光谱中三种色光的色差的物镜，价格 贵，使用少）。 1.2 物镜的主要参数 物镜主要参数包括：放大倍数、数值孔径和工作距离。 （1）放大倍数是指眼睛看到像的大小与对应标本大小的比值。它指的是 长度的比值而不是面积的比值
生命科学学院《细胞生物学实验》例：放大倍数为100×，指的是长度是1um的标本，放大后像的长度是100μm，要是以面积计算，则放大了10，000倍。显微镜的总放大倍数等于物镜和目镜放大倍数的乘积。（2）数值孔径也叫镜口率，简写NA或A，是物镜和聚光器的主要参数，与显微镜的分辨力成正比。干燥物镜的数值孔径为0.05-0.95，油浸物镜（香柏油）的数值孔径为1.25。（3）工作距离是指当所观察的标本最清楚时物镜的前端透镜下面到标本的盖玻片上面的距离。物镜的工作距离与物镜的焦距有关，物镜的焦距越长，放大倍数越低，其工作距离越长。例：10倍物镜上标有10/0.25和160/0.17，其中10为物镜的放大倍数；0.25为数值孔径；160为镜筒长度（单位mm）；0.17为盖玻片的标准厚度（单位mm）。10倍物镜有效工作距离为6.5mm，40倍物镜有效工作距离为0.48mm。（4）分辨力也叫分辨率或分辨本领分辨力的大小是用分辨距离（所能分辨开的两个物点间的最小距离）的数值来表示的。在明视距离（25cm）之处正常人眼所能看清相距0.073mm的两个物点，这个0.073mm的数值，即为正常人眼的分辨距离显微镜的分辨距离越小，即表示它的分辨力越高，也就是表示它的性能越好。显微镜的分辨力的大小由物镜的分辨力来决定的，而物镜的分辨力又是由它的数值孔径和照明光线的波长决定的当用普通的中央照明法（使光线均匀地透过标本的明视照明法）时，显微镜的分辨距离为d=0.61>/NA式中d—物镜的分辨距离，单位nm。2——照明光线波长，单位nm。NA——物镜的数值孔径例：油浸物镜的数值孔径为1.25，可见光波长范围为400一700nm，取其平均波长550nm，则d=270nm，约等于照明光线波长一半。一般地，用可见光照明的显微镜分辨力的极限是0.2um。2、目镜（Eyepiece）8
生命科学学院《细胞生物学实验》 8 例：放大倍数为 100×，指的是长度是 1μm 的标本，放大后像的长度是 100μm，要是以面积计算，则放大了 10，000 倍。显微镜的总放大倍数等于物 镜和目镜放大倍数的乘积。 （2）数值孔径也叫镜口率，简写 NA 或 A，是物镜和聚光器的主要参 数，与显微镜的分辨力成正比。干燥物镜的数值孔径为 0.05-0.95，油浸物镜 （香柏油）的数值孔径为 1.25。 （3）工作距离是指当所观察的标本最清楚时物镜的前端透镜下面到标本 的盖玻片上面的距离。物镜的工作距离与物镜的焦距有关，物镜的焦距越长， 放大倍数越低，其工作距离越长。 例：10 倍物镜上标有 10/0.25 和 160/0.17，其中 10 为物镜的放大倍数； 0.25 为数值孔径；160 为镜筒长度（单位 mm）；0.17 为盖玻片的标准厚度 （单位 mm）。10 倍物镜有效工作距离为 6.5mm，40 倍物镜有效工作距离为 0.48mm 。 （4）分辨力也叫分辨率或分辨本领。分辨力的大小是用分辨距离（所能 分辨开的两个物点间的最小距离）的数值来表示的。在明视距离（25cm）之 处，正常人眼所能看清相距 0.073mm 的两个物点，这个 0.073mm 的数值，即 为正常人眼的分辨距离。显微镜的分辨距离越小，即表示它的分辨力越高，也 就是表示它的性能越好。 显微镜的分辨力的大小由物镜的分辨力来决定的，而物镜的分辨力又是由 它的数值孔径和照明光线的波长决定的。 当用普通的中央照明法（使光线均匀地透过标本的明视照明法）时，显微 镜的分辨距离为 d=0.61λ/NA 式中 d——物镜的分辨距离，单位 nm。 λ——照明光线波长，单位 nm。 NA ——物镜的数值孔径 例：油浸物镜的数值孔径为 1.25，可见光波长范围为 400—700nm ，取其 平均波长 550 nm，则 d=270 nm，约等于照明光线波长一半。一般地，用可见 光照明的显微镜分辨力的极限是 0.2μm。 2、目镜（Eyepiece）
生命科学学院《细胞生物学实验》它靠近观察者的眼睛，因此也叫接目镜。安装在镜筒的上端，2.1目镜的结构通常目镜由上下两组透镜组成，上面的透镜叫做接目透镜，下面的透镜叫做会聚透镜或场镜。可在其上面放置目镜测微尺，用来测量所观察标本的大小。2.2目镜的作用把物镜放大的实像（中间像）再放太一次，并把物像映入观察者的眼中，实质上且镜就是一个放大镜。尽管目镜可将所观察影像再次放大，但它仍无法看出物镜不能分辨出的结构。只是将已被物镜放大的，分辨清晰的实像进一步放大，达到人眼能容易分辨清楚的程度。目镜的长度越短，放大倍数越大，目镜的放大倍数与目镜的焦距成反比。常用目镜的放大倍数为5-16倍。2.3目镜与物镜的关系物镜已经分辨清楚的细微结构，假如没有经过目镜的再放大，达不到人眼所能分辨的大小，那就看不清楚；但物镜所不能分辨的细微结构，虽然经过高倍目镜的再放大，也还是看不清楚，所以目镜只能起放大作用，不会提高显微镜的分辨率。有时虽然物镜能分辨开两个靠得很近的物点，但由于这两个物点的像的距离小于眼睛的分辨距离，还是无法看清。所以，目镜和物镜即相互联系，又彼此制约。3、聚光器聚光器也叫集光器位于标本下方的聚光器支架上它主要由聚光镜和可变光阑组成（聚光器升降纽，光轴中心调节螺杆）。其中，聚光镜可分为明视场聚光镜（普通显微镜配置）和暗视场聚光镜。3.1光镜的主要参数数值孔径（NA）是聚光镜的主要参数最大数值孔径一般是1.2-1.4，数值孔径有一定的可变范围，通常刻在上方透镜边框上的数字是代表最太的数值孔径，通过调节下部可变光阑的开放程度，可得到此数字以下的各种不同的数值孔径，以适应不同物镜的需要。有的聚光镜由几组透镜组成，最上面的一组9
生命科学学院《细胞生物学实验》 9 它靠近观察者的眼睛，因此也叫接目镜。安装在镜筒的上端。 2.1 目镜的结构 通常目镜由上下两组透镜组成，上面的透镜叫做接目透镜，下面的透镜叫 做会聚透镜或场镜。可在其上面放置目镜测微尺，用来测量所观察标本的大 小。 2.2 目镜的作用 把物镜放大的实像（中间像）再放大一次，并把物像映入观察者的眼中， 实质上目镜就是一个放大镜。尽管目镜可将所观察影像再次放大，但它仍无法 看出物镜不能分辨出的结构。只是将已被物镜放大的，分辨清晰的实像进一步 放大，达到人眼能容易分辨清楚的程度。 目镜的长度越短，放大倍数越大，目镜的放大倍数与目镜的焦距成反比。 常用目镜的放大倍数为 5-16 倍。 2.3 目镜与物镜的关系 物镜已经分辨清楚的细微结构，假如没有经过目镜的再放大，达不到人眼 所能分辨的大小，那就看不清楚；但物镜所不能分辨的细微结构，虽然经过高 倍目镜的再放大，也还是看不清楚，所以目镜只能起放大作用，不会提高显微 镜的分辨率。有时虽然物镜能分辨开两个靠得很近的物点，但由于这两个物点 的像的距离小于眼睛的分辨距离，还是无法看清。所以，目镜和物镜即相互联 系，又彼此制约。 3、聚光器 聚光器也叫集光器。位于标本下方的聚光器支架上，它主要由聚光镜和可 变光阑组成（聚光器升降旋钮，光轴中心调节螺杆）。其中，聚光镜可分为明 视场聚光镜（普通显微镜配置）和暗视场聚光镜。 3.1 光镜的主要参数 数值孔径（NA）是聚光镜的主要参数，最大数值孔径一般是 1.2-1.4，数 值孔径有一定的可变范围，通常刻在上方透镜边框上的数字是代表最大的数值 孔径，通过调节下部可变光阑的开放程度，可得到此数字以下的各种不同的数 值孔径，以适应不同物镜的需要。有的聚光镜由几组透镜组成，最上面的一组