第三章 显微形态学常用仪器设备介绍
第一节 光学显微镜的介绍
一、光学显微镜的基本构造及性能
光镜由机械部分、照明部分和光学部分三大部分构成（图3-1-1）。
（一）机械部分
图3-1-1 数码互动光学显微镜结构示意图
1.镜座 是显微镜的基座，用以支持和稳定镜体。
2.镜臂 是连接镜座，支持镜筒和镜台的部分，呈弓形，便于取用显微镜时握拿。
3.调焦螺旋 是安装在镜臂两侧的大小两对螺旋，用于调节焦距，称调焦螺旋，又称调焦手轮。紧贴镜臂粗大的为粗调螺旋（粗调手轮），转动时可使载物台在较大范围上下移动，适于低倍镜使用；外侧小的为微调螺旋（微调手轮），转动时载物台升降幅度小，适于高倍镜、油镜下调节物像清晰度和观察标本不同层次的结构。一般在用粗调螺旋基础上使用微调螺旋。
4.观察头 是连接在镜臂前上方，安装有目镜和物镜的部分。
5.物镜转换器 安装在观察头的下方，可以左右转动。为一凸形圆盘，其下面有4个物镜孔，可安装不同放大倍数的物镜。观察切片需要更换物镜时，可以转动物镜转换器将所需物镜对准标本。
6.载物台 也称镜台、工作台，是物镜下方的方形台，用以放置标本。光线透过聚光镜经载物台中央的通光孔射向标本。
7.推进器 位于载物台的后方，连有一个弧形的可动弹簧夹，在载物台下方安装有位于同一轴心的上下两个螺旋，分别是载物台纵向调节手轮和横向调节手轮，可调节载物台前后移动或载玻片左右移动，从而任意调节标本在视野中的位置。推进器上有纵、横游标尺，用以测定标本在视野中的方位及大小。
（二）照明部分
1.光源 为安装在镜座底部的灯泡，其上方安装有集光镜，对光线有汇聚的作用，其亮度可通过安装在镜座一侧的亮度调节手轮来调节。
2.聚光镜 安装在载物台通光孔下方，由一组透镜组成，可使光线汇聚，使亮度增加。载物台左下方有一小旋钮，可调节聚光器升降：聚光镜上升时，光线增强；下降则光线减弱。
3.光圈 安装在聚光镜下方，由许多金属片组成，外侧有一小柄，拨动时可调节光圈大小，从而使亮度变化：增大光圈则亮度增强，适于观察染色较深的标本；缩小光圈则亮度减弱，适于观察染色较浅或透明的标本。光圈下方有滤光片座（或环），可放置各式滤光片，以使光线变得柔和及增加镜下物像的反差等。
（三）光学部分
1.物镜 安装在物镜转换器下方，呈短圆筒状，根据放大倍数不同，分为低倍镜、高倍镜和油镜三种。低倍镜镜身短细，镜面直径最大，镜筒上标有放大倍数“4×”或“10×”等字样；高倍镜镜身较长而粗，镜面直径较小，其上标有放大倍数“40×”或“45×”等字样；油镜镜身最长，镜面直径最小，其上标有放大倍数“90×”或“100×”等字样。各种物镜筒下端常以红、黄、蓝或白圈标记，方便识别。
2.目镜 安装在观察头上部，呈短圆筒状，目镜上刻有“10×”或“15×”等字样，以表示目镜的放大倍数。倍数越大，目镜长度越短，反之亦然。镜筒和目镜的口径大小都统一，可根据需要更换不同放大倍数的物镜。
光学显微镜的放大倍数为目镜的放大倍数与物镜的放大倍数的乘积，例如，当所用目镜为“10×”，所用物镜为“40×”时，其放大倍数就是10×40，即400倍。常用光学显微镜的最大放大倍数为1000～1500倍。
除放大倍数外，每个物镜上还标有镜口率（NA）、镜筒长度和要求盖玻片的厚度等数值。例如，在10倍镜上标有10/0.25和160/0.17。表示物镜的放大倍数为10倍、镜口率为0.25、镜筒长度为160mm、要求盖玻片的厚度为0.17mm。一般而言，“40×”的NA为0.65；“100×”的NA为1.25等。
附：显微镜的分辨率（resolution）
显微镜的分辨率，也叫作分辨力，是指显微镜识别微观物象的能力，具体指显微镜能够区分的相近两点的最小距离。能够区分相近两点的距离越小，表示显微镜的分辨率越高。显微镜的分辨率是由物镜决定的。它和物镜的镜口率（NA）、照明光源的波长（λ）有直接关系，分辨率的计算公式为：
（R——分辨率；λ——照明光源的波长；NA——镜口率）
（n——物镜与标本间介质的折射率；α——物镜的镜口角，即从物镜光轴上的物点发出的光线与物镜前透镜有效直径的边缘所张的角度，见图3-1-2）
图3-1-2 物镜的镜口角
根据公式（a）可以推出，若光源波长λ越小，则分辨力越高；物镜的镜口率NA越大，则分辨力越高。按可视光线的波长λ（400～700nm）为540nm，物镜的最大镜口率为1.25计算，R=0.25μm。这就是说，当相近两点的距离小于0.25μm时，光镜下将无法分辨。因可视光线的波长可小到400μm，所以普通光学显微镜的分辨率的极限可达到0.2μm左右。
光镜下真核细胞中有的结构直径大于0.2μm，如染色体、线粒体、中心体、核仁等在光学显微镜中能观察到，这种结构称为显微结构；细胞膜、内质网的膜、核膜、溶酶体、微管、微丝等小于0.2μm，在普通光学显微镜下看不到，必须借助于电镜才能看到，称为亚显微结构或超微结构。
根据公式（b）可以推出，若物镜与标本间介质的折射率提高，则镜口率增加。空气的折射率为1，水为1.33，香柏油可达1.52，因此要增大镜口率，可以用油浸物镜。
由于电子波的波长比光波短得多，所以电子显微镜的分辨率比光学显微镜大大提高；但电镜的实际镜口率小于光学显微镜。现在电镜的分辨率一般可达到0.2～0.4nm，特殊的可达0.1nm。