光學(xué)顯微鏡在高中生物實驗的應(yīng)用與常用技巧

丁俊杰

摘要：生物學(xué)是自然科學(xué)六大基礎(chǔ)科學(xué)之一，具有較為突出的實驗科學(xué)特性，高中生物教材中增添了許多實驗教學(xué)內(nèi)容，其中光學(xué)顯微鏡在這些實驗中，發(fā)揮著十分重要的作用，因此了解光學(xué)顯微鏡的基本原理，使用技巧，不僅對于學(xué)生掌握實驗對象的生物組成、組織結(jié)構(gòu)具有明確的意義，同時還可以促進學(xué)生掌握光學(xué)顯微鏡相關(guān)光學(xué)知識，從而提高學(xué)生的實踐綜合能力。本文對光學(xué)顯微鏡在高中生物實驗中的應(yīng)用和常用技巧進行分析和探討。

關(guān)鍵詞：光學(xué)顯微鏡；高中生物實驗；應(yīng)用

0 引言

教學(xué)儀器作為高中生物教學(xué)中的重要工具，其可以將奇妙的生物世界展現(xiàn)在學(xué)生面前，使師生共同探索生物的奧秘[1]。在信息化時代背景下，新概念和新技術(shù)在生物學(xué)研究領(lǐng)域的應(yīng)用更為廣泛，光學(xué)顯微鏡作為一種全新的教學(xué)工具，將其應(yīng)用于高中生物實驗中，可以讓學(xué)生了解顯微世界，為學(xué)生學(xué)習生物相關(guān)知識提供了極大便利。

1 顯微鏡的分類、原理與結(jié)構(gòu)

顯微鏡是由一個透鏡或幾個透鏡的組合構(gòu)成的一種光學(xué)儀器，，主要用于放大微小物體成為人的肉眼所能看到的儀器。顯微鏡宏觀上可以分為光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡兩個大類，根據(jù)不同應(yīng)用和組成可以細分成數(shù)十種，常規(guī)光學(xué)顯微鏡可以觀測到的分辨綠最小極限達0.2微米，電子顯微鏡則能看到更小的物體，分辨率的最小極限可以達到0.2納米左右，高中階段，主要采用光學(xué)顯微鏡進行生物實驗觀察。

“結(jié)構(gòu)是功能的載體”，要想準確了解光學(xué)顯微鏡的使用方法，有效解決使用中存在的問題，需要事先了解光學(xué)顯微鏡的基本結(jié)構(gòu)和基本原理。通常光學(xué)顯微鏡的結(jié)構(gòu)包括機械系統(tǒng)和光學(xué)系統(tǒng)，其中機械系統(tǒng)主要由鏡筒、遮光器、壓片夾、載物臺、細（粗）準焦螺旋、鏡臂、鏡柱、鏡座等組成；光學(xué)系統(tǒng)由反光鏡或調(diào)光燈、物鏡、目鏡等組成。圖1為光學(xué)顯微鏡結(jié)構(gòu)示意圖。其中物鏡的作用是讓被觀察物體形成方法倒立的實像，而目鏡的作用是再一次放大物鏡所成的實像，使其成為虛像。一般而言，光學(xué)顯微鏡的原理主要是：光源→反光鏡→光圈→通光孔→物鏡→物體放大實像的形成→目鏡→再一次放大實像→放大倒置虛像的形成。顯微鏡的放大倍數(shù)=目鏡放大倍數(shù)×物鏡放大倍數(shù)（放大倍數(shù)主要是指寬度與長度的放大倍數(shù)）[2]。此外，光學(xué)顯微鏡在實際使用過程中，需要將其放置在實驗桌邊一寸左右，使用專用擦鏡紙揩試反光鏡，嚴禁隨意拆開顯微鏡部件或去下目鏡；高倍鏡使用完后需要上升鏡筒，移開鏡頭后應(yīng)去除標本，避免去玻片時造成鏡頭的擦損。

2 光學(xué)顯微鏡在高中生物實驗的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用原則及方法

2.1.1 應(yīng)用原則

通常光學(xué)顯微鏡在高中生物實驗中的應(yīng)用，需要嚴格遵循以下幾項原則：①利用粗調(diào)節(jié)螺旋來尋找焦點的大致范圍，然后通過細調(diào)節(jié)螺旋對物像進行清晰調(diào)節(jié)；②在轉(zhuǎn)換物鏡頭的過程中，應(yīng)先使用低倍鏡、后使用高倍鏡，這樣能夠?qū)δ繕诉M行準確定位；③調(diào)節(jié)載物臺的高度時，應(yīng)遵循從上往下的方式，以免壓碎載玻片。

2.1.2 應(yīng)用方法

①安防與取鏡。左手托住鏡座，右手握住鏡臂，在稍左位置放置顯微鏡。②對光。對轉(zhuǎn)換器進行調(diào)整后，利用低倍鏡來準確尋找光孔；然后調(diào)整這遮光器，并選用大光圈來對準光孔；右眼睜開，左眼觀察目鏡，在此基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)動反光鏡，直到目鏡中出現(xiàn)均勻白亮的視野。③低倍鏡觀察。標本放置于載物臺后，需要使其與鏡筒距離相接近，然后反向調(diào)焦，遵循“先粗后細”的原則，直到物像清晰為止。④高倍鏡觀察。將目標移動到視野的中央進行觀察，換上高倍鏡后，對細準焦螺旋進行調(diào)整，保證物像的清晰[3]。⑤觀察后處理。將顯微鏡上的污物用擦鏡紙進行清理，把物鏡轉(zhuǎn)離光軸，然后使反光鏡與載物臺呈垂直的角度，罩上鏡套后放回鏡箱。

2.2 應(yīng)用問題及對策

首先，視野亮度問題。亮度是否適宜是影響物像清晰度的重要因素，而視野的亮度會受諸多因素影響，并且標本的不同會導(dǎo)致亮度要求也有所不同。通常視野亮度保持為白色均勻方可。由光學(xué)顯微鏡的原理可以了解到，視野亮度主要取決于反光鏡反射的通光孔大小及光的強度，如果視野過暗，則采用較強的光線，擴大光圈（對通光孔大小進行調(diào)節(jié)），并使用凸面鏡來提高進入鏡頭的光線強度，確保視野亮度的增強；如果視野過亮，往往需要選用較弱光線，縮小光圈，使用平面鏡來降低光線強度，保證視野亮度的降低。

例如：①標本顏色不同，則視野亮度不同。觀察的標本顏色較淡或沒有顏色時，視野太亮而對比不夠明顯，無法清晰觀察到標本的具體結(jié)構(gòu)，這時可以采用較弱光線、平面鏡和小光圈來降低視野亮度，便于觀察；觀察的標本有顏色時，可使用凹面鏡和大光圈，這時視野較亮，顏色對比十分明顯，便于準確觀察標本的具體結(jié)構(gòu)。②用高倍鏡代替低倍鏡后，由于高倍鏡會放大倍數(shù)，使觀察物體的實際面積減小，鏡筒進入的光線也相對較少，導(dǎo)致視野變暗；因此利用高倍鏡后需要調(diào)節(jié)光圈等，促使視野度增大。③如果光圈使用沒有以材料不同折光性為依據(jù)，將會導(dǎo)致圖像結(jié)構(gòu)不夠完善，這時需要對光圈進行調(diào)節(jié)，保證透明度的一致。

其次，標本使用的條件。由于光學(xué)顯微鏡主要是通過反光鏡的反射來穿過通關(guān)孔，然后透過標本進入物鏡和目鏡，觀察放大倒立的虛像，這一過程需要使用透明的標本[4]。同時標本處于焦距位置時，才能保證物像的清晰度，因此觀察目標也需要在焦距上，保證標本和觀察目標處于同一平面，這就要求標本相對較薄?？偠鴣碚f，標本使用時需具備的條件就是薄且透明。

以《觀察植物細胞有絲分裂》為例，在制作臨時裝片的生物實驗過程中，需要先進行解離操作，分析細胞間隙，使細胞與細胞之間相互分散，然后進行制片操作，從而鋪成一層薄且透明的細胞。如《觀察植物細胞質(zhì)壁分離》中使用的洋蔥上表皮、《觀察葉綠體及細胞質(zhì)流動》中使用的黑藻葉片，這些標本都滿足薄且透明的要求。

最后，其他問題與處理技巧。①污點位置判斷。視野中出現(xiàn)污點時可對裝片進行移動，如果污點也隨之移動，則表明污點在裝片上；如果污點沒有移動，則需移動目鏡，一旦污點隨目鏡的移動而移動，則表示污點在目鏡上；如果污點沒有移動，可以判斷污點在物鏡上，可以轉(zhuǎn)動物鏡來加以證明。②移片。觀察對象偏離視野中央時，需要將其移至視野中央；同時標本在顯微鏡中顯示的物像呈倒立狀態(tài)，因此視野中觀察的偏離方向與標本實際所在方向相反，移動時需要嚴格按照正確的方向移片[5]。如觀察對象的視野處于右上方時，實際標本往往是偏向左下方，需要將標本沿著左上方加以移動，這樣才能使觀察對象逐漸移至視野中央。③對光時視野出現(xiàn)窗欞等遮光物體，需要對鏡筒的高度進行重新調(diào)整，以免視場中出現(xiàn)這些物體的影響，降低成像清晰度。④在實驗過程中，可以通過調(diào)整反射鏡角度，側(cè)向手電筒照明等方式，讓學(xué)生體會光學(xué)顯微鏡的明場成像和暗場成像[6]的差異性，從而進一步提高學(xué)生的科學(xué)研究興趣。

3 結(jié)束語：

綜上所述，在高中生物實驗在使用光學(xué)顯微鏡的過程中，需要了解顯微鏡的基本構(gòu)成，在掌握相關(guān)使用技巧的基礎(chǔ)上，靈活的使用，才能將光學(xué)顯微鏡在實驗中的作用得以充分發(fā)揮。光學(xué)顯微鏡的應(yīng)用，不僅能夠使學(xué)

生在深入了解相關(guān)的生物知識，而且還能夠提高學(xué)生的生物學(xué)和物理相關(guān)知識的學(xué)習興趣，對于發(fā)展學(xué)生的觀察能力、動手能力等綜合能力具有重要的意義。

參考文獻：

[1]李志遠.顯微數(shù)碼互動實驗室在高中生物實驗教學(xué)中的優(yōu)勢與應(yīng)用[J].生物技術(shù)世界，2014，10：173.

[2]王祥鋼.高中生物實驗分類及其特點[J].現(xiàn)代教育，2012，01：73-74.

[3]嚴家來，孟德娣，張建軍，陳雨京，朱先梅，張發(fā)蘇.實驗教學(xué)中生物光學(xué)顯微鏡的常見問題及解決辦法[J].衛(wèi)生職業(yè)教育，2015，21：85-86.

[4]張永紅.生物實驗教學(xué)中學(xué)生實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)[J].濰坊學(xué)院學(xué)報，2013，06：93+117.

[5]李元.對高中生物教材中微生物的研究[J].生物技術(shù)世界，2016，02：234.

[6]百科ROBOT.暗場像.百度百科，2015.5.14.