میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی

زمان حدودی مطالعه : ۷ دقیقه ⏱

سلام دوستان کنکوری عزیزم

میکروسکوپ از مباحثی است که معمولاً در کنکور به طور ترکیبی و مفهومی از آن سوال طرح شده .

اهمیت استفاده از میکروسکوپ نوری :

• بدون میکروسکوپ مشاهده اغلب سلول ها و همه ی اندامک های آنها ممکن نیست .

دو حالت زیر سلول هایی هستند که برای مشاهده نیاز به میکروسکوپ ندارند

• برخی سلول ها مانند سلول تخم قورباغه و یا تخمک انسان بدون میکروسکوب قابل رویت است .

ذره بین :

برای مشاهده ی اشیای ریز ، یا جزئیات بیشتر یک شیء می توان از ذره بین استفاده کرد .

بزرگنمایی :

میزان بزرگ کردن تصویر یک شیء را بزرگ نمایی می گویند

بزرگنمایی ذره بین معمولی را به صورت ۱۰x نمایش می دهیم . یعنی تصویر شیء را ۱۰ برابر بزرگ نشان دهد

اندازه تصاویر ایجاد شده با ذره بین به چه عواملی بستگی دارد ؟

این موضوع به میزان بزرگنمایی ذره بین که برمبنای فاصله کانونی آن است بستگی دارد

بزرگنمایی میکروسکوپ نوری تا ۱۰۰۰ هم می‌رسد

برای مشاهده اشیاء بسیار ریز که با ذره بین ( از هر نوعش ) دیده نمی شود ، از میکروسکوپ استفاده می کنیم .

برای بررسی سلول های زنده و مرده و برخی از اجزاء آنها از میکروسکوپ نوری استفاده می شود .

در میکروسکوپ نوری برای مشاهده ی اشیاء از نور استفاده می شود .

بعد از استفاده از میکروسکوپ نوری مشخص شد که جانداران از سلول ساخته شده اند . 

بزرگنمایی میکروسکوپ نوری حدود ۱۰۰۰x است و تصویر شی را حداکثر می تواند ۱۰۰۰ برابر بزرگ نشان دهد .

آنچه را که با میکروسکوپ بررسی می کنیم نمونه می گوید. ( مثلاً تریکودینا یا برشی از بافت جانوری و گیاهی)

عکسی که به وسیله میکروسکوپ از نمونه گرفته می شود، ریز نگار نام دارد .

تنظیم میزان نور ورودی در میکروسکوپ به واسطه دیافراگم انجام می‌شود

قوی ترین میکروسکوپ جهان

قوی‌ترین میکروسکوپ جهان در حال حاضر در دانشگاه جانز هاپکینز قرار دارد و بزرگنمایی برای دیدن مولکولی اجزای ریز را به ما می‌دهد .

ویژگی‌های میکروسکوپ نوری

بزرگنمایی : توانایی بزرگ کردن یک جسم . 

قدرت تفکیک : توانایی یک ابزار نوری در نشان دادن دوجسم به صورت مجزا از یکدیگر بیان می کند . 

توانایی هر ابزار نوری به قدرت تفکیک آن بستگی دارد .

قدرت تفکیک میکروسکوب نوری µm 0.2 می باشد .

اگر فاصله دو نقطه کمتر از µm 0.2 باشد آن دو نقطه به صورت یک نقطه دیده می شود . 

و اجسام کوچکتر از µm 0.2 با آن قابل رویت نیست .

هیچگاه نخواهیم توانست اجزاء درونی سلول باکتری را با میکروسکوپ نوری مشاهده کنیم . 

مثلاً ریبوزوم قطعاً اندازش کمتر از µm 0.2 می باشد . ( اندازه ریبوزوم حدود ۲۰ نانومتر می باشد )

قدرت تفکیک قوی ترین میکروسکوب الکترونی nm 0.2 می باشد . 

نکته : قدرت تفکیک یک اندازه گیری از واضح بودن تصویر است .

اجزاء قابل مشاهده با میکروسکوب نوری

سلولهای گیاهی و جانوری

دستگاه گلژی

واکوئل مرکزی گیاهان

هسته

میتوکندری و کلروپلاست ( هم اندازه باکتری )

باکتری ها ( نه ساختار دورنی) و . . .

محدویت های دید میکروسکوپ نوری :

ویروس ها و ریبوزوم ها ( چه درشت و چه کوچک ) و درشت مولکول هایی مانند DNA و پروتئین و اندامک هایی مانند پراکسی زوم ها و غیره با میکروسکوب نوری قابل رویت نیستند .

اجزاء و نحوه کار با میکروسکوب نوری :

اجزاء تشکیل دهنده میکروسکوپ نوری :

عدسی چشمی

لوله : کمک به تغییر فاصله نمونه و عدسی چشمی

پیچ های تنظیم کننده میکروسکوپ نوری :

صفحه چرخان : انتخاب نوع عدسی شیئی مورد استفاده 

عدسی چشمی : چشم بر روی آن قرار می‌گیرد تا شی را بررسی کنیم .

عدسی های شیئی : تعداد آن متنوع است و دارای انواع بزرگنمایی می باشد

گیره ( دو عدد ) : ثابت نگه داشتن تیغه که نمونه روی آن قرار گرفته است که خود بر روی صفحه میکروسکوپ قرار می گیرد

دیافراگم : تنظیم روشنایی میدان دید میکروسکوپ

آینه : متمرکز کردن نور بر روی نمونه

چراغ ( منبع نور ) ( می تواند مربوط به میکروسکوپ نباشد )

کار با میکروسکوپ نوری ( آماده کردن نمونه ) :

برای آنکه اشیاء را در زیر میکروسکوپ ببینید ، باید ابتدا آن ها را روی تیغه ی شیشه ای مخصوص قرار دهید .

در مورد مشاهده پر ذکر شده که با قطره چکان یک قطره روغن سر یا روغن زیتون روی نمونه ریخته و سپس روی آنها را با تیغک شیشه ای بپوشانید .

بعد کل مجموعه را ( تیغه شیشه ای و نمونه ی روی آن و تیغک ) بر روی صفحه میکروسکوپ و بین دوگیره قرار دهید .

مراحل مشاهده با میکروسکوپ نوری :

روشن کردن میکروسکوپ

روشن کردن منبع نوری ( اگر منبع نوری داخل خود میکروسکوپ نباشد )

برخورد نوربه آینه

عبور نور از دیافراگم

عبور نور از تیغه شیشه ای

عبور نور از عدسی شیئی

عبور نور از عدسی چشمی

برخورد نور با چشم

تحریک عصب بینایی ( بعد تحریک گیرنده های نوری )

تقویت اطلاعات حسی در تالاموس

تفسیر تصویر در لوب پس سری

مشاهده شیء بزرگ شده

ارتباط نور ، کیفیت تصویر و دیافراگم :

در صورتی که نور ورودی به میکروسکوپ چندان زیاد نباشد ، تصویر بهتری بدست خواهد آمد ، و میزان نور ورودی نیز به وسیله دیافراگم تنظیم می شود .

نقش پیچ ها ی تنظیم کننده میکروسکوپ نوری

از پیچ بزرگ تنظیم کننده معمولاً در بزرگنمایی کم و پیچ کوچک برعکس در بزرگنمایی زیاد استفاده می شود . 

پیچ بزرگ تنظیم کننده می تواند هم فاصله عدسی شیئی و هم عدسی چشمی را از نمونه تغییر دهد .

(( تنظیم دقیق تر و حساس تر مربوط به پیچ کوچک است ))

میدان دید میکروسکوپ نوری ( عمق میدان میکروسکوپ نوری )

اگر از طریق عدسی های چشمی به درون میکروسکوپ نگاه کنید ، دایره ای روشن یا خاکستری ( اگر نور کم باشد ) خواهید دید که میدان دید نامیده می شود .

فرمول بزرگنمایی : بزرگنمایی  =  بزرگنمایی عدسی شیئی ×  بزگنمایی عدسی چشمی

این فرمول برمینای رابطه‌ی عدسی‌ها در فیزیک نور بدست می‌آید

میکروسکوپ الکترونی

در این میکروسکوپ به جای نور، از الکترون استفاده می شود .

قدرت تفکیک آن حدود nm 2/0 می باشد . ( قوی ترین ها )

بزرگنمایی میکروسکوپ الکترونی بر اساس مقایسه ی قدرت تفکیک حدوداً برابر است با  1000 برابر میکروسکوپ نوری

توانایی مشاهده میکروسکوپ الکترونی

اندامک های سلولی ( همه اندامک ها )

اجزاء داخل باکتری

مولکول های بزرگی مانند DNA و پروتیئن ها و لیپید ها( البته مولکول های کوچک هم قابل بررسی هستند )

محدودیت های میکروسکوپ الکترونی

با آن نمی توان اتم ها را مشاهده کرد

با استفاده از میکروسکوپ های الکترونی نگاره و گذاره سلول های زنده قابل بررسی نیستند

زیست شناسان از دو نوع میکروسکوب الکترونی بیش تر استفاده می کنند

میکروسکوپ الکترونی نگاره

مشاهده سطح اجسام ( نمونه ) و ایجاد تصویری سه بعدی از سطح نمونه

میکروسکوپ الکترونی گذاره

مشاهده و بررسی ساختار دورنی سلول و ایجاد تصویری دو بعدی از نمونه

مشاهده سطح غشا سلول

مشاهده شکل سه بعدی مژک ها و تاژک و پیلی و . . .

مشاهده سطح میتوکندری و کلروپلاست ( اگر نمونه این دو باشند نه سلول )

مژک های نای خرگوش ( چپ = ا لکترونی گذاره و راست = الکترونی نگاره )

نکته : برای دیدن ساختار دقیق هر سلول ( یوکاریوتی و پروکاریوتی ) باید از میکروسکوپ الکترونی استفاده کنیم

ترکیب نامه کنکوری : میکروسکوپ و ذره بین

دقت بفرمائید که اعمال زنده در میکروسکوپ های الکترونی نگاره و گذاره قابل بررسی نیستند

بررسی تقسیم میتوز در تریکودینا

حرکت مژک های لوله ی تنفسی

فاگوسیتوز میکروب توسط ماکروفاژ و . . .

گامتوفیت های میکروسکوپی :

گامتوفیت بازدانگان ( کاج و سرو ) و نهاندانگان میکروسکوپی است .

بیش تر ویروس ها فقط با میکروسکوپ الکترونی قابل بررسی هستند ( زیست دوازدهم )

قابل رویت شدن کروموزوم ها با میکروسکوپ نوری :

در طی پروفاز رشته های دراز و درهم تنیده ی کروماتینی و بتدریج کوتاه و ضخیم می شوند و کروموزوم ها که همانند سازی کرده اند قابل رویت می شوند .

البته نمی‌توان فرآیندهایی مثل رونویسی را با میکروسکوپ نوری مشاهده کرد

مشاهده میکروب‌ها با میکروسکوپ :

میکروب موجود زنده ای است که با میکروسکوپ دیده می شود . ( چشم مسلح از نوع میکروسکوپ )

واسه اینکه تصویر رو پرپیچ و خم نبینم و واضح ببینم ! و این واضح کردن بالعکس اسم پیچ ها می باشد . 

پیچ بزرگ در بزرگنمایی کم و پیچ کوچک در بزرگنمایی زیاد

نقش دیافراگم : دیا فراگرام == > (دی) دید (فر) فروغ = روشنایی ( تنظیم روشنایی میدان دید ) 

اجزاء میکروسکوپ نوری از پایین به بالا == > آینه ای که تو دی گ ش چر ت زده لو چه! 

آینه (دی)دیافراگم (گ) گیره (ش)عدسی شیئی (چر)صفحه چرخان (ت)پیچ تنظیم (لو)لوله (چ) چشمی ( عدسی)

دقت کنید که پیچ تنظیم کننده بزرگ بالا قرار گرفتند ( به حرف ب دقت بفرمایید)

مشاهده نمونه در میکروسکوب نوری == > نا دی نمونه شیئی در چشم دارد !

نور دیافراگم وآینه نمونه عدسی شیئی عدسی چشمی چشم

• میکروسکوپ الکترونی گذاره و نگاره :
• نگاره نگریستن به سطح سه بعدی ( به واج آرایی س دقت کنید )
• گذاره گذر و عبور به داخل سلول و دو بعدی( به واج آرایی د دقت کنید )

تست کنکور :  چند مورد جمله ی زیر را بدرستی تکمیل می کند ؟

با استفاده از چشم غیر مسلح . . .

الف ) مشاهده ی اغلب اندامک ها ممکن نیست

ب ) تنها سلولی که قابل رویت است تخمک انسان است

ج ) همه ی اشیاء بسیار ریز غیر قابل مشاهده اند

د ) مشاهده ی تعداد کمی از سلولها امکان پذیر نیست

۱ ) یک            2 ) دو           3 ) سه            4 ) چهار

پاسخ == > بررسی گزینه ها : 

الف ) همه ی اندامک ها

ب ) تخم قورباغه و. . . هم قابل مشاهده هستند

ج ) صحیح است ، چون برای مشاهده ی اشیای بسیار ریز از میکروسکوپ استفاده می شود

د ) به جای نیست باید هست قرار گیرد

پس گزینه ۱ صحیح است .

تست کنکور : موردی که در جای خالی قرار می گیرد کدام ویژگی را دارد ؟

نور  == >. . . . . . ( 1 ) == > نمونه == > عدسی شیئی == > عدسی چشمی == > چشم 

۱ ) می تواند روشنایی میدان دید را تغییر دهد

۲ ) بر روی مقدار نور عبوری از نمونه تاثیر ندارد

۳ ) نور قبل سایر قسمتها همواره اول به آن برخورد می کند

۴ ) در تعیین کیفیت تصویر نقش چندانی ندارد

پاسخ : بررسی گزینه ها == > ( تیغه ی شیشه ای را نادیده بگیرید )

دیافراگم بعد برخورد نور به آینه نور را دریافت می کند ، و بر کیفت تصویر + مقدار نور عبوری از نمونه و تغییر روشنایی میدان دید موثر است. . . نقطه چین نشان می دهد قسمت دیگری هم هست .

همچنین قسمتی که درست قبل نمونه وجود دارد دیافراگم است . پس گزینه ۱ صحیح است

تست کنکور : کدام مورد درست است ؟ 

۱ ) در میکروسکوپ نوری پیچ بزرگ تنظیم کننده پایین تر از پیچ کوچک قرار گرفته است

۲ ) برای مشاهده ی ساختار دقیق هر سلول از میکروسکوپ نوری استفاده می شود

۳ ) در میکروسکوپ نوری قبل عبور نور از دیافراگم از تیغه ی شیشه ای عبور می کند

۴ ) با میکروسکوپ الکترونی نگاره و گذاره اتم های مژکهای تریکودینای مرده قابل بررسی نیستند

بررسی گزینه ها :

۱ ) نادرست است بزرگتر بالاتر است

۲ ) از میکروسکوپ الکترونی نه نوری

۳ ) بعد عبور از دیافراگم

۴ ) اتم ها کلا قابل رویت نیستند

پس گزینه ۴ صحیح است

تست کنکور : چند مورد از جملات زیر همواره عبارت زیر را بدرستی کامل می کنند ؟

با استفاده از میکروسکوپ نوری . . .

الف ) هیچ درشت مولکولی قابل رویت نیست

ب ) اندامک تولید کننده ی پراکسید هیدروژن قابل رویت نیست

ج ) همه ی اجزای زنده ی سلول قابل بررسی هستند

د ) دانشمندان پی به وجود سلول بردند

۱ ) یک            2 ) دو           3 ) سه            4 ) چهار

پاسخ : گزینه ۳ صحیح می باشد .

مورد ج نادرست است . اجزای زنده قابل بررسی هستند ولی نه هر جزئی .

چند مورد جمله ی زیر را بدرستی کامل می کند ؟

با استفاده از میکروسکوپ الکترونی . . .

الف ) هیچگاه سلول زنده قابل بررسی نمی باشد

ب ) نگاره فتوسیستم ها قابل مشاهده نیستند

ج ) گذاره عبور شیره خام قابل بررسی است

د ) انتشار قابل بررسی نمی باشد

۱ ) یک            2 ) دو           3 ) سه            4 ) چهار

پاسخ : گزینه ۱ صحیح می باشد .

تنها مورد ج صحیح است .

با الکترونی نگاره و گذاره سلول های زنده قابل بررسی نیستند . نه هر میکروسکوپ الکترونی