光学显微镜在高中生物实验的应用与常用技巧

丁俊杰

摘要：生物学是自然科学六大基础科学之一，具有较为突出的实验科学特性，高中生物教材中增添了许多实验教学内容，其中光学显微镜在这些实验中，发挥着十分重要的作用，因此了解光学显微镜的基本原理，使用技巧，不仅对于学生掌握实验对象的生物组成、组织结构具有明确的意义，同时还可以促进学生掌握光学显微镜相关光学知识，从而提高学生的实践综合能力。本文对光学显微镜在高中生物实验中的应用和常用技巧进行分析和探讨。

关键词：光学显微镜；高中生物实验；应用

0 引言

教学仪器作为高中生物教学中的重要工具，其可以将奇妙的生物世界展现在学生面前，使师生共同探索生物的奥秘[1]。在信息化时代背景下，新概念和新技术在生物学研究领域的应用更为广泛，光学显微镜作为一种全新的教学工具，将其应用于高中生物实验中，可以让学生了解显微世界，为学生学习生物相关知识提供了极大便利。

1 显微镜的分类、原理与结构

显微镜是由一个透镜或几个透镜的组合构成的一种光学仪器，，主要用于放大微小物体成为人的肉眼所能看到的仪器。显微镜宏观上可以分为光学显微镜和电子显微镜两个大类，根据不同应用和组成可以细分成数十种，常规光学显微镜可以观测到的分辨绿最小极限达0.2微米，电子显微镜则能看到更小的物体，分辨率的最小极限可以达到0.2纳米左右，高中阶段，主要采用光学显微镜进行生物实验观察。

“结构是功能的载体”，要想准确了解光学显微镜的使用方法，有效解决使用中存在的问题，需要事先了解光学显微镜的基本结构和基本原理。通常光学显微镜的结构包括机械系统和光学系统，其中机械系统主要由镜筒、遮光器、压片夹、载物台、细（粗）准焦螺旋、镜臂、镜柱、镜座等组成；光学系统由反光镜或调光灯、物镜、目镜等组成。图1为光学显微镜结构示意图。其中物镜的作用是让被观察物体形成方法倒立的实像，而目镜的作用是再一次放大物镜所成的实像，使其成为虚像。一般而言，光学显微镜的原理主要是：光源→反光镜→光圈→通光孔→物镜→物体放大实像的形成→目镜→再一次放大实像→放大倒置虚像的形成。显微镜的放大倍数=目镜放大倍数×物镜放大倍数（放大倍数主要是指宽度与长度的放大倍数）[2]。此外，光学显微镜在实际使用过程中，需要将其放置在实验桌边一寸左右，使用专用擦镜纸揩试反光镜，严禁随意拆开显微镜部件或去下目镜；高倍镜使用完后需要上升镜筒，移开镜头后应去除标本，避免去玻片时造成镜头的擦损。

2 光学显微镜在高中生物实验的应用

2.1 应用原则及方法

2.1.1 应用原则

通常光学显微镜在高中生物实验中的应用，需要严格遵循以下几项原则：①利用粗调节螺旋来寻找焦点的大致范围，然后通过细调节螺旋对物像进行清晰调节；②在转换物镜头的过程中，应先使用低倍镜、后使用高倍镜，这样能够对目标进行准确定位；③调节载物台的高度时，应遵循从上往下的方式，以免压碎载玻片。

2.1.2 应用方法

①安防与取镜。左手托住镜座，右手握住镜臂，在稍左位置放置显微镜。②对光。对转换器进行调整后，利用低倍镜来准确寻找光孔；然后调整这遮光器，并选用大光圈来对准光孔；右眼睁开，左眼观察目镜，在此基础上转动反光镜，直到目镜中出现均匀白亮的视野。③低倍镜观察。标本放置于载物台后，需要使其与镜筒距离相接近，然后反向调焦，遵循“先粗后细”的原则，直到物像清晰为止。④高倍镜观察。将目标移动到视野的中央进行观察，换上高倍镜后，对细准焦螺旋进行调整，保证物像的清晰[3]。⑤观察后处理。将显微镜上的污物用擦镜纸进行清理，把物镜转离光轴，然后使反光镜与载物台呈垂直的角度，罩上镜套后放回镜箱。

2.2 应用问题及对策

首先，视野亮度问题。亮度是否适宜是影响物像清晰度的重要因素，而视野的亮度会受诸多因素影响，并且标本的不同会导致亮度要求也有所不同。通常视野亮度保持为白色均匀方可。由光学显微镜的原理可以了解到，视野亮度主要取决于反光镜反射的通光孔大小及光的强度，如果视野过暗，则采用较强的光线，扩大光圈（对通光孔大小进行调节），并使用凸面镜来提高进入镜头的光线强度，确保视野亮度的增强；如果视野过亮，往往需要选用较弱光线，缩小光圈，使用平面镜来降低光线强度，保证视野亮度的降低。

例如：①标本颜色不同，则视野亮度不同。观察的标本颜色较淡或没有颜色时，视野太亮而对比不够明显，无法清晰观察到标本的具体结构，这时可以采用较弱光线、平面镜和小光圈来降低视野亮度，便于观察；观察的标本有颜色时，可使用凹面镜和大光圈，这时视野较亮，颜色对比十分明显，便于准确观察标本的具体结构。②用高倍镜代替低倍镜后，由于高倍镜会放大倍数，使观察物体的实际面积减小，镜筒进入的光线也相对较少，导致视野变暗；因此利用高倍镜后需要调节光圈等，促使视野度增大。③如果光圈使用没有以材料不同折光性为依据，将会导致图像结构不够完善，这时需要对光圈进行调节，保证透明度的一致。

其次，标本使用的条件。由于光学显微镜主要是通过反光镜的反射来穿过通关孔，然后透过标本进入物镜和目镜，观察放大倒立的虚像，这一过程需要使用透明的标本[4]。同时标本处于焦距位置时，才能保证物像的清晰度，因此观察目标也需要在焦距上，保证标本和观察目标处于同一平面，这就要求标本相对较薄。总而来说，标本使用时需具备的条件就是薄且透明。

以《观察植物细胞有丝分裂》为例，在制作临时装片的生物实验过程中，需要先进行解离操作，分析细胞间隙，使细胞与细胞之间相互分散，然后进行制片操作，从而铺成一层薄且透明的细胞。如《观察植物细胞质壁分离》中使用的洋葱上表皮、《观察叶绿体及细胞质流动》中使用的黑藻叶片，这些标本都满足薄且透明的要求。

最后，其他问题与处理技巧。①污点位置判断。视野中出现污点时可对装片进行移动，如果污点也随之移动，则表明污点在装片上；如果污点没有移动，则需移动目镜，一旦污点随目镜的移动而移动，则表示污点在目镜上；如果污点没有移动，可以判断污点在物镜上，可以转动物镜来加以证明。②移片。观察对象偏离视野中央时，需要将其移至视野中央；同时标本在显微镜中显示的物像呈倒立状态，因此视野中观察的偏离方向与标本实际所在方向相反，移动时需要严格按照正确的方向移片[5]。如观察对象的视野处于右上方时，实际标本往往是偏向左下方，需要将标本沿着左上方加以移动，这样才能使观察对象逐渐移至视野中央。③对光时视野出现窗棂等遮光物体，需要对镜筒的高度进行重新调整，以免视场中出现这些物体的影响，降低成像清晰度。④在实验过程中，可以通过调整反射镜角度，侧向手电筒照明等方式，让学生体会光学显微镜的明场成像和暗场成像[6]的差异性，从而进一步提高学生的科学研究兴趣。

3 结束语：

综上所述，在高中生物实验在使用光学显微镜的过程中，需要了解显微镜的基本构成，在掌握相关使用技巧的基础上，灵活的使用，才能将光学显微镜在实验中的作用得以充分发挥。光学显微镜的应用，不仅能够使学

生在深入了解相关的生物知识，而且还能够提高学生的生物学和物理相关知识的学习兴趣，对于发展学生的观察能力、动手能力等综合能力具有重要的意义。

参考文献：

[1]李志远.显微数码互动实验室在高中生物实验教学中的优势与应用[J].生物技术世界，2014，10：173.

[2]王祥钢.高中生物实验分类及其特点[J].现代教育，2012，01：73-74.

[3]严家来，孟德娣，张建军，陈雨京，朱先梅，张发苏.实验教学中生物光学显微镜的常见问题及解决办法[J].卫生职业教育，2015，21：85-86.

[4]张永红.生物实验教学中学生实验能力的培养[J].潍坊学院学报，2013，06：93+117.

[5]李元.对高中生物教材中微生物的研究[J].生物技术世界，2016，02：234.

[6]百科ROBOT.暗场像.百度百科，2015.5.14.