光學顯微鏡的認識人的肉眼像一個透鏡,可看到物體的原大小,我們稱為1倍,或寫做1x;一個普通的鏡片若可將物體放大為肉眼可見的5倍大,表示此鏡片的放大倍數為5,或寫做5x.此種鏡片被稱為簡單型顯微鏡(simp1e microscope)亦即我們日常所稱的放大鏡.

若結合兩片或兩片以上的鏡片,可增加放大的效率(power of magnification),復式顯微鏡(compound microscope)即是將一序列的鏡片組合起來而制成的;因為它是利用可見光來產生影像,因此又被稱為光學顯微鏡(1ight microscope),我們常用的「顯微鏡」(microscope)一詞即是指復式顯微鏡或光學顯微鏡(后者較常被使用),.一個光學顯微鏡若由2片5x的鏡片組合,則其放大倍率為25x(5x*5x=25x).近代的光學顯微鏡可將鏡片隨意組合,最大可放大至1000x.

除了放大倍率外,解像力(reso1ving power、或resolution)和對比(contrast)亦會影響影像的清晰度.解像力是指分辨兩點最短的距離;例如人類的肉眼在25cm的明視距離下,解像力為200um(=0.2mm),意即當兩個小點的距離近到小于200um時,肉眼即無法辨認清楚,此時即須借重放大鏡或顯微鏡.最好的光學顯

微鏡之解像力為0.2mm,約為人眼的1000倍.若顯微鏡放大倍率超過1000倍,我們其實只看到模糊的放大影像,并未觀察到更微小的構造,所以超過1000倍以上的倍率稱為無效放大倍率(empty magnification)

由課本第一章圖1-6中,可知生物體大小的比例,也知光學顯微鏡可用來觀察一般的細胞或較大的胞器.茲列舉數種常用的光學顯微鏡,它們可用不同的方法來增加影像的清晰度,其方法有:

明視野(brightfie1d)一一光學顯微鏡的標準配備,通常用來觀察新鮮或活的標本.光線直接穿透過標本而呈像,但不易看到詳細構造,若將標本用不同的染劑染色,可增加對比而使影像更清晰.

暗視野(dark field)一一光線經由某一個角度才穿透過標本,因此只能看到散布的光點.

相位差(phase-contrast)一一將標本中不同的密度放大以增強對比,此法常用在活細胞、未染色的細胞或無色素的細胞,例如觀察藻類的鞭毛.

干涉(differentia1-interference一contrast,或稱Nomarski)–增強標本內密度的差異性.課本中硅藻(圖2一I一2)或鴨織草的下表皮(圖2一10),即是以此法拍得.

其他另有共軛焦顯微鏡及立體顯微鏡.

共軛焦顯微鏡(confoca1microscope)–利用雷射和特殊的光學做「光學切片」(optica1sediorling),可將欲觀察之物體如同切片一般,一層一層的觀察和攝影,只有在所選擇的很窄的平面焦距深度才有影像,在它的上方或下方皆現出黑色或模糊的景象;將這些結果合并,即為此物體的立體構造.此法可省去切片的工作.

立體顯微鏡(stereomicroscope)一一它具有內建式的兩部顯微鏡的光學系統,每一個系統由不同的角度以反射光觀察不透明的標本,此種顯微鏡一定要有雙筒的目鏡,因此所觀察的物體可產生三度空間的立體影像.此顯微鏡亦可用來解剖微小的生物標本,工業上則可用來組合零件,因此又被稱為解剖顯微鏡 (dissecting microscope).

光學顯微鏡是利用可見光來產生影像,最高解像力也只能為0.2mm,無法滿足人類繼續探討生物構造的欲望.1932年,Busch和 Ruska 發明了第一部穿透式子電子顯微鏡(Transmission e1ectron microscope,簡稱TEM);標本需做固定、

脫水、包埋、超薄切片和染色等步驟,在TEM下可觀察標本內部的超微細構造.

1938年,van Ardenne發明了第一部掃描式電子顯微鏡(Scanning e1ectronmicroscope,簡稱SEM,標本需做固定、脫水、臨界點干燥和金屬離子覆膜等步驟,在SEM下可觀察標本表面的微細構造.電子顯微鏡是以電子束取代光束,它的波長更短,因此解像力亦增加了,可達到0.4nm的解像力,此幾乎為光學顯微鏡的1000倍.